无刷直流电机控制系统的设计及仿真毕业设计

目录

1 前言 (1)

1.1 无刷直流电机的发展 (1)

1.2 无刷直流电机的优越性 (1)

1.3 无刷直流电机的应用 (2)

1.4 无刷直流电机调速系统的研究现状和未来发展 (2)

2 无刷直流电机的原理 (4)

2.1 三相无刷直流电动机的基本组成 (4)

2.2 无刷直流电机的基本工作过程 (5)

2.3 无刷直流电动机本体 (6)

2.3.1 电动机定子 (6)

2.3.2 电动机转子 (7)

2.3.3 有关电机本体设计的问题 (8)

3 转子位置检测 (9)

3.1 位置传感器检测法 (9)

3.2 无位置传感器检测法 (10)

4 系统方案设计 (12)

4.1 系统设计要求 (12)

4.1.1 系统总体框架 (12)

4.2 主电路供电方案选择 (13)

4.3 无刷直流电机电子换相器 (14)

4.3.1 三相半控电路 (14)

4.3.2 三相全控电路 (15)

4.4 无刷直流电机的基本方程 (16)

4.5 逆变电路的选择 (19)

4.6 基于MC33035的无刷直流电动机调速系统 (19)

4.6.1 MC33035无刷直流电动机控制芯片 (19)

4.6.2 基于MC33035的无刷直流电动机调速系统设计 (21)

5 无刷直流电机调速系统的MATLAB仿真 (23)

5.1 电源、逆变桥和无刷直流电机模型 (24)

5.2 换相逻辑控制模块 (25)

5.3 PWM调制技术 (30)

5.3.1 等脉宽PWM法 (32)

5.3.2 SPWM(Sinusoidal PWM)法 (32)

5.4 控制器和控制电平转换及PWM发生环节设计 (32)

5.5 系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析 (34)

5.5.1 起动，阶跃负载仿真 (34)

5.5.2 可逆调速仿真 (36)

6 总结和体会 (38)

无刷直流电机调速控制系统设计

1前言

直流无刷电机，无机械刷和换向器的直流电机，也被称为无换向器直流电动机。它取代了机械电子换向器电刷和换向器直流电动机来实现，是一个标准的机械和机电一体化产品。不仅具有结构简单，运行可靠，维修方便交流电机和一系列优点与直流有刷效率高，无励磁损耗和高速性能，以及许多其他功能的发动机。

1.1无刷直流电机的发展

直流电动机由于其在运动控制领域的卓越扭矩特性已得到广泛应用，与传统的直流电动机和机械毛刷，可靠性差的需要，减刑会产生电磁干扰，噪声，火花，无线电干扰和寿命短的致命弱点，具有较高的生产成本和维修问题的严重影响，如联合直流电动机控制系统的进一步发展的弊端。随着社会生产力，人民生活水平不断提高的发展，他们不断开发新类型的电机。科学技术的进步，新兴技术和新材料，同时也进一步推动电动汽车将继续推出新产品。

对于传统的直流电机，只要30年早在20世纪的上述缺点，人们开始开发一个电子交流始终以取代无刷直流电动机刷机，并提出相应数量的结果。但是，这只是高功率处于发展的初级阶段的电子设备，没有找到理想的电子换向元件。使这个运动只能停留在实验室研究阶段，没有推广。 1955年，美国四哈里森，谁首先提出了晶体管使用该电机接替该专利申请的机械换向器，这是现代无刷直流电动机的原型。但是，因为没有马达的起动转矩，使其不能成为产品。后来，经过多年的艰苦工作的人，终于由霍尔元件实现无刷直流电动机换意味着在1962年来，创造了直流无刷电机产品的时代。自20世纪，电力电子行业快速发展的70年代，许多新的高功率高性能电力电子器件，如GTR的，MOS管，IGBT的相继出现，特别是高性能永磁材料等作为钐钴的到来，使无刷直流电动机，因而被广泛应用于更全面，更奠定了坚实的基础。近40年来，随着电动机本体及其相关学科的迅速发展，无刷直流电动机的电子换向直流电动机概念，发展指的是所有的直流无刷电机与电子交换子的外部特征。无刷直流到从1978年开始实时实际相电机，二十世纪是80岁进行了深入的国际研究，先后开发无刷方波和正弦波无刷直流电机在十年的时间，直流电动机的发展更加迅速。

1.2无刷直流电机的优越性

直流电动机具有快速响应，大起动转矩，从零速到额定转速，额定转矩可提供的性能，但直流电机的优点也是它的缺点，因为DC额定负载机密生产性能不断转移的时刻，电枢与转子磁场须保持恒定90度，这将用刷子和换向器。碳刷，换向器，继而引发电机，碳粉，所以除了元件造成损害的，有限的场合使用。交

流无碳刷及整流子，免维护，可靠，应用范围广，但直流电机马达的特点，实现同等性能的必须使用复杂的控制得以实现。今天，功率半导体开关频率成分的快速发展，加快了许多，提升驱动电机的性能。微处理器的速度也越来越快，使交流电机控制在一个旋转的两轴直角坐标系放置，适当控制交流电机在两轴电流分量，类似于直流电动机控制和一个相当大的直流电动机性能。此外，已经有许多微处理器将控制电机必需的功能使芯片，体积越来越小，像模拟/数字转换器，脉冲宽度调制。直流无刷电机电子换向控制交流电机，直流电机特性的直流电机相似，身体上没有失踪的应用之一。

事实上，无刷直流电机有自己的缺点，包括成本高，难以控制的小型化的复杂性。在某些情况下，这些缺点已成为障碍的无刷直流电动机的发展。目前，电子技术，控制技术和大规模生产技术是生产技术的发展，逐步解决这些问题，因此，无刷直流电动机的性能和功能，有望进一步提高。从市场的产品可以看到，最近一些制造商正在致力于开发高速，高性能的通用汽车，并提供绝对编码器，防爆电机，以扩大产品种类。虽然无刷直流电动机提供了一批技术领先和广泛的应用范围，但我们可以在所有应用程序，它是最佳的选择，应用程序或不应该谨慎选择。

1.3无刷直流电机的应用

现在，无刷直流电机应用扩大，如航空航天和军事领域的炮兵雷达，自动定位，船舶舵，飞机自动驾驶仪，全自动控制应用等，范围，在信息处理设备，包括信息输入，存储，加工，输出，传输和其他部门，时间越长，如微型计算机软盘驱动器，硬盘驱动器，光盘驱动器，复印机，打印机，传真机等，在视听设备，录像机，录音机，摄像机使用，照相机，光碟，DVD等，并在同一时间控制其人民的性能要求也不断提高。今天，在各个领域，如医疗器械，纺织，化工，仪器仪表，电脑驱动器及家电的日益广泛应用等诸多方面，国民经济的发展。就像电脑的硬盘驱动器和软盘驱动器中的主轴电机，伺服电机在录音机，使用了大量的直流无刷电机。无刷直流电动机在工厂自动化设备品种也广泛应用于高速或在伺服系统所需的设备和作为该地区的大部分产品已成为不可缺少的运动的一部分。在许多应用中，它有望取代刷直流伺服电机。然而，由于直流有刷低生产成本，控制，以及其他一些优良特性伺服电机，其需求将继续下去。

1.4无刷直流电机调速系统的研究现状和未来发展

在国内和国外的直流无刷电机技术一般控制是比较成熟，而日本和更先进的制造直流无刷电机及控制技术美国的所有者。特别是，日本已经变得更突出的民用和军事方面，美国是比较先进的。无刷直流电机目前的研究重点主要在三个方面：1。无传感器控制技术的开发，提高系统可靠性，降低了电机的体积和重量;2。

由电机设计和控制方法，本文研究无刷直流电动机转矩脉动的扩大应用，以增加其服务器范围;3。可靠性和紧凑的设计，集成的无刷直流电动机控制器的多功能性。

无传感器控制技术：传统的无刷直流电动机通过位置传感器直接检测转子位置。无传感器控制容易获得，主要是通过电机的电压或电流信号经过一定的算法处理，得到转子位置信号，也被介绍到转子位置检测方法而闻名。目前的检测方法是：电磁场，归纳法，熔盐法;续流二极管法观察员估计，智能估计方法。电磁场被广泛使用的方法原理简单。随着传感器控制无刷直流电动机直接起动普遍较为困难，所以一开始就一直是热点和难点。电磁场的无刷直流电动机转子位置检测启动三阶段方法比较成熟，对从起动电机稳定运行方式可分为三个阶段：定子位置，加速度和切换。其他传感器控制的电机起动方法，如前位置开始，日益频繁和提高同步起动法检测和短脉冲转子定位和法国，也有一定的应用。

