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基于单片机的运动控制系统

摘要

运动控制系统主要是电动机的控制，如今电动机在人们的工业生产和生活中起着十分重要的作用，其中直流电机以其优异的性能一直具有广泛的应用，而数字化控制是运动控制系统一个重要发展趋势。

本设计为基于单片机的运动控制系统，以AT89C52单片机作为控制核心，小型直流电机作为控制对象。硬件部分包括电源电路、矩阵键盘、L298电机驱动电路、液晶显示等；软件部分包括按键扫描、PWM波生成、转速测量、PID调节、液晶显示以及上位机设计等。利用定时器计算出电机实时转速，将实时转速在LCD1602上显示并通过串口发送给上位机，然后将实时转速与矩阵键盘设定的转速值比较，再经过PID调节，改变PWM波的占空比，从而调节电机转速。经过多次调试，本系统基本能够实现转速无静差，而且抗扰动性能良好。

关键词：单片机，PWM波，PID调节，直流闭环调速，上位机

ABSTRACT

The motion control system is mainly designed for electric motor．Nowadays,the electric motor plays a crucial role in industrial production and people’s daily life. And DC motor is widely used for its outstanding performance. Meanwhile, digital control is an important development tendency in motion control system.

This is a design of motion control system based on single chip microcomputer，which is the cybernetic core while the control object is a small DC motor. In the system，thehardware part consists of power circuit、matrix keyboard、DC motor driver used L298N、liquid crystal display etc; And the software part consists of key-scan subroutine、PWM wave subroutine、speed measurement、PID regulation、LCD subroutine and supervisor software etc. The single chip microcomputer work out the real-time speed with its inner timer. Then the real-time speed is shown on LCD1602 and is sent to supervisor software through serial port. Next,the single chip microcomputer will compare the real-time speed with the set-speed，and after the regulation of PID controller，the duty cycle of PWM wave is changed. As a result，the speed of DC motor is changed. After many times of system debugging，this system is able to eliminate steady-state error of speed and have good disturbance-resistant performance.

KEY WORDS:Single Chip Microcomputer, PWM Wave, PID regulation, closed-loop DC motor speed regulation，supervisor software

第1章绪论 (1)

1.1 运动控制系统的组成 (1)

1.2 运动控制系统的发展 (2)

1.3 单片机在电动机控制中的优点 (3)

1.4 上位机在控制工程中的作用 (4)

1.5 本次设计所研究的内容和意义 (4)

第2章系统总体设计 (5)

2.1 系统设计及功能 (5)

2.2 调速方案选择 (5)

2.3 调压方案选择 (6)

2.4 控制回路选择 (7)

2.5 上位机界面设计选择 (9)

第3章硬件设计 (11)

3.1 电源模块 (11)

3.2 控制芯片选择 (12)

3.3 电机及驱动模块 (13)

3.4 转速及电流检测 (14)

3.5 键盘及显示模块 (15)

3.6 本章小结 (16)

第4章软件设计 (17)

4.1 系统主程序设计 (17)

4.2 数字PID控制算法 (17)

4.3 矩阵键盘设计 (18)

4.4 中断处理程序 (19)

4.4.1 PWM波生成程序 (19)

4.4.2 重设参数程序 (20)

4.5 转速测量及数字滤波 (21)

4.5.1 转速测量 (21)

4.5.2 数字滤波 (22)

4.6 上位机程序设计 (22)

4.7 本章小结 (24)

第5章硬件调试 (25)

5.1 硬件电路调试 (25)

5.2 软件调试 (25)

5.3 系统联合调试 (28)

5.4 本章小结 (29)

第6章结论与展望 (30)

6.1 系统设计成果 (30)

6.2 经验收获 (30)

6.3 展望 (30)

致谢 (31)

参考文献 (32)

附录 (33)

第1章绪论

电动机能够实现电能与机械能之间的转换，根据电动机的数学模型可知，电机的输入量包括电压、电流、频率等，输出量包括转速、力矩、位移等，而运动控制系统的任务是通过控制电机的输入量来改变电机的输出量，使之满足人们的工业生产和其它方面的需求。

1.1 运动控制系统的组成

典型的运动控制系统可分为三大部分，即控制、驱动、反馈。由电动机、功率放大与变换装置、控制器和相应的转速、电流等传感器组成。

电动机作为运动控制技术的控制对象，从工作原理上可以分为直流电动机、交流异步电动机和交流同步电动机。直流电机具有调速性能好、启动和制动转矩大、过载能力强等优点，因而广泛应用于启动和调速性能要求高的场合，但其结构复杂，消耗较多有色金属，制作成本高，维护比较麻烦，而且电刷和换向器限制了它的转速和容量，因此其应用受到了一定限制。相比之下，交流电动机的结构简单，制作方便，价格便宜，运行可靠，改变励磁即可换向，无需机械换向器，因此其允许转速和容量均大于直流电机，但其缺点是：必须从电网吸收滞后的无功电流来建立磁场，使得电网的功率因数变坏，电能损耗增加，但异步电动机存在启动和失步问题，而且在恒频电源供电时调速较为困难。

