基于STM32的直流电机转速控制器设计开题报告

全文总字数：2996字

1. 研究目的与意义

在自动控制系统、电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面，直流电机都得到了广泛的应用，所以直流电机的控制是一门很实用的技术。而电流控制器以其优良的动态响应和稳定性等优点广泛地应用于各个控制领域。通过控制电流来控制直流电机转速是很有研究意义和前景的。本研究旨在研究一电流控制器，实现在STM32控制板上编程实现依据输入的电信号输出相应电流，以控制直流电机转速。

2. 国内外研究现状分析

近些年来,随着电力电子技术和现代控制理论的飞速发展,电机的控制及应用已成为了人们越来越关注的研究内容。一般来讲,电机主要分为两种类型：交流电机和直流电机。交流电机具有结构简单、制造成本低等优点,广泛应用于各类机床和机械加工设备等领域。但是由于交流电机的调速和启动性能比较差,在转速、转矩要求严格的场所,交流电机很少被使用。相对于交流电机,直流电机转速调节快,转矩大,很多场合都把直流电机作为主要控制对象。

该类课题主要研究直流电机的其中一种类型无刷直流电机,无刷直流电机是随着电机技术和永磁材料的兴起而出现的一种新型电机,是直流电机的一种特殊形式。它具有体积小、效率高、调速性好、控制简单和便于实现数字化控制等优点,在诸多领域中都得到很广泛的应用。因此,研究无刷直流电机控制系统具有很深远的意义。首先本文建立了无刷直流电机控制系统的数学模型。在控制方案上,通过对比研究分析,确立了外转速内电流的双闭环控制方案。接下来是无刷直流电机控制系统的建模和仿真研究。

系统采用传统pid控制、基于粒子群算法的模糊pid控制和基于改进粒子群算法的模糊pid控制三种不同方式来优化和改进速度控制器,电流环依旧采用pid进行控制。仿真结果表明,基于改进粒子群算法的模糊pid无刷直流电机控制系统中超调量远小于0.5%、上升速度更快,且上升时间比前者提升了约0.003s、稳定性恢复只用了约0.001s等,优于基于粒子群算法的模糊pid控制和普通pid控制。最后是无刷直流电机控制系统的实现与实验验证。

3. 研究的基本内容与计划

课题研究内容： （1）编程实现stm32依据输入的电信号输出相应的pwm波，通过调节pwm波的占空比控制电压；（2）设计转换电路，实现将电压信号转换为电流信号；（3）设计驱动电路，实现电流控制电机转速。学习计划：1.本课题需要具有c语言编程的基础，并学习stm32的相关知识；（寒假）

2.查找并学习电流放大电路或电流放大芯片相关知识,查找相关文献及准备各方面条件（经费、设备等）：（1-2周）

3.设计转换电路（3-4周）

4. 研究创新点

本设计采用一款性价比高、功耗低的基于STM32单片机为控制核心，结合PID控制技术，实现了直流电机范围大、精度高的调速性能。

该调速系统能够实现对电机的启动、制动、正反转调速、测速和数据上传等功能，可方便地实现直流电机的四象限运行。本系统的性能指标为：调速精度高达到1r/min；调速稳态误差不超过0.5%；调速范围为-500~500r/min；串口指令控制方式；驱动电路导通阻抗低，能耗少；运行稳定可靠。系统由电源、上位机、通信接口、控制电路、电机驱动电路、电机与负载和测速装置等模块组成。