无刷直流电动机控制器：无刷电机控制器，具有相似的发展已经从电器元件的分立元件到数字可编程控制电路控制发展过程。在一般情况下，使用复杂的控制器设计，大，可靠性差，通用性分立元器件，是不利于大规模生产。时间，当前的无刷直流电动机控制器，专用集成电路，FPGA和单片机，DSP控制器方法的主要用途。电机控制专用集成电路，是目前较无刷直流摩托罗拉的MC33035电机是一种直流无刷电机控制芯片，MicroLinear公司ML4425/4428传感器控制芯片等。如果我们考虑到控制器的硬件和软件设计等功能以后，您可以使用控制器的设计与FPGA，单片机，DSP等。 FPGA可以利用VHDL，Verilog或C语言编程，灵活性，可与在线系统的静态和动态重新配置编程功能重复，使得硬件的功能可以编程为相同的软件修改，并且可以根据用户需求定义界面功能。 MCU和DSP 有丰富的外设接口，微控制器通常用于简单电机控制系统中，而DSP为一个强大的计算和数据处理能力，往往在智能电机控制系统。

关于这个问题的转矩脉动比较复杂，不属于本文的范围，所以没有更多的说明。

2无刷直流电机的原理

2.1三相无刷直流电动机的基本组成

直流无刷永磁电动机主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分构成。其定子绕组一般为多相（3相、4相、5相不等），转子由永久磁钢按一定极对数（2p=2,4,…）组成。下图所示即为三相两极直流无刷电机结构：

图2.1 三相两极直流无刷电机组成

三相定子绕组和电子开关电路，分别在相应的功率开关器件连接的A，B，C 三相绕组与电源开关用V1，V2，V3的阶段。跟踪转子位置传感器相连，电机轴。当一相电源定子绕组，转子电流和所产生的扭矩作用的永久磁铁的两极磁场产生的驱动转子旋转，那么该位置传感器转子磁铁的位置转换成电信号，以控制电子开关电路，使由一个特定的顺序交替定子绕组，定子相按一定顺序转子换相位置的变化电流。由于电子开关电路的使用顺序同步与转子角度，起到了扭转机械换向器的作用。

无刷直流电机线是用来控制电子开关电机各相序定子绕组和时间的力量，主要是由逻辑开关单元，位置传感器信号处理单元两部分权力。权力的逻辑控制电路交换的单位是电源的核心，它的功能是分配给每个阶段之间的逻辑关系电动机定子绕组，使电机产生的恒转矩。而每相绕组的顺序和时间依赖于从转子位置传感器信号。不过，按位置传感器产生的信号经过一定的逻辑去控制电源开关通过。总之，对直流无刷电机的主要部件组成，如图2.2所示。

图2.2 无刷直流电机的组成框图

总结告诉我们，通常称为无刷直流电机的基本结构，可以被看作是由电子开关，电机位置传感器的身体和运动系统三部分组成的电路。简化的组成框图如图2.3所示。

图2.3 无刷直流电机简化的组成原理框图

2.2无刷直流电机的基本工作过程

转子位置图2.1和图2.4（一）对应的位置显示。此时光电子器件是因为VP1的光线，使V1的是功率晶体管导通状态，电流流入绕组机管局，转子磁极绕组与从转子的磁图三箭头极方向产生转矩电流的作用，旋转。当转子磁极图2.4（b）所示的位置，直接旋转式转子轴也跟着由同步遮光板转动，病毒VP1和VP2的照射覆盖离开，这样，在晶体管V1和V2的铅晶体管通，从绕组的绕组BB心跳过流入，机管局，使转子磁极旋转朝着箭头方向的电流。当转子磁极图2.4（c）所示的位置，然后旋转图案已经覆盖病毒VP2，VP3的是如此的照射下，在晶体管产生的V2和V3的导通晶体管，在绕组CC的电流流过，然后继续以顺时针方向驱动转子磁极，并返回到图2.4（d）职称。因此，随着转子的旋转位置传感器芯片领域，在定子绕组位置传感器病毒VP1，VP2基因，下一个阶段一个阶段的控制，美联储将在瞭望为了实现相绕组电流换向。在减刑过程中，每个阶段的工作中内的空气旋转磁场形成的差距是定子绕组的飞跃。这旋转360度电角度磁场，磁场内有三个状态，磁状态持续每个角度120度。每相绕组电流和转子磁场

之间的关系如图2.4。图2.4（a）是第一个状态，对于绕组机管局由人造纤维生产电力法。显然，转子绕组电流和磁场相互作用，转子顺时针方向旋转;转身120度电角度后，进入第二个状态，然后缠绕机管局的权力，和BB'以及电源，即在定子产生的磁场蜿蜒120度的大转弯，如图2.4所示（b）所示，电机定子顺时针方向旋转;分120度电角度，我们进入第三国，然后缠绕BB的权力，CC的电力，产生的磁场由定子绕组已转向120度电角度，如图2.4（c）所示，它继续推动转子匝120后恢复到初始状态功率度顺时针角度。图2.5显示了每个绕组的相图的顺序传导。

(a) (b) (c) (d)

图2.4 开关顺序及定子磁场旋转示意图

图2.5 各相绕组的导通示意图

2.3无刷直流电动机本体

2.3.1电动机定子

无刷直流电动机通过定子是由许多硅层和轴向冲压，红槽都有一些绕组的线圈形式。从传统意义上讲，无刷直流电动机定子感应电动机定子和有些类似，但在定子绕组分布有所不同。无刷直流电动机的定子绕组有三种大多数行是明星，每个绕组和许多钢构件按照内部整合，具有一定的方式，一个约一磁极偶数形成了定子绕组均匀分布。直流有刷与无刷直流比绕组在电机定子一侧传统电机，更

利于散热。?电枢绕组可直接连接或△，如图2.6所示，但考虑到系统的性能和成本?获得更多的应用，也没有中性点对称的三相无刷直流电动机的线索。

图2.6 绕组形式

无刷直流电动机定子绕组可分为梯形和正弦绕组两种，它们的根本区别在于不同的绕组连接以使它们产生的反电动势（EMF）的不同，梯形和正弦波人出席，所以使用这个名字。梯形和正弦绕组反电势产生由图2.7所示的波形。本文认为正弦永磁同步电机是电机绕组。

图2.7 a) 梯形绕组的反电势波形 b)正弦绕组的反电势波形

可想而知顺利正弦波清盘它，并作为一个相对比较适合的梯形线圈数目稳定运行。然而，正弦绕组线圈作出更多的梯子上的铜绕组线更相对的使用，以及控制方法也大大高于梯形波电机复杂。因此，电机的运行速度非常高的精度不高的场合，梯形波无刷直流电动机这是一个非常合适的选择。

2.3.2电动机转子

无刷直流电机转子与N极和围绕着的转子（内转子式）的组成根据S极交替2-8永久磁铁对，如果外转子式永磁无刷直流电机是连接到转子墙壁上。当前转子钕铁硼永磁多采用高矫顽力，高剩磁感应强度稀土永磁材料生产。永磁无刷直流电机转子刷直流电动机类似用磁石，创造了在电机气隙磁场足够，只是在反安装的形式。转子结构，有三种常见形式：

（1）表面胶极点（也称为W形磁极已知），在外面的瓦形稀土永磁径向磁化核心粘贴。如果电机设计过程中采用径向瓦形磁体的磁激发弧宽度和取120多个，电度，可产生气隙磁通密度的方波形式，减少了转矩脉动。多转子无刷直流

电动机采用这种结构。

（2）嵌入式极点（也被称为矩形柱），是嵌在一个长方形的永久磁铁的核心，其优势是非常下，从两极由邻居提供并行通量的聚合物可提供磁效应更大的流量，但这种结构需要进行一次磁化不锈钢轴。

（3）圆形磁场核心，是一个整体，外套稀土永磁环和一个多极径向磁化环形磁铁的特殊方法。这种对转子制造工艺结构是相对较小的尺寸和电机功率简单。

2.3.3有关电机本体设计的问题

定子和转子无刷直流电机本体的统称。车身结构和永磁同步电动机相似，但没有其他笼绕组和起动装置，定子绕组一般制成多相，三相，四相没有相应的较自由以不超过一台电机，是比较少见;由永磁转子，形成了极对若干人。