目前的功率放大和变换装置多采用电力电子型，早期的电路多采用半控型器件晶闸管SCR，只能通过门极使晶闸管开通，但无法使其关断，必须增加强迫换流回路，使电路结构复杂。随着电力电子技术的发展，电机调速得到快速提升，采用全控型电力电子器件，无需强迫换流，主回路结构简单，而且其开关频率很高，提高了调速质量。目前的电力电子器件已经由单一的器件发展成为具有驱动、保护的功能的功率模块，提高了可靠性。

运动控制器可分为模拟控制器和数字控制器，模拟控制器主要有运算放大器和电气元件实现，虽然控制信号流向直观，控制规律体现在硬件电路上但线路复杂，而且模拟器件性能容易受到温度的影响。以微处理器为核心的数字控制器控制规律体现在软件设计上，容易修改，没有温度漂移问题。但是前者的运算能并行运行，滞后时间可忽略，数字控制器为串行工作方式，滞后时间相对较大，为此可采用高速处理器减少滞后时间。为了使运动控制系统具有较好的调速性能，常采用转速、电流、位置等反馈回路，为此需要采用传感器进行信号检测。同时由控制理论可知，控制系统对反馈通道上的扰动无抑制作用，因此传感器必须具有较高的精度，才能保证控制系统的准确性。电流传感器

输出多为模拟量，转速、位置传感器输出可为模拟量或数字量，为此对于采用数字控制器的系统必须将反馈信号变换为数字量。同时在实际应用中，反馈信号中往往存在扰动信号，因而必须对反馈信号进行滤波，在模拟控制系统中多采用一阶、二阶RC滤波电路，而数字系统中除了滤波电路外，还多采用光耦隔离，同时与软件滤波相结合的方法。

1.2 运动控制系统的发展

在现代化的生产和生活电动机一直起着十分重要的作用，自电力拖动技术诞生起，通过人们长期的研究和实践，调速系统取得了巨大的发展。

对电动机控制可分为简单控制和复杂控制。简单控制指通过继电器、可编程控制器和开关器件，对电动机的启动、制动和正反转控制。复杂控制指对电动机的转速、转角、电流等物理量的精确控制。早期，对电机的简单控制应用较多，但随着人们对自动化需求的提高，复杂控制逐步成为主流，广泛应用于各个方面。例如军事方面的军事雷达、火炮瞄准等；宇航方面的卫星导航、飞船光电池对太阳的追踪控制等；工业方面的数控机床、工业机器人、泵和压缩机、绕线机等；办公设备的扫描仪、打印机、复印机等；早期的电机调速主要采用直流电机，但随着电力电子技术、传感器技术、自动控制技术的发展，交流电机也具有很高的调速性能，但直流电机调速系统由于具有很高的调速性能，而且控制比较简单，因此仍具有很重要的作用。

直流电机的数学模型简单，只有一个输入量（电枢电压）和一个输出量（转速），转矩容易控制，它的励磁电流和电枢电流可以分别控制，调速方法比较简单，能够在较宽的范围内平滑而经济的调速。交流电机虽然结构简单，但它的动态数学模型非常复杂，输入量有电压和频率，输出量有转速和磁通；异步电动机的电流乘以磁通产生转矩，转速乘以磁通产生感应电势，因此其数学模型为非线性的；异步电动机的定子三相绕组和转子三相绕组之间存在交叉耦合，又由于各绕组的电磁惯性，其动态模型为高阶系统，因此异步调速系统是一个强耦合、非线性、高阶的多变量系统。

整流变频技术的发展影响着调速系统的性能，目前的电动机驱动装置主要采用开关速度快、控制更容易的全控型器件MOSFET和IGBT。上世纪晶闸管整流技术的发展大大促进了直流调速技术的发展，而且直流转速调节器的设计也具有较为简单且实用的工程设计法。早期的交流调速系统是基于异步电机稳态模型设计的，但无法保证其动态性能，其调速性能远不如直流调速系统，目前主要有调压调速和变频调速，正弦波脉宽调制（SPWM）技术、电流跟踪PWM（CFPWM）控制技术、电压空间矢量PWM（SVPWM）技术等促进了高性能变频器的应用，因而促进了交流调速的发展。目前基于异步电机动态数学模型的高性能调速系统主要有直接转矩控制系统和矢量控制系统，能够实现转速和磁链的分别控制，使得异步电机的调速性能得到大大提升。永磁材料技术的发展与微电子技

术的结合产生了新型电机如交流伺服电机、永磁直流电机等。

近些年，运动控制系统向智能化方向发展，这主要是由于模糊控制、专家系统和神经网络的应用。智能控制与传统控制器相结合，既保证了控制精度，又增加了系统的自调整和决策能力。

1.3 单片机在电动机控制中的优点

目前，电子技术、计算机技术与电机控制技术结合的趋势十分明显，使得电动机的控制部分由传统的模拟控制逐步向以微处理器为主的数字控制方向发展。微处理器代替模拟控制器具有如下优点：

(1)简化电路结构，提高控制精度和稳定性

模拟控制器为了实现逻辑控制往往需要很多的电子器件，使得电路非常复杂。而采用微处理器可利用软件编程实现逻辑控制，不必搭建复杂的逻辑电路。在数字控制中多采用数字电子器件，可避免在模拟电路中经常出现的温度漂移等问题，提高控制精度。

