電機(jī)控制
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電機(jī)控制范文第1篇
關(guān)鍵詞：大型電機(jī)；安裝；控制要點(diǎn)；
電機(jī)安裝質(zhì)量的好壞，直接影響電機(jī)的運(yùn)行安全和使用壽命。電機(jī)安裝調(diào)整主要包括安裝基礎(chǔ)的調(diào)整和準(zhǔn)備、電機(jī)吊裝、軸承座安裝調(diào)整、氣隙調(diào)整、聯(lián)軸器調(diào)整等工作。
一、大型電機(jī)安裝控制要點(diǎn)
1.設(shè)備的開箱檢查。一是核對電機(jī)的銘牌，其型號、功率應(yīng)與設(shè)計(jì)相符，隨機(jī)附件、備件應(yīng)與裝箱單相符，出廠檢驗(yàn)資料齊全。二是外觀檢查電機(jī)各部件有無變形和損傷，電機(jī)底板、地腳螺栓、錨板、聯(lián)軸器等尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求，外觀油漆是否完整。
2.電機(jī)吊裝和抽芯。作為電機(jī)安裝的重要步驟，轉(zhuǎn)子抽芯必不可少。根據(jù)起重設(shè)備和電機(jī)的具體特點(diǎn)，總結(jié)出“橫擔(dān)抽軸法”，操作步驟如下。根據(jù)需要準(zhǔn)備橫擔(dān)一根（適當(dāng)管徑和長度的鋼管），將轉(zhuǎn)子主軸端套鋼管，用10t吊車掛5t 手動葫蘆，5t手動葫蘆和鋼絲繩分別掛在橫擔(dān)兩端。再用兩個(gè)3t手動葫蘆分別掛在橫擔(dān)兩端，并分別套在聯(lián)軸器端和假軸鋼管上。用5t和3t手動葫蘆調(diào)整橫擔(dān)平行和定子與轉(zhuǎn)子的間隙，待間隙均勻后移動10t吊車將轉(zhuǎn)子緩緩抽出。采用橫擔(dān)抽軸法提高了轉(zhuǎn)子移動過程中的穩(wěn)定性，如果設(shè)備條件允許，采用主鉤和副鉤配合使用的方法則可以增加穩(wěn)定性。值得注意的是，由于定轉(zhuǎn)子間隙很小，而定子內(nèi)的鐵心、繞組等機(jī)械強(qiáng)度差，操作不當(dāng)將可能帶來損傷，因此整個(gè)操作過程必須小心、緩慢。
3.磁場中心線的調(diào)整。電機(jī)轉(zhuǎn)子在軸承座上調(diào)整就位后，需要對電機(jī)定轉(zhuǎn)子的相對位置進(jìn)行調(diào)整，以保證電機(jī)運(yùn)行中磁場中心的重合，避免電機(jī)運(yùn)行起來后產(chǎn)生軸向串動。通常，定轉(zhuǎn)子的幾何中心線即是磁場中心線的重合位置，因此調(diào)整磁場中心線即是調(diào)整定轉(zhuǎn)子的中心位置。實(shí)際調(diào)整工作中，即是使轉(zhuǎn)子與定子兩鐵心端面距離相等，參見圖1，即a=b 時(shí)，表明兩磁場中心線是重合的。圖1中a）表示兩磁場中心線重合，b）表示兩磁場中心線不重合。調(diào)整的具體做法是在定轉(zhuǎn)子兩端對應(yīng)處各選四點(diǎn)，用刻度尺測量a 和b 的數(shù)值，用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法判斷定子的移動方向和大小。
圖1 定轉(zhuǎn)子鐵心端面對齊
4.底板的安裝。一是安裝前用清洗劑清除底板的防銹油，然后用布擦干凈，對軸承座和定子機(jī)座安裝面應(yīng)注意檢查有無碰傷和銹蝕，檢查底板螺桿絲扣有無損壞，并試擰一次。若有類似缺陷應(yīng)進(jìn)行修復(fù)。二是將底板吊入基坑，平穩(wěn)放在已調(diào)整好的墊板上，同時(shí)放入已清洗好的螺桿。在預(yù)先已測好的中心標(biāo)板上用線架和細(xì)鋼絲放出縱橫中心線，用線垂測量并調(diào)整底板，使底板的縱橫中心線與基礎(chǔ)的縱橫中心線相吻合。調(diào)整底板時(shí)，只能用千斤頂或橇杠，不得直接錘打底板。三是利用預(yù)先測定好的底板標(biāo)高用平尺和水平儀檢查并調(diào)整底板標(biāo)高，使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求。四是用平尺和框式水平儀檢查底板水平度，調(diào)整墊鐵使底板水平度誤差小于0.15mm/m，全長小于0.3mm，標(biāo)高誤差為±0.5mm，縱橫軸線誤差小于0.5mm。五是在擰緊地腳螺栓前檢查螺桿應(yīng)與錨板表面相互垂直，錨板表面應(yīng)全部與基礎(chǔ)面接觸，否則應(yīng)處理基礎(chǔ)表面。采用對角循環(huán)法擰緊地腳螺栓，使各螺栓受力均勻，螺桿上部絲扣應(yīng)露2～5扣。
5.氣隙調(diào)整。在電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子基本就位后，要對定轉(zhuǎn)子間的氣隙進(jìn)行調(diào)整，使定轉(zhuǎn)子四周氣隙均勻。氣隙調(diào)整得不好，電機(jī)運(yùn)行中振動和噪聲大，嚴(yán)重時(shí)可能造成掃膛事故。首先在定子鐵心兩側(cè)端面按水泵旋轉(zhuǎn)方向（每隔90°）均勻地畫出四點(diǎn)，分別標(biāo)志為a，b，c，d（聯(lián)軸器端）和a′，b′，c′，d′（軸伸端），用塞尺進(jìn)行測量。然后將轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)90°測量下一組數(shù)據(jù)。通常要求測量次數(shù)不少于4 次，計(jì)算平均值。氣隙應(yīng)力求均勻，并要求最大值或最小值與平均值之差的絕對值不超過平均值的10%。