电动机本体的设计是一个非常复杂的过程，其基本任务是根据给定的等级和基本技术性能要求，选择合适的材料，确定了电网电机零件尺寸，并计算其性能，以满足在材料的储蓄，制造方便，性能良好的要求，获得更大的经济效益。本体设计了许多内容，包括电磁设计，结构设计，施工设计和工艺设计。本文只对极的讨论，这背后的模拟有很大的影响数选择简要介绍。

极数的选择应考虑性能和经济指标。下图显示的两极，四极，八极和（p值=1,2,4）在无刷直流电机转子体结构图。

图2.8 本体机构示意

一般在P极对数的增加，可以减少每极，定子轭和基地横截面积通量可以相应降低，从而减少了电机铁量;终止定子绕组的一部分，将增加与减少极数，因此，相同的电流密度，降低绕组铜量;的极点在定子绕组电感相应减少，数量增加有利于电子设备减刑。

此外，当极数的增加，制造过程的复杂性已经改变，极数的增加，考虑到漏磁不能过于极端，极弧系数下降，使电机原材料的利用率下降;增加极数相同，速度，电子设备在减刑数量增加，从而增加了减刑的损失。当电流密度为常数，铜消费在大多数年份定子绕组的数量增加。通用汽车与极数增加了效率。因此，合理选择根据电机的极对的需要。

3转子位置检测

无刷直流电动机采用了传统结构的结构永磁同步电机直流电机代替，所以有必要逆变器和转子位置检测装置的结构，以实现“换相”的过程。转子位置检测方法主要分为两类。

3.1位置传感器检测法

在位置传感器无刷直流电动机转子磁检测在剧中杆位，为逻辑开关电路提供关于减刑的作用正确的信息，转子磁极位置信号转变为电信号会，然后到控制定子绕组换向。绕组换向。位置传感器的种类很多，目前常用的无刷直流磁位置传感器，光电传感器，磁位置传感器和旋转变压器的电动机。

磁位置传感器是用于测量转子位置的电磁效应，也有开口变压器，铁磁谐振电路，接近开关电路和其他类型。它具有产量大，环保要求等质量可靠，寿命长的优点，但更大的传感器，低信噪比，而其用于交换，为整流器一般需要，使用前过滤器的输出波形。

光电位置传感器是利用光电效应在与阴影部分和固定源和其他组件的转子

旋转，有绝对编码器和增量编码器之分。它具有精度高，成本低，易加工等特点，而是有能力适应穷人需要添加整形电路输出信号处理恶劣的环境。

磁位置传感器是半导体的一些电气参数的使用传感器按照一定的规则与周

围磁场变化的原理制成。霍尔元件，磁电阻和磁二极常见的类型。在一般情况下，环境适应性强，输出信号好，成本低，但精度不高。

一般来说，在多相位电机控制用变压器，它可以输出多个位置信号，以满足多相位电机控制的要求，但安装是不容易的，价格比较昂贵，平均三相无刷直流电机解析很少。霍尔传感器是基于霍尔效应原理制成。霍尔效应是指当在一个磁场电源导体，磁场力使导体的电荷会引导身体方共同努力，当通电时，薄板在磁场中的这种作用更加明显导体，从而使的聚集一侧的导线将抵消收费，磁场效应，由于在指挥方收取的聚集，使得对导体两端电压，这种现象称为霍尔效应，霍尔在1879年发现的高血压这一现象，它被命名为。可根据对四端霍尔效应的半导体元件的原则。 2组输出霍尔电压输出，两个控制端的输入控制电流。霍尔的实际厚度很薄，无论是在它几微米。从大厅的结构，它几乎是生产和半导体元件。目前，由霍尔元件的硅制造技术成熟，生产大批量，低价格，性能合适，但不那么广泛的应用。砷化镓霍尔元件制成的最佳性能，但是高昂的价格限制了应用。

当在磁场的变化，大小和霍尔电动势的方向发生相应的变化，使反应发挥作用，霍尔传感器位置的元素的位置。由霍尔元件产生的力不够大，往往在一个外部放大器，这是非常方便的应用。随着半导体集成技术的发展，将霍尔元件和放大器电路往往集成在一个单芯片，形成了霍尔集成电路。其结构如下所示。

图3.1 霍尔集成电路

这是一个简单的开环放大器驱动输出级。大厅的功能型，开关型线性集成电路分为二。一般位置传感器无刷直流电动机应选择开关类型。

霍尔元件在电机的固定位置放置，霍尔元件安装在定子是更为复杂，因为如果不放置位置和转子的磁场时，霍尔元件切线可能导致响应可以精确的测量当前位置不转子在上述原因，为了简化，通常在转子上的磁铁设计，磁感应霍尔元件冗余，安装电机霍尔元件的安装，这样可以起到和转子磁传感器同样的效果，一般遵循霍尔元件的周长在印刷电路板上放置和覆盖的监管，使用户可以根据磁场的方向是很方便的调整霍尔元件的位置，它在最佳状态。在霍尔元件的位置，有60度，120度，240度等多种形式。

3.2无位置传感器检测法

无位置传感器无刷直流电动机控制技术的热点，许多国内和国外都进行了这项研究的学者之一，并已取得初步成效。无位置传感器无刷直流可靠性高，抗干扰能力强等，电机控制，同时模式中的地位在一定程度上克服了转矩脉动传感器的安装所造成的误差。

无传感器控制的发展是因为有限额的位置传感器无刷直流应用程序，这主要体现在某些情况下电机：

（1）将感应器可能导致马达尺寸增大；

（2）之间的电机及控制系统线位置传感器的增加，使系统容易受到外界的干扰；

（3）位置在高温，高压和高湿度等恶劣的工作条件下，变化的灵敏度，降低了系统运行的可靠性传感器；

（4）精度高，机械安装阶段误差不准确造成了一个关于汽车性能有直接影响手术的安装位置传感器。因此，传感器控制越来越多的关注，同时具有检测，控制技术和完善的高性能微控制器的手段，无传感器控制技术得到了迅速发展，

一些技术已经实用化。根据不同的原理测试，直流无刷电机无传感器控制方法包括电磁场，磁法，归纳法，人工智能，头发等。

在无传感器控制方法多样，反电动势的方法是最成熟的技术，有能力的最广泛使用的检测方法。通过这种方法得到将检测反电动势零六个离散信号的延迟信号，逻辑开关电路提供了正确的信息相30 度电角度的转子位置，从而实现无位置传感器无刷直流电动机。无刷直流电动机的反电动势过零点与相应的对易关系点，如图所示。

图3.2 反电动势控制原理

还有一个考虑：当电机转速较低时，反电动势会比较小，过零检测电路不能正常检测，因此很难实现自启动马达造成的。确定转子无刷直流电机控制系统的初始位置是稳定的基础，开始对系统的直接影响最大的起动转矩和最小启动时间。目前，无位置传感器控制算法，转子的估价方法主要电感的初始位置。归纳法在通过特殊的短脉冲注入电压的定子绕组，然后在一定的时间间隔，以确定各绕组之间的电感电流响应大小，初始位置之间的差异来确定电感电机。大量的永磁磁阻绕组电感小，电感的计算方法来确定初始转子位置和大电流的精确测量的需要。另一个转子，由绕组通电法特定项目的位置，电机转子固定在预定位置，这将转换一个未知的转子立场是众所周知的。转子定位方法使用简单，但在整个启动过程中，未知前开始的转子初始位置，电机期间可能出现的反向电流高，定位。防启动本方法电位控制方法有：三步启动法，预位起动法或频率升压同步起动法，电压插Start方法。

无传感器控制方法可以简化生产成本的节约。此外，霍尔元件的移除，如汽车，都可以在比较大的灰尘和油安装更恶劣的工作，而不需要确保大厅条件下正常工作时间来清除在同一时间，这免维护电机也可安装在一个很难到达的地方。

4系统方案设计

4.1系统设计要求

（1）通过可编程控制器，专用芯片和微处理器几种不同的分析和方案的性能比较控制，建立了数字信号处理器DSP作为无刷直流伺服电机控制系统解决方案的核心集。

（2）从性能和实用性的角度，为核心的数字信号处理器，具有模块化和数字化设计，一个基于DSP的无刷直流电动机控制系统的建立进行。

（3）扭矩的无刷直流电动机，位置检测，并开始从硬件和软件的问题，纹波了相应改善。

（4）在无刷直流电动机的结构，原理及数学模型分析的基础上，我们使用Matlab的无刷直流电动机控制系统建模和仿真，仿真结果的分析。

4.1.1系统总体框架

该设计的目的是无位置传感器无刷直流电动机控制系统，该系统的工作原理如下：有效的反馈对正常的反电动势检测电路的三相逆变器的转速信号通过ADC 转换模块，测试信号输入微处理器的速度，计算的结果进行比较，参考速度是速度误差信号，由控制器参考电流的速度获得，而从目前的样本，通过控制电流控制器输出的PWM脉冲，相应的三相逆变器控制控制装置关闭桥的时间和顺序，以实现无刷直流电动机速度和转矩控制。闭环控制系统采用双层结构，其框图如图4.1所示。

