文档介绍：毕业设计(论文)开题报告
院(系) 机械学院
专业机械设计制造及其自动化
设计(论文)题目基于MCU的通用控制器设计
学生姓名学号
指导教师
顾问教师
日期 2012 年 3 月 13 日
一、选题背景和意义
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运动控制系统是以机械运动的驱动设备——电动机为控制对象,以控制器为核心,以电力电子功率变换装置为执行机构,在自动控制理论指导下组成的电力传动自动控制系统,这类系统控制电机的转矩,转速和转角,将电能转换为机械能,实现运动机械的控制。
纵观运动控制系统的发展历程,交,直流两大电气传动并存于各个工业领域,虽然各个时期科学技术的发展使他们所处的地位,所起的作用不同,但他们始终是随着工业的发展,特别是电力电子和微电子技术的发展,在相互竞争,相互促进中,不断完善并发生着变化。由于历史上最早出现的是直流电动机,所以19世纪80年代以前,直流电气传动是唯一的电气传动方式。直到19世纪末,出现了交流电动机,这才使得交流电气传动在工业中逐步得到广泛应用。
随着生产技术的发展,对电气传动在启制动,正反转以及调速精度,调速范围,静态特性,动态响应等方面提出了更高的要求,这就要求大量使用调速系统,由于直流电动机的调速性能和转矩控制性能好,从20世纪30年代起,就开始使用直流调速系统。它的发展过程是这样的,由最早的旋转交流机组控制发展为放大机,磁放大机控制;再进一步,用静止的晶闸管变流装置和模拟控制器实现直流调速;再后来,用可控整流和大功率晶体管组成的PWM控制电路实现数字化的直流调速,使系统的快速性,可靠性,经济性不断提高。调速性能的不断提高,使直流调速系统的应用非常广泛,然而由于直流电动机具有电刷和换向器,制造工艺复杂且成本高,维护麻烦,使用环境受到限制等缺点,并且很难向高转速,高电压,大容量发展,逐渐显示出直流调速的弱点。
普遍应用于恒速运行场合的交流电动机,可以弥补直流电动机的不足。于是人们又开始了新一轮交流调速的研究。仅对占传动总量三分之一强的风机,水泵设备而言,如果改恒速为调速的话,就可以节电30%左右。近三四十年来,随着电力电子技术,微电子技术,现代控制理论的发展,为交流调速产品的开发创造了有利条件,并实现了产品的系列化。从调速性能看,完全可与直流调速系统媲美。
另外,借助数字和网络技术,智能控制已深入到运动控制系统的各个方面,例如:模糊控制,神经网络控制等,各种观测器和辨识技术应用于运动控制系统中,大大改善了控制系统的性能,为运动控制系统走向复杂的多层的网络控制提供了可能。运动控制系统正由简单的单机控制系统走向多机多种控制过程协调的系统集成阶段。
早期直流传动的控制系统采用模拟分离器件构成,由于模拟器件有其固有的缺点,如存在温漂、零漂电压,构成系统的器件较多,使得模拟直流传动系统的控制精度及可靠性较低。随着计算机控制技术的发展,微处理器已经广泛使用于直流传动系统,实现了全数字化控制。由于微处理器以数字信号工作,控制手段灵活方便,抗干扰能力强。所以,全数字直流调速控制精度、可靠性和稳定性比模拟直流调速系统大大提高。所以,直流传动控制采用微处理器实现全数字化,使直流调速系统进入一个崭新的阶段。
微处理器诞生于上个世纪七十年代,随着集成电路大规模及超大规模集成电路制造工艺的迅速发展,微处