如果不滿足要求就要根據(jù)測量情況調(diào)整氣隙，具體做法是在定子底座增加或減少墊鐵厚度。需要注意的是，調(diào)整電機(jī)氣隙時(shí)，要考慮到電機(jī)運(yùn)行起來后定、轉(zhuǎn)子間氣隙的變化情況。在按照靜態(tài)下測出的氣隙進(jìn)行調(diào)整時(shí)，還應(yīng)留出電機(jī)運(yùn)行時(shí)因電磁場變化和溫度升高等因素的偏差量，通常情況下冷態(tài)時(shí)上氣隙應(yīng)比下氣隙大0.05mm。同時(shí)還要考慮，測量電機(jī)氣隙時(shí)轉(zhuǎn)軸在下軸瓦上是靜止?fàn)顟B(tài)，一旦運(yùn)行后，軸頸與軸瓦間要建立起油膜，使轉(zhuǎn)子抬高。油膜厚度一般按0.05mm考慮，事實(shí)上，除油膜抬高轉(zhuǎn)子之外，還要考慮其他因素，比如，軸瓦的長期磨損要使轉(zhuǎn)子降低些，另外定子溫度升高膨脹及軸承座的膨脹因素等。因此，調(diào)整氣隙應(yīng)全面考慮各種因素，一般情況下在調(diào)整氣隙時(shí)應(yīng)使上部氣隙比下部氣隙大0.1～0.15mm。另外，由于定轉(zhuǎn)子鐵芯形態(tài)極不規(guī)則，作為鼠籠異步電機(jī)氣隙值往往比較小，比如Y1000/1430 型高壓電機(jī)氣隙僅1.5mm，因此氣隙的測量和調(diào)整需要足夠的耐心和細(xì)致。
6.電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子安裝調(diào)整就位后，還要考慮到電機(jī)聯(lián)軸器與被拖動設(shè)備聯(lián)軸器軸心線重合的問題。為使機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，要求兩個(gè)聯(lián)軸器的端面應(yīng)相互平行，同時(shí)要使被拖動設(shè)備轉(zhuǎn)子軸心線的延長線與電機(jī)轉(zhuǎn)子軸心線的延長線重合，否則電機(jī)將不能平穩(wěn)工作。聯(lián)軸器的調(diào)整應(yīng)采用下張口連接方式，這是因?yàn)殡姍C(jī)轉(zhuǎn)子和被拖動設(shè)備轉(zhuǎn)子都相當(dāng)重，在重力作用下轉(zhuǎn)軸會出現(xiàn)不同程度的撓度，撓度大小與電機(jī)轉(zhuǎn)子和被拖動設(shè)備自身重量、軸的長度和直徑有關(guān)。轉(zhuǎn)軸長度越長，直徑越細(xì)、重量越重，其撓度越大。所以，兩個(gè)軸往往不能絕對水平，一般是使兩端的軸瓦稍高些。用塞尺測量兩聯(lián)軸器的軸向間隙，用千分尺測量徑向間隙。為了盡量減少測量誤差，應(yīng)將聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動0°、90°、180°、270°4個(gè)位置分別測出徑向和軸向間隙。對于滑動軸承，在冷態(tài)下測量時(shí)，要考慮到電機(jī)運(yùn)行后建立起來的油膜抬高電機(jī)轉(zhuǎn)子的因素。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際調(diào)整中，當(dāng)電機(jī)聯(lián)軸器的徑向間隙低于被拖動設(shè)備聯(lián)軸器0.05mm時(shí)，運(yùn)行效果較好。
二、大型電機(jī)軸電流的防治方法
對于大中型電機(jī)軸電流的防治，在電機(jī)安裝調(diào)整工作中是不容忽視的環(huán)節(jié)。由于制造水平的限制，軸電壓的產(chǎn)生是不可避免的，如不采取措施，則有可能在電機(jī)轉(zhuǎn)軸與軸承座間形成軸電流。軸電流對電機(jī)的運(yùn)行不利，嚴(yán)重的會造成燒瓦事故。對于軸電流的防治，通常的做法是在軸承座下安裝絕緣墊板。另外，在軸承座與電機(jī)底板連接處也要有絕緣措施，比如固定螺栓與軸承座連接處要加裝絕緣墊圈。當(dāng)電機(jī)及聯(lián)軸器等調(diào)試合格后，應(yīng)用定位銷釘定位，定位銷釘?shù)氖褂靡矐?yīng)有絕緣措施，比如銷釘與金屬件間加電工紙板隔套，或者直接使用足夠強(qiáng)度的絕緣材料銷釘。總之要切斷軸電流的流通通道，避免軸電流在電機(jī)轉(zhuǎn)軸與底板間形成回路。
大中型電機(jī)的安裝是一項(xiàng)復(fù)雜而且技術(shù)要求較高的工作。在調(diào)整聯(lián)軸器軸向及徑向間隙時(shí)有可能導(dǎo)致電機(jī)氣隙值的變化，也可能影響到電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子磁場中心位置的變化。同時(shí)在電機(jī)調(diào)試時(shí)還要考慮各相關(guān)量的動態(tài)變化，比如電機(jī)和被拖動設(shè)備運(yùn)行起來后可能引起的氣隙值變化等。所以，在實(shí)施電機(jī)安裝調(diào)試前應(yīng)做好充分準(zhǔn)備，統(tǒng)籌考慮，制定科學(xué)合理的操作方案，必要時(shí)還要對操作人員進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)。
參考文獻(xiàn)：
[1]康曉陽.電動機(jī)控制線路安裝方法與技巧[J].科技信息，2010（25）.
電機(jī)控制范文第2篇