图4.1 无刷直流电机控制系统原理图

4.2主电路供电方案选择

图4.2显示了电网电压一般为三相交流逆变桥直流电源设备通常是由交流电网驱动是由二极管整流器和滤波大电容使用，以便获得一个恒定的直流电压，而电感性负载电容的无功功率的能量存储缓冲区。

图4.2 直流电源设计原理图

图4.3 三相桥式不控整流电路原理图

基于PWM变换器的滤波电容，其作用除了滤波，也有电机刹车时的运行系统中的作用动能吸收。由二极管整流直流电源供应不能背面的电源，马达刹车已收取的滤波电容，这将增加电容两端的电压，称为“泵升电压”。

电力电子设备限制了最大泵压电压上升，所以能不能非常小，通常的发电能力为速度控制系统，需要成千上万的微几千瓦。在大容量或负荷较大的系统的惯性不能依靠泵电容来限制电压上升，那么，在图4.4可以用于镇流电阻消耗的动能的一部分。由电压并联电路开关器件允许在泵的价值时，连接上升。

图4.4 泵升电压限制电路原理图

由于这种设计，电路仿真，Simulink在电力系统模型库（电气系统模块库）模型库的MATLAB / Simulink仿真平台，提供直流，交流电源模块的结果，因此模拟电路设计，直流电源，可直接三个阶段中使用，而不是不可控整流的直流电源。

4.3无刷直流电机电子换相器

一般直流电动机，电枢绕组设备有一个到另一个分支类型，电流和电动势元素分公司必须改变方向。绕组分力的方向转变，由蜿蜒的旋转电枢侧的组成要素依次切割定子磁极N极和S直接，蜿蜒曲折，通过改变刷到设备和元件的方向改变当前整流器组成的机械（设备）来完成。

直流电压为的是有一些人存在的一般性缺点消除电机电子开发的，而不是机械的无刷直流电机换相换向，基本上是由电动马达的身体，电源开关的主电路和转子磁极位置传感器由三部分组成的闭环系统。在这里，被称为无刷直流电动机的基本制度。该电源开关电路，转子位置传感器及相关电子电路的基本制度结合在一起的电机换向器。其主要职能是确保在操作过程中的无刷直流，定子和转子磁场电机基本上正交既提高经营业绩。

位置传感器，电源开关已在上一节所述，所以这里只涉及到无刷直流电动机定子绕组换相之间的方法和特点，作为无刷直流电动机定子绕组最，各种连接定子三相绕组，以突出的三相绕组。

4.3.1三相半控电路

通用三相半桥式驱动电路如图4.5。这La、Lb、Lc分别是A，B，C三相绕组，为T1，T2，因为这些设备都连接到电机相绕组功率T3航站楼。转子位置由Ha、Hb、Hc传感器信号，经放大后开始，然后控制电机功率器件换向。在减刑的过程中，空气中的差距形成的旋转磁场每个阶段的定子绕组是在一个电源周期，每120°相位角的飞跃。因此，三相半桥式无刷直流电动机驱动器用于驱动元件少，成本低，简单的控制系统控制，但扭矩的波动，电机绕组的使用率偏低的使用，每个绕组通电的1 / 3的周期时间，转矩波动，Tm / 2作业流程，Tm

和无刷直流电机需要的电源线导致中性线，以及控制反转是比较困难的。因此，在实际应用中较少使用的驱动程序。

图4.5 三相半桥式驱动电路

4.3.2三相全控电路

图4.6 全控桥电路

图4.6是一个完全控制的电桥电路，电机绕组为Y连接。为六管MOSFET的功率器件，从绕组切换的目的。他们的传导方式可分为两到三三传导传导两种方式。

(1)两电之间的每一刻是另两个功率器件关，每1/6的换向周期，一旦一个功率晶体管，每个阶段，每个功率管转120度角的功率器件换流的方法。 T1和T2的功率晶体管T1的轮流缠绕管道，然后从由T2的背面的电源绕组C相上进行的，从A相电流流动。如果到由绕组电流产生的扭矩设定为正，从绕组的电流产生的负面扭矩，其合成转矩，钽的大小。当电动机转动60度角，由在T1至T2的的T2至T3的力量转化为电能，从T3的绕组B相绕组从C时，T2的重新掌权，然后再相电流流过的力矩合成，对钽的大小相同，但合成方向待定的扭矩转向60度角。然后，每次改变一个功率管的阶段，合成转矩矢量方向转60度的电角度，但电讯局长的大小保持不变。

因此，无刷直流电机，每个绕组的三相半控具有相同的电流，全控型三相星形接线电路的电路相同，两起案件之间的减刑，扭矩增加了大时代的合成。每60度角的第一动力，每个功率管供电120度，240每个绕组通电时，它是相对功

率和120度逆功率度。三相全控的转矩脉动电路相比，小得多的三相半控，只能从0.87Tm 到TM 。

(2)三三的力量，就是每一刻权力有三个在同一时间管首次打开时，每个功率管供电180度每60度。令他们上T1T2T3，T2T3T4，T3T4T5，T4T5T6，T6T1T2，TIT2T3。当T6T1T2打开从管T1的相绕组，电流流A 时，B 相和C 相绕组（其中B 和C 两相平行绕组）是从T6和T2的了。然后流经蜿蜒相绕组B 相和C 相电流流动的其合成转矩1.5π一半大小。经过60度电角度，换到T1T2T3权力，即先关闭T6的T3的（请注意，我们必须先关闭，然后通过T6的T3的，或T6和T3的同时将会有力量，电源是T3和T6的短路，这是绝对不允许的）。当电流从T1和T3流量，A 相和B 相绕组，然后到C 相（相当于一个阶段，同时乙）绕组，T2的外流。其方向和C 语言相同，转向60度，规模还是1.5Ta 。经过60度角，然后，通电后，权力的T1T2T3，然后等在这种电源模式，每一个时刻有三种电源管理权。一次每60度的变化，有一个功率管的每个方向，每个功率管的180度电。

4.4 无刷直流电机的基本方程

三相无刷直流双极电机用一个例子来说明建立了数学模型的过程。从整个绕组，转子凸极转子结构，三个霍尔元件在太空中相距120度，放在浓度对称Y 型连接的定子绕组。在此基础上的结构，其他作出以下假设，以简化分析过程：

（1）忽略不计的电机铁芯涡流损耗和磁滞损耗饱和；

（2）不包括电枢反应，呼吸那就是平场约120度的梯形波电角度分布宽度；

（3）忽略了齿槽效应在电枢导体表面，电枢连续均匀分布；

（4）驱动系统逆变功率器件和续流二极管是理想的功能开关。

可得三相绕组电压平衡方程为：

0 0 M 0 0M M 0 0 M M a a a a b b b b c c c c u i i e r L M u r i L p i e r L u i i e ????????????????????????=++???????????????????????????????????? (4-1)

式中：u a u b u c 为定子绕组相电压(V)

i a i b i c 为定子绕组相电流(A)

e a e b e c 为定子绕组相电动势(V)

P 微分算子P=d dt

L 为每相绕组的自感(H)

M 为每两相绕组的互感(H)

由于转子磁阻不随转子的位置变化而变化，因此，定子绕组的自感和互感为常数当三相绕组为Y 连接，并且没有中线时，则有：

ia+ib+ic=0

Mi b +Mi c =-Mi a

将式式代入式可得电压方程为：

0 0 0 00 00 00 0 0 0 a a a a b b b b c c c c u i i e Ra L M u Rb i L M p i e Rc L M u i i e -????????????????????????=+-+????????????????????????-???????????? (4-2)

电磁转矩为：

T d =(e a i a +e b i b +e c i c ) (4-3)

式中：Ω为电机的角速度(rad/s)

在通电期间，直流无刷电动机的带电导体处于相同的磁场下，各相绕组的感应电动势为：

30m m m p N E n =Φ (4-4)

式中：p m 为极对数

N 为总导体数

Φm 为主磁通

n 为电动机转速

从变频器的直流端看，Y 型联结的无刷直流电机的感应电动势E 。由两相绕组经逆变器串联组成，所以有

215m d m m p N E E n ==Φ (4-5)