(2)实现较复杂的控制，增强系统灵活性

微处理器的控制通过软件实现，因此针对不同的控制对象可以在软件中修改控制规律和控制器参数，不必修改系统硬件。比如当更换电机时，可以在软件中修改控制器的PID参数。在系统调试时，可以不断地尝试最优参数。而且微处理器具有更强的逻辑功能，运算速度快，由大容量的存储单元，因此有能力实现复杂的控制。

(3)价格低廉，性能提升

目前可作为电机控制器的器件有很多，如工业控制计算机，可编程控制器（PLC），数字信号处理器（DSP）等。工业控制机功能最强大，运算速度最快，但由于成本高、体积大，许多场合根本无法使用，只能适用于大型控制系统；可编程控制器则恰恰相反，它只能实现一些逻辑判断、定时计数和一些简单运算，因此只能用于简单的电机控制。人们在选择电动机控制器时首先应满足调速需要，再优先选择低成本控制器；单片机的性能介于工控机和可编程逻辑控制器，具有较强的控制功能和低廉的成本。许多单片机生产公司在单片机内部增加了PWM输出口、比较和捕获功能、A/D转换等，并增加了看门狗、各种串行总线接口等功能。其中PWM口一经初始化设定便输出PWM波，可用于电机驱动，捕获和定时功能可用于电机测速，而且在用测速电机进行测速或者反馈电枢电流时必须用到A/D转换，将A/D功能集成在单片机中带来了极大便利，另外电机的启动和制动会影响电网电压，除了采用必要的隔离、屏蔽，可以使用看门狗不断见识程序运行情况，一旦程序跑飞，单片机便复位。而且近年来单片机出现了各种串行总线如SPI 总线等，抗干扰能力增强。单片机采用了流水线技术如美国Microchip公司的PIC系列8位单片机，指令的执行和提取可同时进行，大大提高了单片机速度，高速运行对于电

机的实时控制起到了至关重要的作用。

(4)体积小和低功耗

单片机目前多采用串行总线，同时采用内部FLASH存储器，只保留用于扩展存储器的引脚，这样单片机就有更多的引脚用于I/O口，而且总的引脚数目减少，使得单片机的体积减小。低电压和低功耗也是单片机的特色，如ARM采用3V电压供电，且大多数单片机都有休眠省电的工作方式，这些措施都减少了单片机耗电。

1.4上位机在控制工程中的作用

许多的单片机控制系统中，上、下位机分工明确，作为下位机核心的单片机具有较强的现场抗扰动能力和性价比，往往负责实时控制以及数据的采集和通信，它的数据分析能力较差，往往将这些数据传送给PC机，由相应的软件进行处理、分析和保存。而上位机通常以基于图形界面的Windows系统为操作平台，具有强大的数据处理能力和良好的用户交互界面，如Visual Basic创建的图形化界面和Matlab GUI等，采集到的现场数据绘制成图形，方便用户进行数据分析。

1.5本设计所研究的内容和意义

本次设计的题目为“基于单片机的运动控制系统设计”，根据题目要求，设计内容有：

(1)研究直流电机的工作原理和调速方法。

(2)确定合适的电机驱动方式，编写驱动程序。

(3)选择合适的控制规律，并配置合适的控制器参数。

(4)采用Visual Basic语言编写上位机界面，检测电机运行运行状态。

本设计的意义主要有：虽然目前针对交流电机发明了高性能调速技术，可以获得和直流电机相似的高动态性能，交流电机的应用日趋广泛，但直流电机具有非常优秀的线性机械特性、较宽的调速范围、较大的启动转矩，控制比较简单，其研究成果比较成熟，可以作为学习交流调速系统的基础。随着微处理器性能的不断提升，极大地满足了对电机控制的需求，采用单片机作为控制核心简化了系统结构，采用闭环控制，不仅可以提高控制精度，而且可以加深对控制理论知识的理解，提高对专业知识综合运用的能力。

第2章系统总体设计

本章首先介绍了此次设计的系统所要实现的功能，然后根据直流电机转速公式简要介绍了常用的调速方法，之后分析了两种不同的可控直流电源设计方法并介绍了不同结构的调速系统的特点，最后介绍了两种上位机界面设计工具的特点。

2.1 系统设计及功能

直流电机虽然结构复杂、成本高，但因其优良的调速性能和成熟的工程设计，它在高精度调速场合仍然占有一席之地。本次设计采用直流电机作为控制对象，以AT89C52单片机作为控制核心，通过4*4矩阵键盘设定电机运行参数，矩阵键盘按键功能分布为：0-9数字键用于设定转速，设定键和删除键用于确定或删除输入的转速值，正转键和反转键确定转动方向，还有启动键和停止键。另外本次设计能够在电机不停车的情况下重新设定转速和方向。通过光电编码器进行测速，利用A/D 转换器进行电枢电流测量，将转速测量值和电流测量值反馈到单片机形成闭环控制，并将设定参数和实际测量参数在液晶屏上显示，最后通过单片机串口将参数传送到上位机以图形的形式显示出来，并保存。

系统设计框图如图2.1所示：

图2.1 系统设计框图

2.2 调速方案选择：

直流电动机的稳态转速公式：Ce R I U N )*(-= 式中N ——转速（r/min ）； U ——电枢电压（V ）； I ——电枢电流（A ）； R ——电枢回路总电阻（Ω）； Ce ——电机电动势常数。