以電機(jī)控制平臺為對象，利用51單片機(jī)和變頻器，控制電機(jī)精確的定位和正反轉(zhuǎn)運(yùn)動，克服了常見的因高速而丟步和堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。電機(jī)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的基本方法是將電機(jī)工作于啟動停止區(qū)，通過改變參考脈沖的頻率來調(diào)節(jié)電機(jī)的運(yùn)行速度和電機(jī)的閉環(huán)控制系統(tǒng)由速度環(huán)和位置環(huán)構(gòu)成。通過PID調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)精度和動態(tài)性能較好的閉環(huán)系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：變頻器PID調(diào)節(jié) 閉環(huán)控制
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù)
通過這次課程設(shè)計(jì)，目的在于掌握如何用DSP控制變頻器，再通
過變頻器控制異步電動機(jī)實(shí)現(xiàn)速度的閉環(huán)控制。為實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，我們需完成相應(yīng)的任務(wù)：
1、通過變頻器控制電機(jī)的五段調(diào)速。
2、通過示波器輸出電機(jī)速度變化的梯形運(yùn)行圖與s形運(yùn)行圖。
3、通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的開環(huán)控制。
4、通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的閉環(huán)控制。
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹
裝有ccs4.2軟件的個(gè)人計(jì)算機(jī)，含有ADC模塊的51單片機(jī)開發(fā)板一套，變頻器一個(gè)，導(dǎo)線若干條。
三、硬件電路
1.變頻器的簡介
變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，變頻器還有很多的保護(hù)功能。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。
電機(jī)控制范文第3篇
關(guān)鍵詞：電機(jī)控制，單片機(jī)，降壓啟動
隨著科技的發(fā)展，供暖供熱電機(jī)控制系統(tǒng)正在由傳統(tǒng)的繼電器控制方式逐漸轉(zhuǎn)換為變頻器控制方式。雖然變頻器控制方式有著功能強(qiáng)大，節(jié)省能源等優(yōu)點(diǎn)，但成本過高，短時(shí)期內(nèi)還無法全部普及。傳統(tǒng)的繼電器控制方式又無法滿足現(xiàn)代化控制的需要。所以急需一種功能強(qiáng)大的，廉價(jià)的過渡方案來對現(xiàn)有控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。
近年來單片機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，涌現(xiàn)了一大批價(jià)格低廉，功能強(qiáng)大，靈活性好，可靠性高的原件和產(chǎn)品。特別是51系列單片機(jī)，使用廣泛，并且具有價(jià)格低廉，內(nèi)部硬件資源豐富，IO端口充足的優(yōu)點(diǎn)。所以本人采用AT89S52單片機(jī)為核心部件，設(shè)計(jì)了一個(gè)新的電機(jī)控制系統(tǒng)。
本系統(tǒng)可以用來控制小功率全壓啟動電機(jī)和大功率降壓啟動電機(jī)。每個(gè)全壓啟動電機(jī)需要兩個(gè)輸入引腳，連接啟動和停止按鈕；三個(gè)輸出引腳，其中兩個(gè)連接紅綠指示燈，作為電機(jī)工作狀態(tài)的指示，一個(gè)連接繼電器作為電機(jī)的控制信號。每個(gè)降壓啟動電機(jī)需要兩個(gè)輸入引腳，連接啟動和停止按鈕；四個(gè)輸出引腳，其中兩個(gè)連接紅綠指示燈，作為電機(jī)工作狀態(tài)的指示，一個(gè)連接繼電器作為電機(jī)的常壓控制信號，另外一個(gè)連接繼電器作為電機(jī)的降壓控制信號。
一、硬件部分
1、單片機(jī)及控制、信號部分
圖1：單片機(jī)及控制、信號部分圖
本系統(tǒng)采用AT89S52單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心控制部分，圖中略去單片機(jī)的電源和晶振。免費(fèi)論文。四個(gè)指示燈的工作電壓為5V。
P0.0：為全壓啟動電機(jī)的啟動按鈕
P0.1：為全壓啟動電機(jī)的停止按鈕
P0.2：為降壓起動電機(jī)的啟動按鈕
P0.3：為降壓起動電機(jī)的停止按鈕
P2.0：為全壓起動電機(jī)的運(yùn)行指示燈（綠色）
P2.1：為全壓起動電機(jī)的停止指示燈（紅色）
P2.2：為全壓起動電機(jī)的啟動控制信號（外接部分未畫出）
P2.4：為降壓起動電機(jī)的運(yùn)行指示燈（綠色）
P2.5：為降壓起動電機(jī)的停止指示燈（紅色）
P2.6：為降壓起動電機(jī)的常壓控制信號（外接部分未畫出）
P2.7：為降壓起動電機(jī)的降壓啟動控制信號（外接部分未畫出）
2、弱強(qiáng)電轉(zhuǎn)換、電機(jī)控制部分
圖2：全壓啟動電機(jī)弱強(qiáng)電轉(zhuǎn)換、電機(jī)控制部分圖