因此，电磁转矩表达式可化为：

24m d m d m d E I p N T I n π==ΦΩ (4-6)

式中：I d 为方波电流的幅值

Ω为电机的角速度，260

n πΩ= 由式(4-5)可以看出，直流无刷方波电机的电磁转矩表达式与普通直流电机相同，其电磁转矩大小与磁通和电流的幅值成正比，所以控制逆变器输出方波电流的幅值即可控制直流无刷方波电机的转矩。另外电动机转子的运动方程为：

d i d T J B T dt Ω=+Ω+ (4-7)

进一步化简可得

1()d l d B T T dt J J ΩΩ=-- (4-8)

式中：l T 为负载转矩

J 为转子与负载的转动惯量

B 为粘滞阻尼系数

由于本系统采用120°型三相逆变器，任一时刻只有两相通电，直流无刷方波电机的输出相电压幅值为12

s U U =，因此，对于每相绕组有如下动态方程式： 12d s d a a di U U i R L E dt ==++ (4-9)

式中：s U 为电源电压

忽略粘性摩擦，电动机的转矩平衡方程式为：

2375a d l e m R GD M M C C -= (4-10)

由式(4-9)可得：

m d L a T dE i i R dt -= (4-11)

对式(4-8)和式(4-10)两边分别进行拉式变换后得： ()

1111()()2d L a

s I s T s R U s E s =?+- (4-12)

()()()a

d L m R E s I s I s T s =- (4-13)

联合式(4-12)和式(4-13)，并考虑到e E C n =，得到直流无刷方波电机的动态结构图，如图4.7所示。

毕业设计用matlab仿真

毕业设计用matlab仿真 篇一：【毕业论文】基于matlab的人脸识别系统设计与仿真(含matlab源程序) 基于matlab的人脸识别系统设计与仿真 第一章绪论 本章提出了本文的研究背景及应用前景。首先阐述了人脸图像识别意义；然后介绍了人脸图像识别研究中存在的问题；接着介绍了自动人脸识别系统的一般框架构成；最后简要地介绍了本文的主要工作和章节结构。 1.1 研究背景 自70年代以来.随着人工智能技术的兴起.以及人类视觉研究的进展.人们逐渐对人脸图像的机器识别投入很大的热情，并形成了一个人脸图像识别研究领域，.这一领域除了它的重大理论价值外，也极具实用价值。 在进行人工智能的研究中，人们一直想做的事情就是让机器具有像人类一样的思考能力，以及识别事物、处理事物的能力，因此从解剖学、心理学、行为感知学等各个角度来探求人类的思维机制、以及感知事物、处理事物的机制，并努力将这些机制用于实践，如各种智能机器人的研制。人脸图像的机器识别研究就是在这种背景下兴起的，因为人们发现许多对于人类而言可以轻易做到的事情，而让机器来实现却很难，如人脸图像的识别，语音识别，自然语言理解等。

如果能够开发出具有像人类一样的机器识别机制，就能够逐步地了解人 类是如何存储信息，并进行处理的，从而最终了解人类的思维机制。 同时，进行人脸图像识别研究也具有很大的使用价依。如同人的指纹一样，人脸也具有唯一性，也可用来鉴别一个人的身份。现在己有实用的计算机自动指纹识别系统面世，并在安检等部门得到应用，但还没有通用成熟的人脸自动识别系统出现。人脸图像的自动识别系统较之指纹识别系统、DNA鉴定等更具方便性，因为它取样方便，可以不接触目标就进行识别，从而开发研究的实际意义更大。并且与指纹图像不同的是，人脸图像受很多因素的干扰:人脸表情的多样性;以及外在的成像过程中的光照，图像尺寸，旋转，姿势变化等。使得同一个人，在不同的环境下拍摄所得到的人脸图像不同，有时更会有很大的差别，给识别带来很大难度。因此在各种干扰条件下实现人脸图像的识别，也就更具有挑战性。 国外对于人脸图像识别的研究较早，现己有实用系统面世，只是对于成像条件要求较苛刻，应用范围也就较窄，国内也有许多科研机构从事这方而的研究，并己取得许多成果。 1.2 人脸图像识别的应用前景 人脸图像识别除了具有重大的理论价值以及极富挑战

一种无刷直流电动机控制系统设计

一种无刷直流电动机控制系统设计

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一种无刷直流电动机控制系统设计 摘要：介绍了MOTORALA公司专门用于无刷直流电机控制的芯片MC33035和 MC33039的特点及其工作原理，系统设计分为控制电路与功率驱动电路两大部分，控制电路以MC33035/33039为核心，接收反馈的位置信号，与速度给定量合成，判断通电绕组并给出开关信号。在驱动电路设计中，采用三相Y联结全控电路，使用六支高速MOSFET 开关管组成。通过实验，电机运行稳定。 关键词：无刷直流电机;MC33035/33039;控制电路;驱动电路 Design of control system for Brushless DC Motors SUN GuanQun;SHI Ming;TONG LinYi;XU YiPing Abstract:It introduces the MOTORALA company used for the characteristics o f the chip MC33035 and MC33039 which control the brushless direct curren t motor exclusively and its work principle. The system design divides into tw o major parts: the control circuit and the power driver circuit, the control circ uit take MC33035/33039 as the core, receive feedback position signal, with th e speed to the quota synthesis, the judgment circular telegram winding and p roduces the switching signal. In the actuation circuit design, uses the three-p hase Y joint all to control the electric circuit, uses six high speed MOSFET swit ching valve to compose. Through the experiment, the electric motor moveme nt stable is reliable. Keywords:Brushless DC motor;MC33035/33039;control circuit;drive circuit 1.引言 永磁直流无刷电机是近年来迅速成熟起来的一种新型机电一体化电机。该电机由定子、 转子和转子位置检测元件霍尔传感器等组成,由于没有励磁装置,效率高、结构简单、工作特 性优良,而且具有体积更小、可靠性更高、控制更容易、应用范围更广泛、制造维护更方便 等优点,使无刷电机的研究具有重大意义。 本系统设计是利用调压调速，根据调整供电PWM电源的占空比进而调整电压的方式实 现。本设计采用无刷直流电机专用控制芯片MC33035，它能够对霍尔传感器检测出的位置 信号进行译码,它本身更具备过流、过热、欠压、正反转选择等辅助功能, 组成的系统所需 外围电路简单，设计者不必因为采用分立元件组成庞大的模拟电路,使得系统的设计、调试 相当复杂,而且要占用很大面积的电路板。 MC33035和MC33039这两种集成芯片也可以方便地完成无刷直流电动机的正反转、 运转起动以及动态制动、过流保护、三相驱动信号的产生、电动机转速的简易闭环控制等。

基于单片机的智能照明控制系统设计[1]

设计名称：智能照明控制系统组别：第五组 组长：XX 组员：XX

基于单片机的智能照明控制系统设计 随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能家居等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。 本文介绍了基于单片机AT89C51的室内灯光控制系统及其原理，提出了有效的节能控制方法。该系统采用了当今较成熟的传感技术和计算机控制技术，利用多参数来实现对学校教室室内照明的控制。 系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。工作时,光信号取样电路采集光照强弱、人体信号采集电路采集室内是否有人、是否为工作时间等信息并将信号送到单片机,单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作,从而实现照明控制,以达到节能的目的。

目录 1 引言....................................................................... 1.1 研究背景.............................................................. 1.2 智能照明控制系统的优点................................................. 2 设计部分................................................................... 2.1设计要求............................................................... 2.2系统设计............................................................... 2.3逻辑控制............................................................... 2.4硬件设计............................................................... 2.4.1 系统硬件总述....................................................... 2.4.2 AT89C51单片机介绍................................................. 2.4.3 光照检测电路....................................................... 2.4.4 人体信号采集电路................................................... 2.4.5 比较电路........................................................... 2.4.6 延迟时间选择电路................................................... 2.4.7 输出控制电路....................................................... 3 系统软件设计及实现......................................................... 4 结论...................................................................... 5 评价……………………………………………………………………………………………….. 6 组员分工…………………………………………………………………………………………..