由此表达式可以看出直流电机调速方法如表2.1所示：

由于本次设计要求电机在一定的范围内实现无级平滑调速，故选择控制电枢电压为最佳方案。

2.3 调压方案选择

自动控制的直流调速系统主要以变压调速为主，调节电枢电压首先要有可控直流电源，目前的可控直流电源主要包括两大类，第一类为相控整流器，它把交流电源直接变换成可控的直流电源。该类电源主要用于晶闸管整流器—电动机调速系统即V_M系统，该系统利用同步电路获得与交流电源同步的正弦交流信号，以确定各元件的自然换向点和移向范围，通过调节触发装置的的控制电压来移动触发脉冲的相位，改变控制角α,进而改变可控整流器的平均输出电压，从而实现直流电机的平滑调速。晶闸管整流器的功率放大倍数很高，响应迅速，运行损耗小，但是该类系统输出脉动的电压波形，造成了电流波形的脉动，这样就有可能使主电路出现电流连续或断续的情况。在V_M系统中，电流连续时，机械特性还比较硬；电流断续时，机械特性比较软，而且出现非线性特点，影响系统运行性能。

晶闸管整流电路的不足之处还有：（1）由于晶闸管是单向导电的，不允许电流反向，因此在电机的可逆运行时，必须使用正反两组可控整流电路。

（2）晶闸管对过电压、过电流都十分敏感，由于是通过对门极的移相触发控制，在电机低速运行时，其导通角很小，使得系统的功率因数变差。

第二类为直流脉宽变换器，它先用不可控整流电路把交流电变换成直流电，在利用PWM脉宽调制技术调节输出的直流电压。利用脉宽调制的方法，把恒定的直流电源调制成频率一定、宽度可调的脉冲电压序列，从而改变平均输出电压，进而改变电机转速。直流PWM变换器—电动机系统的主电路简单，需要的电力电子器件少，而且采用的全控

型器件的开关频率很高，电流容易连续，谐波少。与V-M 系统相比，低速性能好，稳态精度高，因而调速范围宽，而且由于采用不可控整流电路，电网的功率因数比较高。

但是该系统也有它自身的缺点：（1）在有制动电流通道的不可逆直流PWM 调速系统中，由于PWM 变换器的直流电源通常有不可控的二极管整流得到，因此当电机工作于制动状态时，由于二极管的单向导电性，电能不能返回交流电网，只能对滤波电容充电，使得直流侧电压升高，称为“泵升电压”，有可能将滤波电容击穿。

（2）如果采用双极性控制，有可能使四个开关器件同时处于开关状态，开关损耗增大，并且在切换时可能导致上下桥臂直通的事故，此时变换器的输出电压为Us T

t Ud on *)1*2(-=，式中on t —PWM 波高电平持续时间；T —PWM 波周期；Us —直流电源电压。

由表达式知当PWM 波的占空比为0.5时，电机停止转动，但此时电机的电枢电压瞬时值并不为零，而是正负交变的脉冲电压，因而电枢电流也是交变的，由于其平均值为零，故不会产生平均转矩，只会造成转矩脉动，增大电机的损耗。

综合比较两种调压方案的优缺点选择电路相对简单，调速性能较好的的PWM 直流调速系统。

2.4 控制回路选择

根据控制理论的知识，直流调速可以分为开环控制和闭环控制。而对于调速系统转速控制的要求包括：

(1)调速：在系统所允许的最高转速和最低转速之间，有级或无级的调节转速。

(2)稳速：能够以一定精度在所需的转速上稳定运行，在扰动作用下，能够尽快的回复，避免较大的转速波动。

（3）加、减速：加速、减速应尽量快而平稳。

衡量调速系统的稳态性能指标为：“调速范围（D ）”和“静差率（S ）”，二者和额定转速之间的关系为：)

1(**s n s n D N -?= 式中n ?—额定速降。由关系式知调速范围和静差率之间相互制约，为了既要扩大调速范围，又要降低静差率，只能减少负载所引起的转速降落，但是在开环调速系统中，转速降落由电机参数所决定，因此开环系统无法实现该目标，而且开环系统抗扰动性能较差，因此在精度要求较高的场合多采用闭环控制。

目前的直流调速系统主要有单闭环和双闭环控制系统。单闭环调速系统一般采用转速负反馈，引入转速负反馈后，系统在同样负载扰动下的转速降落要比开环系统小得多，机械特性也比较硬，同时对于同样的静差率要求，其调速范围提高许多。究其原因，虽然在闭环调速系统中，电机的额定转速降落仍然为Ce I R n *=?，但是当负载发生变化时，经过转速反馈，使得调节器的输出发生变化，进而改变电机的电枢电压，以补偿电枢回

路电阻上的压降，维持转速稳定。

单闭环直流调速系统结构图2.2所示：

图2.2 转速单闭环调速系统

反馈控制系统具有良好的抗扰动性能，能够有效地抑制一切被反馈通道所包围的前向通道上的扰动，如负载扰动、交流电源电压波动、电机励磁变化、放大器输出发生漂移，温度上升所引起的电枢回路电阻增加等，但遵从给定作用的变化。

直流调速双闭环结构在转速单闭环结构的基础上增加电流环，转速环作为外环，电流环作为内环，转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出作为触发装置的控制电压，进而调节转速。