單片機(jī)的IO引腳驅(qū)動能力有限，所以使用三極管對電流進(jìn)行放大。并且灌電流驅(qū)動能力遠(yuǎn)大于拉電流，所以采用PNP三極管9012，使用負(fù)邏輯控制。經(jīng)過第一級繼電器，控制220V強(qiáng)電，然后220V強(qiáng)電控制三相交流接觸器，最終控制三相電機(jī)。大功率的降壓啟動電機(jī)，區(qū)別只是多使用了兩個(gè)交流接觸器，來控制提供給電機(jī)的是常壓，還是經(jīng)過變壓器降壓的低壓。如下圖所示。
圖3：降壓啟動電機(jī)弱強(qiáng)電轉(zhuǎn)換、電機(jī)控制部分圖
二、軟件部分
1、主程序部分
圖4：主程序邏輯框圖
主程序的主要工作是掃描四個(gè)按鍵，當(dāng)有按鍵按下的時(shí)候，經(jīng)過0.1秒的除抖動延時(shí)，再進(jìn)行判斷。按照按鈕的相應(yīng)含義，控制指示燈和電機(jī)啟動信號。當(dāng)按下的按鈕違反控制邏輯的時(shí)候（比如在電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下按下啟動按鈕），系統(tǒng)不予理會。免費(fèi)論文。
2、降壓啟動延時(shí)部分
圖4：降壓啟動延時(shí)子程序邏輯框圖
降壓啟動的子程序，完全位于中斷處理程序中，所以可以獨(dú)立于按鍵掃描主程序之外，互不干擾。在獲得降壓電機(jī)啟動信號后，單片機(jī)先給出控制信號接通電機(jī)電源，同時(shí)給出降壓控制信號。接下來，單片機(jī)重復(fù)100次每次0.1秒的延時(shí)程序。當(dāng)延時(shí)共計(jì)10秒結(jié)束后，停止降壓信號，延時(shí)0.5秒等待交流接觸器動作結(jié)束，給出全壓信號，電機(jī)進(jìn)入全壓工作狀態(tài)。降壓啟動期間，每隔0.5秒，啟動指示燈閃爍一次，表明電機(jī)處于降壓啟動階段。
本系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1：價(jià)格低廉。完整系統(tǒng)的批量制造價(jià)格遠(yuǎn)低于變頻系統(tǒng)，也低于現(xiàn)有的繼電器控制系統(tǒng)。
2：可靠性高。本系統(tǒng)使用元器件少，所以系統(tǒng)故障率比較低。低壓器件的壽命要長于使用強(qiáng)電工作的時(shí)間、中間繼電器。
3：邏輯精確。使用單片機(jī)運(yùn)行程序，各電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)由軟件決定，避免了傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)可能產(chǎn)生的邏輯錯(cuò)誤。免費(fèi)論文。
4：功能強(qiáng)大。一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展后可以控制多個(gè)全壓啟動電機(jī)和降壓啟動電機(jī)。
5：維護(hù)簡單。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，無需專業(yè)人員維護(hù)。故障后，只需更換該系統(tǒng)電路板，就可以迅速解決問題，盡可能的減少修復(fù)故障的時(shí)間。
6：可網(wǎng)絡(luò)化。本系統(tǒng)可以擴(kuò)展出串口通信功能，可以將所有電機(jī)控制系統(tǒng)的控制單片機(jī)連入RS232串口總線，使用一臺計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制所有電機(jī)的工作狀態(tài)。
電機(jī)控制范文第4篇
關(guān)鍵詞：脈沖頻率；轉(zhuǎn)速；定時(shí)中斷；外部中斷
中圖分類號：TP391.8 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：2095-2163（2015）02-
Design of Control System for Stepping Motor
TANG Ling
（Collge of physics and electronic information， China West Normal University， Nanchong Sichuan 637009，China）
Abstract： The system produces a digital pluse signal by SCM， and uses the ULN2003 to drive chip control the operation of motor. Because the rotational speed of motor is detemined by the frequency of the pulse signal， so to change the system speed need change the pulse frequency. The system adopts the method of timing interrupt which is the way of changing the pulse frequency. In the meanwhile， the number of buttons could control the external interrupt that is used to change the speed value in the storage area. The output pulse frequency of stepping motor will change accordingly. Finally the speed has to change.