水温自动控制系统毕业设计论文(DOC)

毕业设计论文 水温自动控制系统 钟野 院系：电子信息工程学系 专业：电气自动化技术 班级： 学号： 指导教师： 职称（或学位）： 2011年5 月

目录 1 引言 (2) 2 方案设计 (2) 2.1 总体系统的设计思路 (2) 2.2 部分外围系统的设计思路 (3) 3 硬件电路设计 (3) 3.1 单片机最小系统的设计 (3) 3.2 温度检测电路的设计与论证 (4) 3.3 显示功能电路的设计与论证 (5) 3.4 温度报警提示功能电路的设计与论证 (5) 3.5 外围电路控制设计 (6) 3.6 扩展部分方案设计 (7) 4 软件设计 (7) 4.1 控制主程序设计 (7) 4.2 温度设置程序设计 (8) 4.3 上下限报警程序设计 (8) 5 结论 (9) 结束语 (9) 致谢 (10) 参考文献 (10) 附录............................................................................................................... 错误！未定义书签。

水温自动控制系统 钟野 （XXXX电子信息工程学系指导教师：CXJ） 摘要：本文设计主要是采用A T89C51单片机为控制核心、以温度传感器（DS18B20）为温度采集元件, 外加温度设置电路、温度采集电路、显示电路、报警电路和加热电路来实现对水温的显示同时自动检测及线性化处理,其误差小于±0.5℃。本文重点介绍硬件设计方案的论证和选择，以及各部分功能控制的软件的设计。本次设计的目标在于：由单片机来实现水温的自动检测及自动控制，实现设备的智能化。 关键词：单片机;温度传感器;自动控制 Abstract: This paper is designed AT89C51 microcontroller as control core and temperature sensor DS18B20) for (temperature gathering element, plus the temperature setting circuit, temperature gathering electriccircuit, display circuit, alarm circuit and heating circuit to achieve water temperature display while automatically detecting and linearization, its error is less than 0.5 + ℃. This paper mainly introduces the hardware design argumentation and choice, and some functional control software design. This design goal is: by single-chip microcomputer to realize the automatic detection and automatic temperature control, realize the intellectualized equipment. Keywords: Microcontroller; Temperature sensors; Automatic control

无刷直流电动机毕业设计绪论

无刷直流电动机 一、简介： 一种用电子换向的小功率直流电动机。又称无换向器电动机、无整流子直流电动机。它是用半导体逆变器取代一般直流电动机中的机械换向器，构成没有换向器的直流电动机。这种电机结构简单，运行可靠，没有火花，电磁噪声低，广泛应用于现代生产设备、仪器仪表、计算机外围设备和高级家用电器。 同步电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。而转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。无刷电动 机结构如图1。 图1无刷直流电动机结构图 二、特点（优点及意义）： 1、全面替代直流电机调速、全面替代变频器+变频电机调速、全面替代异步电机+减速机调速； 2、可以低速大功率运行，可以省去减速机直接驱动大的负载；3 3、具有传统直流电机的所有优点，同时又取消了碳刷、滑环结构； 4、转矩特性优异，中、低速转矩性能好，启动转矩大，启动电流小； 5、无级调速，调速范围广，过载能力强； 6、体积小、重量轻、出力大； 7、软启软停、制动特性好，可省去原有的机械制动或电磁制动装置； 8、效率高，电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗，消除了多级减速耗，综合节电率可达20%~60%，仅节电一项一年可收回购置成本；

9、可靠性高，稳定性好，适应性强，维修与保养简单；10、耐颠簸震 动，噪音低，震动小，运转平滑，寿命长；11、没有无线电干扰，不产生火花，特别适合爆炸性场所，有防爆型；12、根据需要可选梯形波磁场电机和正旋波磁场电机。i 三、发展历程： 无刷电动机的诞生标志是1955年美国D．Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利。而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段，是在1978年的MAC经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。之后，国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究，先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。20多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，无刷电动机得到了长足的发展。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机，而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。 直流电动机以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，但普通的直流电动机由于需要机械换相和电刷，可靠性差，需要经常维护；换相时产生电磁干扰，噪声大，影响了直流电动机在控制系统中的进一步应用。为了克服机械换相带来的缺点，以电子换相取代机械换相的无刷电机应运而生。1955年美国D．Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利，标志着现代无刷电动机的诞生。而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段，是在1978年的MAC经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。之后，国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究，先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。20多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，无刷电动机得到了长足的发展。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机，而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。ii 四、国内外无刷电机的发展现状： 1、市场：我国无刷直流电机的研制开发起于70年代初期，主要是为我国自行研制的军事装备和宇航技术发展而配套。由于需要量少，只需由某些科研单位试制提供就能满足要求。经过20多年的发展，虽然在新产品开发方面缩短了与国际先进水平的差距，但由于无刷电机产品是总和了电机、微电子、控制、计算机等技术于一身的高技术产品，受到了我国基础工业落后的制约，因此无论在产量、品种、质量及应用上与国际先进水平差距甚大。目前，国内研制的单位虽然不少，但能有一定批量的单位却屈指可数。当今日本、德国、台湾是无刷电机主要生产国和地区，日本的年产量超过8000万台，其中约50%出口海外，德国年产量约3000万台，台湾主要生产较低档次无刷电机，年产量超过1000万台。iii 2、技术：几乎所有的无刷电动机产品都是为特定用途设计制造的。试图生产一种通用系列无刷电动机来适应千变万化的市场需求，是不可能的。各公司设计制造各种特殊结构、特定用途的无刷直流电动机，在设计、结构和工艺新技术方面不断的革新，以适应不同整机市场的需求。例如： ①永磁材料技术：适应不同性能参数永磁材料，瓦型、环型表面粘接结构和

信息管理系统毕业设计

1 概述 学生信息管理系统是学校管理的重要工具，是学校不可或缺的部分。随着在校大学生人数的不断增加，教务系统的数量也不断的上涨，。学校工作繁杂、资料众多，人工管理信息的难度也越来越大，显然是不能满足实际的需要，效率也是很低的。并且这种传统的式存在着很多的弊端，如：保密性差、查询不便、效率低，很难维护和更新等。然而，本系统针对以上缺点能够极大地提高学生信息管理的效率,也是科学化、正规化的管理,与世界接轨的重要条件。所以如自动高效地管理信息是这些年来多人所研究的。 随着这些年电脑计算机的速度质的提高，成本的下降，IT互联网大众趋势的发展。我们使用电脑的高效率才处理数据信息成为可能。学生学籍管理系统的出现，正是管理人员与信息数据，计算机的进入互动时代的体现。友好的人机交互模式，清晰简明的图形界面，高效安全的操作使得我们对成千上万的信息的管理得心应手。通过这个系统,可以做到信息的规管理,科学统计和快速的查询,从而减少管理面的工作量?毋庸置疑,切实有效地把计算机管理引入学校教务管理中,对于促进学校管理制度,提高学校教学质量与办学水平有着显著意义? 2 需求与功能分析 学生信息管理系统，可用于学校等机构的学生信息管理，查询，更新与维护，使用便，易用性强。该系统实现的大致功能：用户登陆。提供了学生学籍信息的查询，相关科目的成绩查询和排名，修改登录密码等功能。教师管理。提供了对学生学籍信息的查询，添加，修改，删除；学生成绩的录入，修改，删除，查询班级排名。修改密码等功能。管理员管理。

拥有最高的权限。允添加教师信息和课程信息等。其提供了简单、便的操作。 3 概要设计 3.1功能模块图 功能模块图，如下图3.1所示 图3.1 功能模块图 3.2数据流图 数据流图，如图3.2所示 教师信息 课程信息

中型企业网络设计与仿真毕业设计

毕业设计 中型企业网络设计与仿真

第1章绪论 企业局域网伴随着Internet的成长而高速的发展，到现在已经形成了完整的体系结构和解决方案。但要设计一个完善和健壮的企业网络是非常不容易的，因为这涉及到很多复杂的细节问题。首先是收集企业的网络办公需求，然后根据需求来设计企业网络，本设计是针对中型企业的网络，所以办公需求并不复杂。在分析完整需求后，根据网络的特点分成硬件和软件的设计。硬件设计整个网络系统的基础，其中分成三个模块的设计：交换机模块、防火墙模块和服务器模块的设计，重点是交换机模块的设计。软件设计就是在这些硬件的基础上实施各种高级的应用服务如DNS、DHCP、WEB、FTP和各种企业应用软件和数据库系统。