双闭环结构除了具有转速单闭环的优点外，响应速度更快，主要是由于电机启动时，转速很低，转速调节器的输入比较大，使得转速调节器饱和输出，又因为在工程设计中，电流调节器主要以快速跟随性为主，所以电流调节器一般不会饱和输出，这样在启动阶段，电机能以所允许的最大电枢电流启动，减少启动时间；另外双闭环的抗扰动性能也比单闭环较好。例如，单闭环调速系统虽然能够抑制电网电压所引起的转速波动，但是电网电压扰动已经造成了转速的变化，属于转速变化后才消除这种影响，可是在双闭环调速系统中，电网电压的扰动通过电流反馈及时得到调节，不必等到产生转速波动后才反馈回来，因此在双闭环结构中抗扰动性能得到改善。

综上所述：双闭环结构中，转速调节器为主要导节器，其输出限幅值决定了电流调节器的输入，为实现转速无静差，转速调节器多采用PI调节器。而电流调节器主要是使电枢电流快速跟随转速调节器输出变化，加速电机启动过程，及时对电网电压扰动起抵抗作用，限制电枢电流，对电机起到保护作用，为实现电流无静差，电流调节器也设计为PI调节器。

鉴于三种调速系统的特点，虽然转速、电流双闭环结构实现比较复杂，但是其转速控制性能最好，故本次设计采用双闭环结构。

双闭环调速系统稳态结构图如下所示：

图2.3 转速、电流双闭环直流调速系统

图中α—转速反馈系数；β—电流反馈系数

2.5 上位机界面选择

本次上位机界面主要是为了远程显示电机运行状态，并将数据保存。有两种方案供选择：第一种为采用Matlab GUIDE；第二种采用Visual Basic语言编程。

方案一：Matlab是一种解释执行的脚本语言，不仅可以解释并执行用户的数值计算程序，在命令行方式下进行工作，还可以在脚本程序控制下生成图形界面，使得应用程序的界面更加友好。虽然这种方式的可移植性比较好即在不同的Matlab版本中脚本程序都可运行，但是设计过程颇为费时，完全手工编写代码的效率比较低下。和VB、VC等界面设计软件一样，Matlab也具有方便的图形界面设计工具GUIDE。设计界面时，选中相应的控件后需要编写对应的回调函数callback（）即Matlab后台执行的程序，另外，为了与单片机通信，需要打开串口控件，利用serial（）函数打开相应的串口并设定串口波特率、数据位、停止位等参数。

打开串口后PC机便可与单片机通信，Matlab有两种方式从串口读数据，一种为同步读操作，计算机不断地查询串口，而且串口传送两个字节数据之间的间隔相对于告高速的CPU也是有比较长的时间的，如果不断地等待下去，整个Matlab便会失去响应，这种方式相当于单片机检测键盘的查询方式，编程虽然简单，但是极大地占用系统资源。另一种为异步读操作，相当于中断方式，实际上是采用事件驱动的方式读取数据。Matlab常用的串口通信中断事件有：缓冲区有指定字节的数据（bytesavailable event），串行口的引脚状态改变（pin-status event）,输出缓冲区为空（output empty event）等事件。

当串口上有监视的事件发生时，便会调用回调函数进行处理，回调函数相当于中断处理函数，这种方式效率较高，但是程序编写比较复杂。PC机从串口读取数据后便可以利用Matlab强大的图形处理功能绘制图形。

方案二：作为一种专门的窗口程序设计语言，Visual Basic与Matlab GUI具有许多相似之处，设计也由两部分组成，即窗口设计和程序编写，VB也具有许多标准控件用于辅助设计，但是在VB中进行串口通信需要用到MSComm控件，该控件使得串口编程时非常方便。MSComm控件通过串口传输和接受数据时，也有两种通信方式。一种为事件驱动方式，它相当于程序设计中的中断方式，当串口产生事件时，MSComm控件会产生OnComm事件，并进行处理，该方法响应及时，可靠性高。另一种为查询方式，但VB中多采用计时器Timer 实现定时查询，而且VB的编程语言类似于C语言，比较容易上手。

Matlab虽然图形处理很强大，界面也更加美观，但是该软件安装比较复杂，编写控件的回调函数比较复杂，相比之下，VB更适合工程设计。

第三章硬件设计

本章的主要内容有电源电路的设计，控制芯片的选择，电机驱动方法，转速和电流的测量方法以及键盘和显示模块的设计。

3.1 电源模块

本次设计中直流电机采用12V电压供电，单片机和液晶屏采用5V电压

方案一：采用多节1.5V干电池串联可产生5V以上电压，这种方式成本低，结构简单，便于携带，但是电压不稳定，而且容易造成污染。

方案二:采用变压器将220交流电变换成低电压交流电，经过整流后得到直流电压，在经过稳压模块稳压和电容滤波得到稳定的直流电压。

由于本次设计需要的电压值不同，且稳定性要求比较高，因此选择方案二。

电源模块电路图如下：

图3.1 电源模块电路图

电路图中器件选型及作用：

变压器选择220V/12V，因为整个电路的器件的功率比较小，电流不会大于1A，因此变压器的容量选择15W。

整流桥二极管承受的最大反向电压应参考变压器二次侧有效值，本次设计所选整流桥的所允许电流为1A。

电容选择及作用（从左至右依次为C1、C2、C3、C4）：电容C1将整流桥输出的脉动直流进行滤波，继而得到近似的直流电压，故电容值应比较大，耐压值应大于变压器二次侧最大电压，本次设计C1的耐压值为50V。C2用来消除输入端较长的接线的电感效应，以防止自激震荡，还可抑制电源的高频干扰。输出端电容C3用于改善负载的瞬态效应，消除噪声干扰，同时大电容C3有储存电能作用，使得输出电压稳定。