Keywords： Pluse Frequency； Rotation Rate； Timing Interruput； External Interrupt
0 引 言
隨著自動化控制的不斷發(fā)展，運(yùn)動控制技術(shù)已經(jīng)成為推動新工業(yè)的重要技術(shù)，而運(yùn)動控制系統(tǒng)中的核心單元就是步進(jìn)電機(jī)控制模塊。步進(jìn)電機(jī)是一種完成數(shù)字/角度轉(zhuǎn)換的電磁機(jī)械裝置，可以利用電脈沖信號驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按預(yù)設(shè)的方向轉(zhuǎn)動并控制其轉(zhuǎn)動到一個(gè)固定角度。綜上分析可知，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動應(yīng)該有一定的角度定位，為了準(zhǔn)確地定位，就需要控制其角位移量，而這一參數(shù)的控制通過改變脈沖個(gè)數(shù)來實(shí)現(xiàn)；同時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小也是可以改變的，主要是通過改變脈沖的頻率來實(shí)現(xiàn)[1]。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
1.1 系統(tǒng)的組成
本系統(tǒng)主要用AT89S52單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，再配上四相八拍的步進(jìn)電機(jī)。由單片機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字脈沖信號通過驅(qū)動芯片ULN2003來控制電機(jī)，同時(shí)電機(jī)還可以實(shí)現(xiàn)以下功能：加減速、正反轉(zhuǎn)和液晶顯示。其中，顯示主要是實(shí)時(shí)標(biāo)明電機(jī)的轉(zhuǎn)速，加減速和正反轉(zhuǎn)則通過按鍵來控制，因此系統(tǒng)的主要組成部分是：ULN2003驅(qū)動電路、顯示電路、按鍵電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源電路[2，4]。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
Fig.1 Overall designer of the system
1.2 按鍵電路
電路中設(shè)置四個(gè)按鍵，主要用于輸入控制完成順時(shí)針旋轉(zhuǎn)、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)、加速、減速，分別是由K1、K2、K3、K4這四個(gè)按鍵確定。電機(jī)的正反轉(zhuǎn)由K1和K2的斷開和閉合來實(shí)現(xiàn)，而K1和K2分別與單片機(jī)的P1.0和P1.1相連，K1和K2按鍵的狀態(tài)由P1.0和P1.1接口送入單片機(jī)，單片機(jī)芯片再調(diào)用相應(yīng)的方向轉(zhuǎn)換程序。而步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化主要通過改變脈沖頻率來實(shí)現(xiàn)。改變脈沖頻率的方法有兩種，分別是軟件延時(shí)和定時(shí)中斷。本系統(tǒng)采用的是定時(shí)器中斷，通過K3、K4的斷開和閉合控制電機(jī)加減速，再通過外部中斷控制改變存儲區(qū)中的速度值，步進(jìn)電機(jī)的輸出脈沖頻率就隨存儲區(qū)中的數(shù)值做出相應(yīng)的改變，最終達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的效果。按鍵電路圖如圖2所示。
圖2 按鍵電路
Fig.2 Key circuit
1.3 驅(qū)動電路
驅(qū)動電路主要是驅(qū)動芯片ULN2003，該芯片由達(dá)林頓管組成。ULN2003的1B～4B口接收單片機(jī)P0.0～P0.3的輸出脈沖，而后從1C～4C口將放大后的信號輸出到步進(jìn)電機(jī)的A、B、C、D相。驅(qū)動電路如圖3所示。
圖3 驅(qū)動電路
Fig.3 Driver circuit
1.4 顯示電路
由于電機(jī)具有換向和加減速的功能，而電機(jī)轉(zhuǎn)速又分為不同的等級，因此為了實(shí)時(shí)觀察電機(jī)的運(yùn)行方向和運(yùn)行速度，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了工作狀態(tài)和電機(jī)轉(zhuǎn)速的顯示電路。顯示電路采用LCD1602模塊開發(fā)得到電機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)顯示。LCD1602的RS、R/W、E端口分別迪對接單片機(jī)的P0.5、P0.6、P0.7口 ，而D0～D7端口則分別連接了單片機(jī)的P2.0～P2.7。顯示電路如圖4所示。
圖4 顯示電路
Fig.4 Indicating circuit
2 軟件設(shè)計(jì)