第2章需求分析 企业网（ENTERPRISE NETWORK）是非常典型的综合网络实例。在本设计方案中主要是对一个中型企业进行整体的网络设计。为了更好的设计企业网络我们将需求分为硬件需求和软件（服务）需求。经需求分析，得出以下结论： 2.1 硬件需求 (1)对于中小企业，采用基于TCP/IP协议组的以太交换网模式是最适合的。经过几年的发展，以太交换技术和产品都十分成熟，网络的实现和管理简单，维护量小，并且可以向未来的发展进行平滑的升级和过渡。 (2)企业内部局域网带宽方面采用千兆主干、百兆到桌面的设计，这样足以满足企业的现有应用。 (3)通过DSL技术接入Internet，使公司连接外网，时时与外界保持沟通和交流更新。 (4)为分割广播域减少不必要的流量，对公司的网络实施VLAN。 (5)在接入Internet干线上放置硬件防火墙保障公司的网络安全。 (6)实施VOIP的语音服务。 (7)因申请的公有IP地址有限，故公司内部除部分服务器外全部使用防火墙实施NAT转换。 2.2 软件（服务）需求 (1)建立域服务器，统一管理公司的资源。 (2)为管理简单，全公司使用一台DHCP服务器实施灵活的IP地址的分配。 (3)建立WWW、FTP、DNS和邮件等企业常用应用服务。 (4)建立两个网页服务器，一个只供企业内部访问，一个供Internet用户访问。 (5)建立企业级的数据库服务器，集中管理公司的各种数据。 以下根据上述的需求分析来设计企业网络。

基于无刷直流电机控制系统设计与实现

基于无刷直流电机控制系统设计与实现 发表时间：2017-10-20T11:19:09.350Z 来源：《防护工程》2017年第15期作者：樊圣至[导读] 为了摆脱此系统对进口技术的依赖性，应深入研究其控制系统，提升设计水平，从而实现煤矿开采的自动化。交通运输部东海第一救助飞行队摘要：无刷直流电机具备体积小、效率高以及控制精度高等优势，且在多个领域得到了广泛使用。但在部分控制系统中，外加干扰以及参数摄动等因素干扰了系统的动静态性，基于此，本文在分析无刷直流电机结构与运行原理的基础上，指出了其软硬件方面的优化控制措施，以期为此后无刷直流电机控制系统的设计工作提供更多的参考依据。 关键词：无刷直流电机；控制系统；设计与实现 1 无刷直流电机结构 电机本体、位置测算结构、电子换相逻辑等均属于无刷直流电机的组成结构，且其与永磁同步电机较为相似。相较直流电机，无刷直流电机旋转的转子为磁极，而直流电机为绕组。且定子主要由电枢绕组、定子铁芯以及其他固定部件组成，电枢绕组一般采用三相Y型绕法，而转子磁极则采用稀土永磁钢片组成，安装在转子表面。 2 无刷直流电机软硬件设计2.1系统硬件部分 2.1.1系统硬件结构 系统硬件主要包括整流电路、开关电源电路、控制芯片、信号隔离电路、调试电路、逆变功率电路以及电流电压检测与保护电路等，其具体结构如下图1所示。 图1 无刷直流电机控制系统硬件结构组成图其中键盘控制系统信息，比如完成启动、停机、速度给定以及系统参数的在线修改等工作。系统交流电源通过整流桥获得直流电源，并供给全桥逆变以及开关电源电路。而开关电源电路则为系统提供24V以及5V的直流电源，电压检测电路通过模数转换获得电压时值，通过母线电压的监控实行过压保护动作，而主控芯片则通过判断输入信息进行控制命令。 2.1.2电源部分分路 整个系统能量的主要来源便是电源，且其呈现出交流、直流以及交流的变化过程，整个电路被分为强电与弱电两个组成部分，且单相220伏的交流电在整合后会形成310伏的直流电，为逆变电路以及开关电路提供能量。首先是整流电路，包括单相全桥不可控整流电路以及电容充电电流限制电路两个组成部分，当电机功率为1.5kW时，控制器的输出能力设定为2.2kW，且上电瞬间直流电源对电容充电，断开继电器，且电流在经过电阻的过程中得到缓冲。其次是电源电路，主要由变压器、IC1以及MC7085等部分组成，其中IC1为电源的专门控制面板。且开关电源处于电压工作模式，IC1通过电压反馈调整PWM的输出功率，从而维持电源电压的稳定运行。最后是芯片电源电路，主要采用主控芯片为3.3伏的工作电平。 2.1.3主控芯片以及周边电路研究中采用适合电机控制领域的32位Cortex -M3核的单片机，可以达到较高的运算效率，且其时钟频率为72赫兹，具备丰富的外设资源。在设计管脚分配以及附属电路时应在参考专业手册的基础上进行，第一，对于引脚60的外接电路，芯片应处于下载设置状态，且系统完成后还应焊接0欧姆的电阻，以保持引脚的低电平状态。第二，对于晶振电路应采用8M外部晶体的振荡器，且电源与大地之间连接电容，以排除电源的耦合干扰。第三，PWM信号输出控制电路，应采用安全性较强的芯片，且在芯片输出后以及光电隔离之前设置74ACT244以有效控制信号的总输出。第四，键盘系统属于独立通信模块，设计时应按照协议要求编写通讯软件即可使用。 2.1.4功率器元件以及驱动电路GTO、MOSFET、GTR、IGBT以及IPM等均属于常用的功率开关元件，且设计期间，应根据元件管件的耐压程度、最大开关频率等因素进行选择。本次研究中，电机控制要求较高的开关频率；较小的导通阻抗以及较小的驱动功率，因此可以选择MOSFET、IPM以及IGBT。比较发现，IGBT具备大电流以及低导通阻抗的特点，可以保持开关频率；而IPM则在内部集成了过高电压、过大电流以及高温的检测系统，且可以在引脚处输出故障信号，降低了系统的损害率。但考虑到此次研究的试验性质，因此应选择IGBT的分立元件组建全桥逆变电路，并确定1200伏的耐压与25安的额定电流，上升时间为50毫秒。 2.1.5模拟量采集与故障电路

基于AT89C52单片机和BIS0001的智能照明控制系统设计

基于AT89C52单片机和BIS0001的智能照明控制系统设计 类别：网文精粹阅读：1013 对一些照明时间较长、照明设备较多的场所(如学校教室、商场等)，其照明系统的使用浪费现象屡见不鲜。由于缺乏科学管理和管理人员的责任心不强，有时在借助外界环境能正常工作和夜晚室内空无一人时，整个房间内也是灯火通明。这样下来，无形中所浪费的电能是非常惊人的。据测算，这种现象的耗电占其单位所有耗电的40％左右。因此，有必要在保证照明质量的前提下，实施照明节能措施。这不仅可以节约能源，而且会产生明显的经济效益。 1系统结构和工作原理 系统结构图如图1所示。本系统主要由光照检测电路、热释电红外线传感器及处理电路、单片机系统及控制电路组成。工作时，光照检测电路和热释电红外线传感器采集光照强弱、室人是否有人等信息送到单片机，单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作，从而实现照明控制，以达到节能的目的。

2系统硬件设计 按图1构成的系统硬件电路如图2所示。为了使系统功能更加完善，在该系统中可以增加时间显示电路，用于显示当前的时间。由于该部分硬件与软件均已成熟，在此不做详细介绍。 2.1中心控制模块 目前较为流行的单片机有AVR和51单片机，从系统设计的功能

需求及成本考虑，51单片机性价比更高。AT89C52是拥有2个外部中断、2个16位定时器、2个可编程串行UART的单片机。中心控制模块采用AT89C52单片机已完全满足设计需要，实现整个系统控制。 2.2光照检测电路 如图2所示，当外界环境光照强时，光敏电阻R13阻值较小，则A点电平较低；当外界环境光照弱时，光敏电阻R13阻值较大，则A 点电平较高，将此电平送到单片机，由程序控制是否实现照明。 2.3热释电传感器及处理电路 2.3.1热释电红外线传感器 热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号。热释电传感器具有成本低、不需要用红外线或电磁波等发射源、灵敏度高、可流动安装等特点。实际使用时，在热释电传感器前需安装菲涅尔透镜，这样可大大提高接收灵敏度，增加检测距离及范围。实验证明，热释电红外传感器若不加菲涅尔透镜，则其检测距离仅为2 m左右；而配上菲涅尔透镜后，其检测距离可增加到10 m以上。 由于热释电传感器输出的信号变化缓慢、幅值小(小于1 mV)，不能直接作为照明系统的控制信号，因此传感器的输出信号必须经过一个专门的信号处理电路，使得传感器输出信号的不规则波形转变成适