稳压芯片两端反并联二极管对稳压器起到保护作用，防止输入端短路时，电容C3所存储的电荷通过稳压器放电而损坏器件。

L7805芯片引脚及电气特性：

引脚1：电压输入端。其输入电压范围为7~35V。

引脚2：电源地端。

引脚3：电压输出端，典型值为5V。

主要电气特性：输出电压温漂:典型值0.8mV/C；电压调整率（8V≦V i≦12V）：1.6mV；负载调整率（5mA≦I O≦1.5A）9.0mV；静态电流：5.0mA；短路电流（V i =35V）：230mA；峰值电流：2.2A。

L7812芯片引脚及电气特性：

引脚1t：电压输入端。其输入电压范围为14.5~35V。

引脚2：电源地端。

引脚3：电压输出端，典型值为12V。

而其主要电气特性：电压调整率（16V≦V i≦22V）：3.0mV；负载调整率（5mA≦I O≦1.5A）：11mV；静态电流：5.1mA；短路电流（V i =35V）：230mA；

峰值电流：2.2A。

注：当输出电流比较大时，应该配备散热片。

78系列稳压芯片引脚图分布如下：

图3-2 78系列稳压芯片

3.2 控制芯片选择

目前市场上出现了多种电动机控制芯片如C8051单片机、STC系列单片机、德州仪器的混合信号处理器TMS320等。

方案一：选用STC89C52芯片，STC系列单片机价格低廉，结构简单，C51编程语言与C 语言基本相似，上手比较容易，中断系统和定时器功能基本满足工程需要，另外STC89C52单片机附加一个T2定时器，也方便了直流调速系统设计。缺点是芯片内存较小，不宜开发功能较多，附带大量程序的工程项目，定时/计数器等功能结构较少，I/O口也有限，硬

件资源利用紧张。

方案二：选用C8051单片机：C8051单片机内部集成了ADC转换器，而且具有PWM 输出功能和可用于电机测速的测频功能，采用3V电压供电，虽然降低了功耗，但是由于目前主要还是使用5V芯片，为此就会增加硬件电路复杂度，

方案三：以MSP430系列单片机为核心，再添加晶振和复位电路，构成单片机最小控制系统。该方案的优点是功能模块较多，处理能力强，运算速度快，易于实现PWM 输出，功耗低。缺点是成本较高，硬件结构较为复杂，性能稳定性较差。

方案论证：本次设计输出PWM波和电机测速各需要一个定时器，利用T1定时器实现串口通信，另外还有中断式矩阵键盘和显示模块，STC89C52单片机足以满足需求。

3.3 电机及驱动模块

本次设计采用小型功率直流电机，额定电压为12V，最高转速接近4000r/min，单片机控制电机时，由于单片机输出的电流太小，不足于驱动直流电机，为此必须设计驱动电路，通过放大电流驱动电机。电机的驱动电路设计有两种方案选择：方案一：利用三极管、二极管等模拟器件搭建简单的驱动电路，但是由于这些模拟器件容易产生温度漂移，出现失真现象，而且焊接比较复杂，容易出错。

方案二：以L298N电机专用驱动芯片为核心，配合一些简单的外围电路组成完整的直流电机驱动电路，这种电路稳定性比较好，驱动能力较强，缺点是成本相对较高。

方案论证：本次设计以电机转速控制为主，驱动部分为次要内容，对于电机驱动主要以可靠性和稳定性为主，鉴于两种方案的特点，选择利用方案二来设计驱动模块。

L298N芯片简要介绍：

L298N芯片内部包含4 通道逻辑驱动电路。可以方便的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用

单片机的IO 口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。L298N 可接受标准TTL 逻辑电平信号VSS，VSS 可接4．5～7 V 电压。4 脚VS 接电源电压，VS 电压范围VIH 为＋2．5～46 V。输出电流可达2 A，可驱动电感性负载。1 脚和15 脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。L298 可驱动2 个电动机，OUT1，OUT2 和OUT3，OUT4 之间可分别接电动机， INPUT1、INPUT2、INPUT3、INPUT4引脚接输入控制电平，可直接与单片机相连，控制电机的正反转。EnA，EnB 接控制使能端，控制电机的停转。

L298N芯片引脚分布如图3.3

图3.3 L298N引脚分布图

3.4 转速及电流检测

(1)转速检测由以下三种方案：

方案一：采用直流测速发电机，测速发电机是一种模拟测速装置，能够产生于电机转速成正比的电信号，并且测速范围比较宽，但是测速效果容易受到温度、电枢反应的影响，使得发电机输出的电压与转速之间并不是严格的线性关系。

方案二：采用光电编码器，光电编码器是一种数字测速装置，分为增量式和绝对式，由光栅盘和光电检测装置组成，光线经过光栅盘上的若干方孔，在经过检测装置输出若干脉冲，根据一定时间内的脉冲数即可测速，精度较高，而且增量式编码器还可以确定电机转动方向。。