由于系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動和換向，所以設(shè)計(jì)過程十分清晰。軟件包含主程序部分、定時(shí)中斷部分、外部中斷部分和顯示部分。其中主程序需要完成系統(tǒng)的初始化、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示、開關(guān)按鍵的掃描并根據(jù)檢測結(jié)果實(shí)施相應(yīng)的處理[3]。特別地，系統(tǒng)的初始化可分解為如下步驟：一是初始化定時(shí)器，二是初始化外部中斷。三是給單片機(jī)P1口送初始值以決定脈沖分配方式，速度值存儲區(qū)送初始值確定電機(jī)的啟動速度，給旋轉(zhuǎn)方向值送初始值用以確定電機(jī)的初始旋轉(zhuǎn)方向，液晶顯示初始化。
在此，給出主程序的具體工作流程如下：首先是對液晶顯示進(jìn)行初始化，然后進(jìn)行按鍵狀態(tài)的檢測，檢測到有狀態(tài)變化，再調(diào)用步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示子函數(shù)。按鍵檢測時(shí)先檢測正反轉(zhuǎn)按鍵，再檢測加減速按鍵。當(dāng)K1按鍵按下時(shí)， P1.0口讀回值為低，電機(jī)開始以初始值（若初始值設(shè)為5檔）順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，顯示器上顯示“CW5”，再檢測按鍵狀態(tài)，若K3按鍵按一次，則電機(jī)轉(zhuǎn)速加一檔，顯示器上顯示“CW6”，若K3按鍵再按一次，則電機(jī)轉(zhuǎn)速再加一檔，顯示器上顯示“CW7”，依次類推。若K4按鍵按一次，則電機(jī)轉(zhuǎn)速減一檔，顯示器上顯示“CW4”，若K4按鍵再按一次，則電機(jī)轉(zhuǎn)速再減一檔，顯示器上顯示“CW3”，依次類推。同理，當(dāng)K2按鍵按下時(shí)， P1.1口讀回值為低，電機(jī)開始以初始值（若初始值設(shè)為5檔）逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，顯示器上顯示“CCW5”，再檢測K3、K4按鍵的狀態(tài)并選做相應(yīng)的處理。為了讓電機(jī)正常運(yùn)行，程序中設(shè)置了電機(jī)轉(zhuǎn)速的范圍，若電機(jī)轉(zhuǎn)速在加減過程中使得轉(zhuǎn)速超過預(yù)定范圍，則電機(jī)將停止轉(zhuǎn)動。主程序流程圖如圖5所示。
圖5 主流程圖
Fig.5 Main flow chart
定時(shí)中斷部分主要設(shè)置脈沖頻率從而決定電機(jī)的轉(zhuǎn)速。電機(jī)定子上有繞組，當(dāng)繞組上通入電流，而且電流是按一定的時(shí)間間隔接通，電機(jī)就會轉(zhuǎn)動起來。其中，電流接通的時(shí)間間隔將直接影響電機(jī)轉(zhuǎn)動的快慢，電流接入時(shí)間越長，轉(zhuǎn)動速度越慢。定時(shí)中斷程序主要是通過對電機(jī)的運(yùn)行方向進(jìn)行判斷、發(fā)速度脈沖和保存當(dāng)前的狀態(tài)。
外部中斷主要是用于改變轉(zhuǎn)動速度，而電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度又由電機(jī)的輸出脈沖頻率決定。具體實(shí)現(xiàn)是在硬件電路中設(shè)置按鍵，K3和K4按鍵每動作一次，程序就調(diào)用一次中斷，存儲區(qū)中的速度值就發(fā)生一次與其對應(yīng)的變化，這樣電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度也就發(fā)生一定的相應(yīng)變化。
顯示部分采用1602液晶顯示步進(jìn)電機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，不僅可以顯示數(shù)據(jù)，還可以顯示相關(guān)的狀態(tài)。
3 結(jié)束語
文中的系統(tǒng)是以單片機(jī)為硬件中心，驅(qū)動芯片ULN2003操控電機(jī)完成相應(yīng)的一系列工作，并通過按鍵控制電機(jī)的運(yùn)動狀態(tài)和轉(zhuǎn)動速度。該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)控制的特點(diǎn)，尤其是功能還可以豐富擴(kuò)展，由此將進(jìn)一步拓寬其使用范圍，因而系統(tǒng)研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。
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電機(jī)控制范文第5篇
【關(guān)鍵詞】DSP；電機(jī)；控制系統(tǒng)；數(shù)字信號；傳輸
DSP是一種專用的綜合性的微處理器，能夠告訴輸入和輸出數(shù)據(jù)，其是專門處理以運(yùn)算為主的信號處理應(yīng)用系統(tǒng)。90年代DSP揭開了計(jì)算機(jī)、消費(fèi)類、通信、軍事、汽車等電子市場的新紀(jì)元，在這些技術(shù)高速發(fā)展的同時(shí)，又反過來促進(jìn)了數(shù)字信號處理器技術(shù)的發(fā)展。
一、DSP的電機(jī)控制系統(tǒng)概述
常見的數(shù)字式閉環(huán)電機(jī)飼服控制系統(tǒng)原理較為簡單，該系統(tǒng)一般由電機(jī)、DSP、驅(qū)動放大電路、光盤編碼器等組成。當(dāng)DSP接受主機(jī)發(fā)出的參考輸入時(shí)（轉(zhuǎn)動角速度及方向），將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為PWM輸出，經(jīng)過驅(qū)動放大送給電機(jī)，進(jìn)而產(chǎn)生輸出。再通過編碼器來檢測電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向和角度，反饋回DSP系統(tǒng)，形成閉環(huán)控制，進(jìn)而達(dá)到有效地控制運(yùn)動精度。如下圖所示：
