利用PWM控制技术实现直流电机的速度控制.doc

文档介绍：摘要
随着时代的进步和科技的发展,直流电机在工农业生产、交通运输以及日常生活中起着越来越重要的作用,因此,对直流电机的研究有着积极的意义。长期以来,直流电机被广泛应用于调速系统中,而且一直在调速领域占据主导地位,这主要是因为直流电机不仅仅调速方便,而且在磁场一定条件下,转速和电枢电压成正比。并且由于直流电机具有优良的起动、制动性能,宜于在广泛范围内平滑调速。
在本文中,我们设计一个直流电机。利用FPGA可编程芯片实现对直流电机PWM控制器的设计,对直流电机转速进行控制。用VHDL语言编程实现直流电机PWM控制器的PWM产生模块、转向调节模块等功能。
主要分为如下模块:
1、PWM模块:设定计数器设置PWM信号的占空比,以此来驱动。
2、正反转控制模块:控制电机的正转和反转。
3、去抖动模块:实现直流电机转速的精确测量,主要用来消除直流电机的抖动,能够便于观察。
4、显示模块:该模块主要用来显示直流电机的转速及档位。
关键词:直流电机、PWM、控制、速度、FPGA
目录
一. 任务解析………………………………………………………...………3
二. 系统方案论证…………………………………………………...………3

系统原理与结构
………………………………………………………...……5
方案的设计
方案的实现
方案的仿真
四. 正反转模块设计………………………………………….……..………7
方案的设计
方案的实现
方案的仿真
………………………………………………….…….........8
方案的设计
方案的实现
方案的仿真
六. 显示模块………………………....………………………....………….9



七. 总结........................................................................................................10
功能验证
性能测试
误差分析
整体仿真
心得体会
………………………………………………….…….….….12
…………………………………………………………………....12

利用PWM控制技术实现直流电机的速度控制。
(1)基本要求:
:4档,数字显示其档位。
。
,设计频率计用4位10进制显示电机的转速。
(2)发挥部分
“去抖动”电路,实现直流电机转速的精确测量。
,实现直流电机的闭环控制,旋转速度可设置。
课程设计要求我们利用PWM控制技术以及VHDL语言编写代码来实现对直流电机的控制。根据设计要求我们要对电机的正反转控制、速度调节、测量电机的转速并用4位10进制显示电机的转速以及设计去抖动电路进行设计,实现对直流电机转速的精确测量以及实现直流电机的闭环控制等。
根据设计要求,我们可以通过FPGA产生PWM波形,其中,数字比较器的一端接设定值计数器的输出,另一端接锯齿波发生器输出。那么数字比较器的输出端即是PWM波形。我们将输出的PWM波通过接入正反转控制来控制电机是否开始工作。另外,我们采用两个二选一选择器来实现电机的正反转控制。并将电机转速脉冲信号通过去抖电路送入频率计,并在数码管显示。

总体方案与比较论证
方案1:采用线性控制方式进行直流电机的控制
此方式一般用于小功率电机平滑转速控制。
方案2:采用一般模拟PWM波进行直流电机控制
此方案接有D/A转换器和模拟比较器,外部连线多,电路复杂,不便于控制,故该方案不理想。
方案3:使用单片机设计控制的直流电机
通过单片机,我们完全能够实现驱动模块,转速模块显示模块等需要的模块。硬件电路简单,所用器件少,但精度不易满足,产生调控范围小,难以产生较高转速。
方案4:基于FPGA实现对直流电机的控制
通过用VHDL语言编写各个模块,再加以整合,从而实现整体功能。采用此方案,所形成的电机功能稳定性强,精度高,可控范围较大,能形成最大速度较大,更能满足设计任务。
比较以上4种方案,可知方案4简洁灵活,控制性能等均比其他方案强,能完全达到设计要求,故采用第4种方案。

电机转速预