方案三：采用霍尔开关，在电机转轴固定磁钢片，每当磁钢片转到与霍尔开关对应位置，利用霍尔效应改变霍尔开关输出电平，即可测速，但是测速误差比较大。

由于此次设计为闭环系统，而且闭环系统对反馈通道上的扰动无抑制作用，因此对转速和电流的精确检测就显得尤为重要，结合以上方案的特点，选择光电编码器作为测速元件，本设计中将编码器的输出与单片机P1.0引脚即T2计数器相连接，累计脉冲数。

(2)电流检测：本次设计采用在电机电枢回路串入小阻值电阻，然后利用A/D转换芯片测量电阻压降即可测量出电枢电流。

光电编码器结构图见图3.4

图3.4 光电编码器结构图

3.5 键盘及显示模块

键盘用于设定电机转速、方向以及控制电机的启动和停止，包括数字键和功能键。

由于需要的按键较多，故采用4*4矩阵键盘，又因为需要在电机运行状态时重新设定参数，而查询式键盘必然会影响液晶显示和电机正常运行，因此采用中断式矩阵键盘，其中利用外部中断1（INT1）引脚接受键盘产生的中断信号。

按键分布如下：S0~S9依次为数字键0~9；S10：设定键（确定转速）；S11：删除键（删除输入的转速值）；S12：正转设定键；S13：反转设定键；S14：启动键；S15：停车键。其中键盘中P2_6引脚还连接在单片机外部中断INT1，用于产生中断，在电机运行时进入中断处理程序，重新设定电机运行参数。

矩阵键盘电路如图3.5所示：

图3.5 矩阵键盘电路图

系统中需要显示内容并不多，主要包括设定的转速值、转动方向和实测转速，为此可

以采用比较简单的LCD1602液晶屏，也可降低成本。

液晶屏1602的实物如图3.6所示：

图3.6 LCD1602实物图

LCD1602的主要特性：具有字符发生器ROM，显示16*2个字符；具有80B的数据显示存储器；工作电压为5V。

其主要引脚功能：4引脚（RS）：数据/命令选择；5引脚（R/W）：读/写选择；6引脚（E）：使能信号；7~14引脚（D0~D7）：传输8位数据。

另外当向LCD的RAM缓冲区的00H~0FH、40H~4FH地址称为可显示区域，在任意一处写入数据时，LCD立即显示。而10H~1FH或者40H~4FH地址称为隐藏区域，当写入该区域时，需要通过字符移位命令将它们移动到可显示区域方可显示，而且可以形成字符从屏幕两边切入的效果。

对液晶屏的操作比较简单，有4种基本读写操作，其操作时序见表3.5

表3.5 LCD1602的基本操作时序

由于液晶屏上电后并未开显示，因此使用前需要先写入一些命令字进行初始化设置，使用时应该先利用表3.5中的写指令时序写入要显示的地址（地址格式：80H+地址码），再利用写数据时序写入要显示的字符。

3.6 本章小结

本章主要介绍了主要的硬件电路设计以及主要芯片的功能。首先介绍了电源电路的设计和主要器件的选型方法，然后比较了不同电机控制芯片的优缺点，并且简要介绍了电机驱动芯片L298N以及常见转速测量方法的特点，最后介绍了键盘实现的功能和液晶屏的引脚功能和操作时序。

运动控制课后答案-第三版

. 电力拖动自动控制系统—运动控制系统答案上海大学陈伯时主编 1-1为什么PWM-电动机系统比晶闸管----电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM—电动机系统在很多方面有较大的优越性：（1）主电路线路简单，需用的功率器件少。（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。（3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000 左右。（4）若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。（5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。（6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。 PWM 开关频率高，响应速度快，电流容易连续，系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。 1-2试分析有制动通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的？答：制动时，由于U g1 的脉冲变窄而导致i d反向时，U g2 变正，于是VT2 导通， VT2 导通，VT1 关断。 1-3调速范围和静差率的定义是什么？调速范围，静态速降和最小静差之间有什么关系？为什么脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了？答：生产机械要求电动机提供的最高转速 n max 和最低转速 n max n min 之比叫做调速范围，用字母D 表示，即：D = n min 负载由理想空载增加到额定值时，所对应的转速降落?n N与理想空载转速n0min 之比，称 n 为系统的静差率S,即：s=?N n0min 调速范围，静差速降和最小静差之间的关系为： n s D =N ?n N(1?s) 由于在一定的n N下，D 越大，n min越小?n N又一定，则S 变大。所以，如果不考虑D，则S 的调节也就会容易， 1-4．某一调速系统，测得的最高转速特性为n0min=150 r / min ，带额定负载的速度降落 n0max=1500r / min ，最低转速特性为 ?n N= 15r / min ，且不同转速下额定速降 ?n N不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多大？解 D=n max n = n0ma x ? ?n N ??n = ? 1500 15 ? = 11 min n n0min N