圖1 電機(jī)控制示意圖
設(shè)計(jì)以DSP為核心的電機(jī)控制系統(tǒng)平臺對實(shí)現(xiàn)多個(gè)電機(jī)進(jìn)行控制非常有必要。與其它控制系統(tǒng)相比，電機(jī)DSP控制系統(tǒng)有如下優(yōu)越性：
1、DSP采用哈佛結(jié)構(gòu)或者是改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，使數(shù)據(jù)和程序相互獨(dú)立的總線結(jié)構(gòu)提高了計(jì)算能力。因此可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制規(guī)律，如智能控制、優(yōu)化控制等，將現(xiàn)代算法和控制理論的應(yīng)用得以體現(xiàn)。
2、簡化了電機(jī)控制器的硬件設(shè)計(jì)難度，降低了整體的重量，縮小了體積，降低了能耗。
3、DSP芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)，在一定程度上為元器件的可靠性和穩(wěn)定性提供了保證，從而會使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性得到提高。
4、通過DSP控制系統(tǒng)，使得軟件的靈活性和硬件的統(tǒng)一性得到了有機(jī)的結(jié)合，DSP電機(jī)控制電路可以統(tǒng)一，如DSP控制三相逆變器驅(qū)動相應(yīng)的感應(yīng)電機(jī)、無刷直流電機(jī)、永磁同步電機(jī)或用改進(jìn)后的逆變器驅(qū)動直流電機(jī)等，它們的硬件電路的結(jié)構(gòu)大致相同，我們只需要針對不同的電機(jī)，編寫和設(shè)計(jì)出不同的控制規(guī)律即可，進(jìn)而使得系統(tǒng)的靈活性大大提高。
二、電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展
從主傳動機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的角度來看，電機(jī)控制系統(tǒng)主要經(jīng)歷了：機(jī)械控制系統(tǒng)（如齒輪箱變速）、機(jī)械和電氣聯(lián)合控制系統(tǒng)（如感應(yīng)電機(jī)電磁離合器調(diào)速）、全電氣控制系統(tǒng)（基于電力電子電源變換器的電機(jī)控制系統(tǒng)）；而從控制電路的角度來看，經(jīng)歷了模擬電路、數(shù)字電路、模擬混合電路、全數(shù)字電路控制系統(tǒng)；從控制策略的角度來看，主要經(jīng)歷了從最初的低效有級控制發(fā)展到現(xiàn)在的高性能智能型控制。電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)主要指電機(jī)的位置控制系統(tǒng)或位置伺服系統(tǒng)。電機(jī)的運(yùn)動控制系統(tǒng)是通過電機(jī)伺服驅(qū)動裝置，通過編制指令將期望的運(yùn)動路線得以實(shí)現(xiàn)。雖然系統(tǒng)的功率不大，但是對運(yùn)動軌跡的準(zhǔn)確性要求較高，并能頻繁啟動和制動，該技術(shù)在導(dǎo)航、雷達(dá)、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、磁盤驅(qū)動器，以及全自動洗衣機(jī)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
三、電機(jī)控制系統(tǒng)的類型
在電氣傳動系統(tǒng)和位置伺服系統(tǒng)中，經(jīng)常需要使用各種各樣的驅(qū)動電機(jī)，如永磁同步電機(jī)、無刷直流電機(jī)、直流電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等。目前常見的電機(jī)控制系統(tǒng)主要有以下幾種：
（一）直流電機(jī)控制系統(tǒng)
直流電機(jī)由于勵(lì)磁磁場和電樞磁場完全解藕，可以獨(dú)立控制，具備良好的調(diào)速性能，出力大，調(diào)速范圍寬和易于控制，廣泛用于拖動系統(tǒng)中，目前在各種推進(jìn)系統(tǒng)中也仍有著廣泛的應(yīng)用。
（二）感應(yīng)電機(jī)控制系統(tǒng)
感應(yīng)電機(jī)定子一般為多對稱多相繞組，轉(zhuǎn)子可以是繞線式，也可以式鼠籠式繞組。不同的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，使用不同的控制策略。例如繞線式感應(yīng)電機(jī)可以達(dá)到轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、串級調(diào)速等目的，而鼠籠式感應(yīng)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)電子變頻、變極調(diào)速的要求。現(xiàn)代交流感電機(jī)控制系統(tǒng)主要有以下幾種：轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)、矢量變換控制系統(tǒng)、直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)，以及空間矢量調(diào)制控制系統(tǒng)等。