温度自动控制系统的设计毕业设计论文

北方民族大学学士学位论文论文题目:温度自动控制系统的设计 北方民族大学教务处制

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：

学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日

无刷直流电机控制系统的设计

1引言无刷直流电机最本质的特征是没有机械换向器和电刷所构成的机械接触式换向机构。现在，无刷直流电机定义有俩种：一种是方波/梯形波直流电机才可以被称为无刷直流电机，而正弦波直流电机则被认为是永磁同步电机。另一种是方波/梯形波直流电机和正弦波直流电机都是无刷直流电机。国际电器制造业协会在1987年将无刷直流电机定义为“一种转子为永磁体，带转子位置信号，通过电子换相控制的自同步旋转电机”，其换相电路可以是独立的或集成于电机本体上的。本次设计采用第一种定义，把具有方波/梯形波无刷直流电机称为无刷直流电机。从20世纪90年代开始，由于人们生活水平的不断提高和现代化生产、办公自动化的发展，家用电器、工业机器人等设备都向着高效率化、小型化及高智能化发展，电机作为设备的重要组成部分，必须具有精度高、速度快、效率高等优点，因此无刷直流电机的应用也发展迅速[1]。 1.1 无刷直流电机的发展概况 无刷直流电动机是由有刷直流电动机的基础上发展过来的。 19世纪40年代，第一台直流电动机研制成功，经过70多年不断的发展，直流电机进入成熟阶段，并且运用广泛。 1955年，美国的D.Harrison申请了用晶体管换相线路代替有刷直流电动机的机械电刷的专利，形成了现代无刷直流电动机的雏形。 在20世纪60年代初，霍尔元件等位置传感器和电子换向线路的发现，标志着真正的无刷直流电机的出现。 20世纪70年代初，德国人Blaschke提出矢量控制理论，无刷直流电机的性能控制水平得到进一步的提高，极大地推动了电机在高性能领域的应用。 1987年，在北京举办的德国金属加工设备展览会上，西门子和博世两公司展出了永磁自同步伺服系统和驱动器，引起了我国有关学者的注意，自此我国开始了研制和开发电机控制系统和驱动的热潮。目前，我国无刷直流电机的系列产品越来越多，形成了生产规模。 无刷直流电动机的发展主要取决于电子电力技术的发展，无刷直流电机发展的初期，由于大功率开关器件的发展处于初级阶段，性能差，价格贵，而且受永磁材料和驱动控制技术的约束，这让无刷直流电动机问世以后的很长一段时间内，都停

中型企业网络设计及仿真模拟_毕业设计

中型企业网络设计及仿真模拟 摘要 一个高效的企业办公环境对企业来说是效率和利益的保证，图形操作系统的出现催生了办公自动化的发展，办公自动化确实给企业的办公带来了很大的帮助。办公局域网的出现又一次彻底的颠覆了企业的办公理念，网络能使企业内部之间实现高速的通信和全方位的信息共享，给企业的办公带来了极大地便利。正是由于局域网的巨大优势，各公司企业和政府部门都纷纷建设和加强高速局域网络，利用现代化的信息技术使公司在残酷的市场竞争中立于不败之地。 本设计中的公司是一家处于快速成长且资金雄厚的高科技技术研发和生产的中型企业，在公司网络的设计中公司决定全部使用国际知名的思科公司的产品。在参考大量以往成功的实例后决定网络拓扑采用三层设计结构，分别是：核心层、汇聚层和接入层，这样可以有效地分割整个企业网络的流量，保持网络的长久稳定，也便于未来的网络扩展。然后根据思科官方提供的资料选择各个层中的设备及模块并做相应的配置。最后在工程实施之前在思科提供的模拟软件上模拟设计好的企业网络，以验证网络的合理性和稳定性。其次规划好在网络中启用的高级服务应用，做好相应的配置，并在VM虚拟机上进行模拟配置以便及时发现问题并解决。 关键词：中型企业网络设计交换机服务器虚拟机

Abstract An efficient business enterprise office environment is the interests of efficiency and guarantee. The appearance of Graphical Operating System spawned the development of Office Automation. Office Automation to the company's office did bring a lot of help. The appearance of Office LAN overthrow the corporate office concept. The network make the high-speed and full range of information sharing of internal communication possible, and brings to the enterprise greatly facilitated. Because of the great advantages of local area network, the companys and government departments have to build and strengthen Enterprise LAN, using modern information technology make companies stand stadily in a brutal market competition. The company of this design is a rapidly growing and financially strong high-tech R & D and manufacturing of medium-sized enterprises. In the company's decision the network all use the world-renowned Cisco‘s products. In reference to a large number of successful examples of the past decided network,the topology design using three-tier structure, namely: the core layer, collect layer and access layer. This can not divide the entire enterprise network traffic effectively and maintain long-term stability of the network, but also to facilitate the network expansion in the future. Then according to the official information provided by Cisco. We Select the equipment and the module configuration accordingly for each layer. Finally, before the implementation of the project we better simulate in Cisco's corporate network simulation software to verify the rationality and stability of the network design. Secondly, make a plan for advanced services and applications.Then appropriate configure server in VMware Workstaion in order to discover and solve problems. Key words: Medium-sized Enterprise Network Design Switch Servers VMware Packet Tracer

直流无刷电机的控制系统设计方案

直流无刷电机的控制系统设计方案1 引言 1.1 题目综述 直流无刷电机是在有刷直流电机的基础上发展起来的，它不仅保留了有刷直流电机良好的调试性能，而且还克服了有刷直流电机机械换相带来的火花、噪声、无线电干扰、寿命短及制造成本高和维修困难等等的缺点。与其它种类的电机相比它具有鲜明的特征：低噪声、体积小、散热性能好、调试性能好、控制灵活、高效率、长寿命等一系列优点。基于这么多的优点无刷直流电机有了广泛的应用。比如电动汽车的核心驱动部件、电动车门、汽车空调、雨刮刷、安全气囊；家用电器中的DVD、VCD、空调和冰箱的压缩机、洗衣机；办公领域的传真机、复印机、碎纸机等；工业领域的纺织机械、医疗、印刷机和数控机床等行业；水下机器人等等诸多应用[1]。 1.2 国内外研究状况 目前，国内无刷直流电机的控制技术已经比较成熟，我国已经制定了GJB1863无刷直流电机通用规范。外国的一些技术和中国的一些技术大体相当，美国和日本的相对比较先进。当新型功率半导体器件：GTR、MOSFET、IGBT等的出现，以及钕铁硼、钐鈷等高性能永磁材料的出现，都为直流电机的应用奠定了坚实的基础。近些年来，计算机和控制技术快速发展。单片机、DSP、FPGA、CPLD等控制器被应用到了直流电机控制系统中，一些先进控制技术也同时被应用了到无刷直流电机控制系统中，这些发展都为直流电机的发展奠定了坚实的基础。 经过这么多年的发展，我国对无刷电机的控制已经有了很大的提高，但是与国外的技术相比还是相差很远，需要继续努力。所以对无刷直流电机控制系统的研究学习仍是国内的重要研究内容[2]。 1.3 课题设计的主要内容 本文以永磁方波无刷直流电机为控制对象，主要学习了电机的位置检测技术、电机的启动方法、调速控制策略等。选定合适的方案，设计硬件电路并编写程序调试，最终设计了一套无位置传感器的无刷直流电机调速系统。本课题涉及的技术概括如下：

温度自动控制系统的设计毕业设计

论文题目:温度自动控制系统的设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：

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无刷直流电机控制系统仿真-毕业设计

毕业论文 课题名称无刷直流电机双闭环PI控制系统仿真 系部 专业 班级 学号 姓名 指导教师

摘要 本设计基于MATLAB/SIMULINK环境，利用其自带模块，编写S-函数程序，建立无刷直流电机的闭环控制系统模型。此系统采用转速-电流PI双闭环控制策略。其中，转速环为控制外环，使用PI控制算法；电流环为控制内环，采用滞环比较PWM控制方式，使得实际电流能跟踪参考电流。在分析了无刷直流电机的物理特性之后，可以建立其数学模型，将它与控制系统数学模型结合，就可以实现电机控制。将仿真结果与理论分析对比之后，可以看到本控制系统具有良好的控制效果。 关键词：无刷直流电机；双闭环控制系统；MATLAB/Simulink；PI控制 Abstract

based on MATLAB/SIMULINK environment, using the automatic module and writing S - function program establish a model of the closed loop control system of brushless dc motor. This system USES PI speed - current double closed-loop control strategy. Among them, the speed loop as the outer ring to use PI control algorithm; Current loop to control the inner ring, using the hysteresis PWM control mode, makes the actual current can track reference current. Physical properties after the analysis of the brushless dc motor, can establish its mathematical model, combined with control system mathematical model, it can achieve motor control. After compare the simulation results and theoretical analysis, you can see this control system has good control effect. Keywords: Brushless DC Motor; double-loop control system; MATLAB/Simulink; PI control