摘要
本论文主要介绍了PWM波直流调速系统的设计过程,介绍了直流伺服系统的发展及趋势。本调速系统是包括硬件和软件部分，由转速调节器和电流调节器构成双闭环调速系统。基于8031单片机的控制，使电路简单可靠。
关键词 PWM 单片机 集成芯片
PWM D.C.Speed Regulation System
Abstract
The thesis mostly introduce know clearly PWM D.C. speed regulation system’s design process.
The thesis incorporation actuality introduce know D.C. Servo System’s develop and trend. The contents includes hardware parts and software parts. The speed regulation system adoption 8031 Microprocessor.It makes system simple and dependable.
Keywords PWM microprocessor integrated chip
目 录
摘要.. 1
第一章 绪论.. 4
1.1国外发展概况. 4
1.2国内发展概况. 4
第二章 方案论证.. 6
2.1技术指标. 6
2.2方案论证. 6
第三章 系统设计.. 7
3.1系统框图. 7
3.2 PWM技术原理. 7
3.3 硬件设计. 7
3.3.1 硬件组成. 8
3.3.2 最小应用系统. 8
3.3.3 脉冲发生电路. 17
3.3.4 功率放大电路. 19
3.3.5 测速电路. 21
本节小结. 23
3.4 数学模型. 23
第四章 软件设计.. 25
结论.. 34
谢辞.. 35
参考文献.. 36
第一章 绪论
1.1国外发展概况
国外于60年代已开始注意PWM伺服控制技术，起初用于飞行器中小功率伺服系统，70年代后期，在中等功率的直流伺服系统上较为广泛地使用PWM驱动装置，到80年代，PWM驱动在直流伺服系统中的应用已经普及。最近从国外引进的高精度伺服系统大都采用PWM伺服控制，现在各工业先进国家竞相发展PWM伺服机构，如美国公司Kollmorgen公司Inland电机部为本公司所生产的直流伺服电机研制了各种HRB-AND PWM驱动装置，日本的“安川电机”为数控机床研制了CPCR-MR-N 型晶体管PWM驱动装置，其YASNACB系列新的数控装置都采用CPCR-MR-N PWM驱动；德国AEG公司为坦克火炮稳定器、舰载平台、雷达天线、自行火炮等伺服系统研制GEADRIVE系列晶体管PWM驱动装置，对于近20t重的大惯量坦克武器，其低速平稳跟踪速度优于0.2mrad/s,0.785rad/s,打破了长期以来电液驱动垄断大功率武器伺服系统的局面。当然，其他国外生产制造直流PWM驱动装置的厂家还很多，美国的GE、哥德、盖梯司公司，日本的三菱电机、东荣电机、FANUC、TOSNUC公司，意大利的奥利维蒂公司，德国的西门子公司，瑞士的BBC公司，英国的LUCAS公司，法国的CEM公司等都有他们自己的系列产品，其中大部分用于机床数控伺服系统和机器人驱动系统，目前国外公司达到的制造水平是输出电压320V，电流300A，调制频率1～10kHz,调速范围达1：104，输出转矩150N·m。
1.2国内发展概况
国内有些高校，研究所和工厂在70年代末期相继开展了PWM系统的研究，就PWM控制电路、驱动电路、功率转换电路以及系统的分析和设计作了不少工作，取得了一些研究成果，在一定的范围内达到了工业推广水平。1986年5月中国电工技术学会电控系统与装置专业委员会召开了一次全国性的“直流PWM控制技术学术交流会”，为推动我国PWM技术的发展做出了贡献。
由于目前受能制造出的大功率晶体管的电压及电流等级的限制，以它为功率转换元件的PWM系统，在国内仅能做到几十瓦到十几千瓦，电压达到220V，应用于数控机床、精密机床、仿型机床、重型机床的进给，机器人驱动装置及精密速度控制中，也用于军用雷达天线驱动、天文望远镜驱动火炮和导弹发射架驱动等快速跟踪高精度伺服系统中。直流斩波调速在电气车辆上也得到较广泛的应用，所用元件多是晶闸管系列，功率可做得较大，但调制频率低。近一二年来，巨型功率晶体管的电压与电流等级日益提高，制造出的PWM驱动装置的容量也越来越大，应用范围日益广泛。在一定功率范围内，由它取代晶闸管驱动装置，已成为明显趋势。
尽管目前对交流伺服系统的研究比较“热门”，但是其控制性能还达不到直流PWM系统的要求。控制工程师切不可强调一面，而忽视了另一面，直流PWM控制技术作为一门新型的控制技术，其发展潜力还是相当大的。直流PWM技术不但可应用于新机械设备的传动装置上，还可应用于原有设备的技术改造上，特别在机电一体化设备上大有用武之地。如我国许多大型机械制造厂的重型镗床的进给系统，多使用交磁电机扩大机、交磁电机扩大机加电子管放大器或早期的晶闸管系统，它们长期存在低速不能稳定运行的故障，致使进给的低速区无法使用，如使用PWM技术进行技术改造，就可以把镗床进给的低速区运用起来，将会大大提高机床的加工能力，为工厂多创造财富。在国防工业上，现装备武器的伺服系统大多数为电液驱动和交磁电机扩大机驱动，无论技术性能和战术使用要求，都不能适应现代武器装备的要求，各工业发达国家都在用直流PWM伺服技术来改造现有武器装备的伺服系统，使旧武器焕发青春，这已成为旧式装备改造的潮流。
总而言之，直流PWM伺服技术是一个正在发展中的新领域，具有很好的发展前景。
