数字式直流电机控速系统设计-文献综述

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1、 文 献 综 述 数字式直流电机控速系统设计 学 生： 学 号： 专 业：电子信息工程 班 级： 指导教师： 二 O 一三年三月 1 1 前言 当今社会，电子信息技术无疑已经成为了人类当前文明的不可或缺的支柱。 无处不能见到其活跃的身影。大到航空航天，小到一个人的日常生活。而在现实 实践中， 电机又是一种不可或缺的元件， 对电机进行控速在很多场合又是必要的， 例如在发动机、电动机、机床等旋转设备的试验、运转和控制中，常需要测量和 控制其转速。控制转速的方法分为模拟式和数字式两种。模拟式采用控速发电机 为检测元件，得到的信号是模拟量。数字式往往采用一些光电感应元件为检测元 件，得到的信号是脉冲信

2、号。在当前，随着微机的广泛应用，单片机技术的得到 了前所未有的发展，特别是一些高性能单片机的出现，采用基于单片机的数字式 检测方法是比较普遍的一种方法，使得许多控制功能及算法可以采用软件来完 成，使系统能达到更高的性能。 在对发动机动力性能做定量分析时，需要测量和控制发动机转速；在判断 旋转动力的异常情况时，也通常采用测量和控制转速的方法。电机转速的测量 和控制方案可分成两类：用测速发电机检测或用脉冲发生器检测。测速发电机 的工作原理是将转速转变为电压信号，它运行可靠，但体积大、精度低，且由 于测量值是模拟量，必须经过 AD 转换后读入计算机 2。随着超大规模集成电 路技术提高，尤其是单片机应

3、用技术以其功能强大，价格低廉的显著特点，使 全数字化测量转速系统得以广泛应用。 由于单片机在测量转速方面具有体积小、 性能强、成本低的特点，越来越受到企业用户的青睐。 2 研究历史与现状 随着计算机辅助设计技术、微机电系统技术、光纤技术、信息理论以及数 据分析算法不断迈上新的台阶，传感器系统正朝着微型化、智能化和多功能化的 方向发展。转速控制是机械产品的研究开发、测试分析、质量检验、安全或优化 控制等工作中所必不可少的内容。转速是旋转机械动力输出的重要指标，是检验 产品是否合格的标志之一，是计算机械功率和效率的必需参数。转速传感器从最 初的光学机械变形类发展到电磁感应类、相位差类，到现在应用最

4、广泛的应变测 量类 【4】。随着低功耗微电子技术的发展，各类转速传感器被赋予了新的生命， 2 其性能也越来越好，可测的精度与转速也越来越高。 转速控制是现代工业自动控制系统中一个重要问题。因此，转速控制装置种 类繁多，各有千秋。但各种方法都存在问题，例如，发电式转速计设有整流子， 换向时有火花，产生干扰，输出电压有波动，电刷和抉向器需要经常维。而且传 感器结构复杂，不易安装，对被测轴有影响；涡流式转速计具有测量精度易受环 境温度影响的缺点； 即便是利用光电变换原理将被涮旋转体的转速信号转换为 电脉冲信号的光电式测速传感器，也存在探头光学系统调节田难，安装烦锁，不 抗振动等缺点。 转速测控方法有

5、频率法和周期法，这两种测控方法都是对脉冲进行测控，且 各有优势。 周期法测控的是单位脉冲所需的时间， 该方法在被测控的转速较低(相 邻两转速脉冲信号间隔时间较大)时，才有较高的测控精度，其测控精确度随转 速的增大而降低，适于低速测控。 自从美国仙童(Fairchild)公司研制的世界第一台单片微型机 F8 出现后， 从此,单片机开始迅速发展,应用领域也在不断扩大，单片机的发展过程通常可 以分为以下几个发展过程。 1一代单片机(1974-1976):这是单片机发展的起步阶段。在这个时期生产 的单片机特点是,制造工艺落后和集成度低,而且采用双片形式。典型的代表产 品有 Fairchild 公司的

6、F8 和 Mostek387 公司的 3870 等。 2第二代单片机(1976-1978):这是单片机的第二发展阶段。这个时代生 产的单片机虽然已能在单块芯片内集成 CPU,并行口,定时器,RAM 和 ROM 等功能 部件,但性能低,品种少,应用范围也不是很广,典型的产品有 Intel 公司的 MCS-48 系列机。 3第三代单片机(1979-1982):这是八位单片机成熟的阶段。这一代单片机 和前两代相比,不仅存储容量和寻址范围大,而且中断源,并行 I/O 口和定时器/ 计数器个数都有了不同程度的增加,更有甚者是新集成了全双工串行通信接口 电路。在指令系统方面,普遍增设了乘除法和比较指令。这一时期生产的单片机 品种齐全,可以满足各种不同领域的需要。代表产品有 Intel 公司的 MCS-51 系 列机,Motorola 公司的 MC6801 系列机,TI 公司的 TMS7000 系列机,此 3 外,Rockwell,NS,GI 和日本松下等公司也先后生产了自己的单片机系列。 经历了以上几个发展阶段，单片机技术已经渗透到人类生活的方方面面，在家 用电器、通讯