（三）同步電機(jī)控制系統(tǒng)
永磁交流電機(jī)的驅(qū)動電源波形主要有正弦波和方波兩種。前者稱為永磁同步電機(jī)，而后者稱為直流無刷永磁電機(jī)。永磁無刷直流電機(jī)的特點(diǎn)是磁極位置檢測與無換向器電機(jī)一樣比較簡單，通常為磁敏式霍爾傳感器，驅(qū)動控制易于實(shí)現(xiàn)，主要應(yīng)用在恒速驅(qū)動、調(diào)速驅(qū)動，以及一些精度要求不很高的領(lǐng)域。而正弦波驅(qū)動永磁同步電機(jī)的控制系統(tǒng)，電機(jī)轉(zhuǎn)子采用的是永磁材料，電子繞組和普通同步電機(jī)一樣，為對稱多相正弦分布繞組。它主要應(yīng)用在恒速、調(diào)速驅(qū)動和精度要求很高的位置伺服系統(tǒng)。當(dāng)前國際國內(nèi)學(xué)者研究較多的是轉(zhuǎn)矩脈動、削弱齒諧波、消除位置傳感器技術(shù)。
（四）變磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)
變磁阻電機(jī)主要是由反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)、同步磁阻電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等組成。步進(jìn)電機(jī)做為電磁式增量運(yùn)動執(zhí)行的元件，它的作用是將輸入的電脈沖信號轉(zhuǎn)換成執(zhí)行的線位移和機(jī)械角位移信號，從而完成執(zhí)行操作。所以我們又稱步進(jìn)電機(jī)為脈數(shù)字電動機(jī)或者是沖電動機(jī)。簡而言之，它是主要用作數(shù)字控制裝置的執(zhí)行元件，直接控制者電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度，切旋轉(zhuǎn)角度與脈沖數(shù)成正比關(guān)系， 因此電機(jī)轉(zhuǎn)速與輸入脈沖頻率成比例。步進(jìn)電機(jī)的控制一般是采用的開環(huán)控制，它的有點(diǎn)使控制系統(tǒng)簡單并具有很高的精度。可以改變繞組的勵(lì)磁順序?qū)崿F(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。
四、電機(jī)DSP控制存在的常見問題
結(jié)合自己工作實(shí)際，我個(gè)人認(rèn)為在電機(jī)的DSP控制中還存在以下不足，有待我們?nèi)蘸蠼鉀Q，具體如下：
（一）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)需進(jìn)一步優(yōu)化
電動機(jī)作為控制系統(tǒng)中主要動力執(zhí)行元件之一，在具體控制系統(tǒng)中起著拖動機(jī)械負(fù)載實(shí)現(xiàn)位置伺服、速度調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)矩或力控制調(diào)節(jié)的作用。對于常見的閉環(huán)電機(jī)控制系統(tǒng)，屬于機(jī)械運(yùn)動正向控制，一般由傳感、機(jī)電禍合關(guān)系、信號檢測和電氣控制這幾個(gè)部分。機(jī)械運(yùn)動控制通過外部給定的位置信號和轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測的位置信號比較，進(jìn)而獲得位置誤差信號。控制系統(tǒng)中的信號檢測主要指的是轉(zhuǎn)子位置的檢測，以及電壓與電流的檢測等。我們首先要解決的問題是如何利用檢測到的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置、電流和電壓信號觀測電機(jī)內(nèi)部磁場的變化。其次是如何反映電機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩大小，以便有效地控制電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。
（二）DSP控制的硬件需及時(shí)更新
基礎(chǔ)以DSP為基礎(chǔ)構(gòu)建的電機(jī)控制系統(tǒng)，其硬件資源主要包括：信號檢測與轉(zhuǎn)換、PWM控制器、系統(tǒng)接口等等。隨著科技快速發(fā)展，各設(shè)備技術(shù)更新較快，為了保證控制系統(tǒng)的高效運(yùn)行，就必須及時(shí)更新DSP控制的硬件。此外控制系統(tǒng)中信號檢測是必不可少的，尤其是在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，狀態(tài)信息的檢測也十分重要，我們必須嚴(yán)格按照工作要求，認(rèn)真做好信號檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、解決問題。而檢測信號又分為電量和非電量兩大類。電量信號有電流、電壓和電功率等；非電量信號包括位置、力或轉(zhuǎn)矩、速度和溫度等。這些變量的檢測主要是通過傳感器將非電量信號轉(zhuǎn)換成電信號再來檢測。
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