简易单轴运动控制器使用说明书

简易单轴运动控制器使用说明书该款简易单轴运动控制器SAMC（Simple Axis Motion Controller）不需编程，提供多种运动方式：单向单次、往返单次、单向连续、往返连续，自动回原点等，参数设置合理简单，工作中实时显示位置状态，适用于单轴步进电机的各种场合控制应用，如自动送料、自动冲床、自动剪板机、器件编带、商标印刷、切标机、切带机、化妆品封尾等。一、性能指标： 1．输出脉冲频率：20KHz。 2．位置最大设置值999900脉冲。 3．速度最小设置值100Hz、加速度最小设置值100Hz/s。二、电气特性： 1．工作电源：DC24V。 2．输入检测口：5V开关信号（IO1\IO2\IO3\IO4,TTL电平）。 3．输出控制口：P+、P-、D+、D-、E+、E-都是差分输出，当用作单端时，可利用Vcc（+5V）与P+、D+、E+配合使用。三、使用操作说明控制器底端有六个按键，分别是MODE、SET、SHIFT、UP、RUN、STOP分别表示模式、设定、移位、上加、运行、停止。控制器通电（24V）以后，数码管全部显示零。1．位移设定按下MODE键，则显示1，表示位移设定模式，如需进入该模式，则按下SET键，此时百位闪烁（位移、速度、加速度的设置值规定都是100的整数倍，所以位移、速度、加速度都是从百位开始设置），每按下一次UP键、数字显示增加1，百位设置完成后，按SHIFT 键，则千位开始闪烁，同样方法完成各位设置。当位移值设定好以后，则再次按下SET键，此时设定的位移值成功被CPU读取。位移初始默认值是40000。 2．最大速度设定再次按下MODE键，则显示2，表示最大速度设定模式，最大速度表示位移进给过程中最大进给速度，如需进入该模式，则按下SET键，此时百位闪烁，每按下一次UP键、数字显示增加1，百位设置完成后，按SHIFT键，则千位开始闪烁，同样方法完成各位设置。当最大速度设定好以后，则再次按下SET键，此时设定的最大速度成功被CPU读取。最大速度初始默认值是4000。 3．加速度设定再次按下MODE键，则显示3，表示加速度设定模式，该值表示位移进给过程中电机按此加速度加速到最大速度或者减速到零，如需进入该模式，则按下SET键，此时百位闪烁，每按下一次UP键、数字显示增加1，百位设置完成后，按SHIFT键，则千位开始闪烁，同样方法完成各位设置。当加速度设定好以后，则再次按下SET键，此时设定的加速度成功被CPU读取。最大加速度初始默认值是4000。 4. 两次运行间隔时间设定再次按下MODE键，则显示4，表示两次运行间隔时间设定模式，如需进入该模式，则按下SET键，此时个位闪烁，每按下一次UP键、数字显示增加1（1表示两次运行过程中间隔时间是1秒，如果该位不设置则默认为1秒），如果两次运行中间间隔时间较长、则按下SHIFT键，设置十位，设置完成后再次按下SET键，此时设定的连续运行停留时间被CPU读取。注：最大停留时间最大是99秒。

运动控制系统课后习题答案

运动控制系统课后习题答案系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少解：10000.02(100.98) 2.04(1) n n s n rpm D s ?==??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ?=，且在不同转速下额定速降不变，试问系统能够达到的调速范围有多大系统允许的静差率是多少解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511D n n === 2) 静差率 01515010%N s n n =?== 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=Ω。相控整流器内阻Rrec=Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ?==?+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =?-=??-= 某龙门刨床工作台采用 V-M 调速系统。已知直流电动机

《运动控制系统》

单项选择题 1、直流电动机转速单闭环调速系统中，（）环节是一阶惯性环节。 1.测速反馈环节 2.电力电子器件 3.比例放大器 4.直流电动机 2、交—交变频调速系统适用的调频范围为（）。 1.1/3fN~ fN 2.1/3fN~ 1/2fN 3.1/2fN~ fN 4.0~fN 3、转速、电流双闭环直流调速系统起动过程中，当系统处于转速调节阶段，ASR处于（）工作状态。 1.饱和 2.不饱和 3.退饱和 4.不定 4、转速电流双闭环调速系统中，不属于电流环结构图的简化的是（）。 1.忽略反电动势的动态影响 2.小惯性环节近似处理

3.电流环降阶处理 4.等效成单位负反馈系统 5、 SPWM逆变器是利用正弦波信号与三角波信号相比较后，而获得一系列（）的脉冲波形。 1.等幅不等宽 2.等宽不等幅 3.等幅等宽 4.不等宽不等幅 6、典型Ⅱ型系统对称最佳整定方法一般取中频宽h为（）。 1. 3 2. 4 3. 5 4. 6 7、带有比例调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出 1.零 2.大于零的定值 3.小于零的定值 4.保持原先的值不变 8、采用旋转编码器的数字测速方法不包括（）。 1.M法

2.T法 3.M/T法 4.F法 9、Ⅱ型系统在阶跃输入信号作用下的稳态误差为（）。 1.0 2.固定值 3.∞ 4.取值不固定 10、采用比例积分调节器的闭环调速系统一定属于( )。 1.无静差调速系统 2.有静差调速系统 3.双闭环调速系统 4.交流调速系统 11、对于变电阻调速，当总电阻R越大，机械特性越（）。 1.软 2.硬 3.大 4.小 12、 PWM变频器中，（）控制方式可在异步电动机内部空间形成圆形旋转磁场。 1.消除指定次数谐波的PWM（SHEPWM） 2.电流滞环跟踪控制(CHBPWM)

运动控制期末必考题

一、填空题 1、直流电动机有三种调速方案：（1）调节电枢供电电压U；（2）减弱励磁磁通Φ；（3）改变电枢回路电阻R。 2、当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈，叫做电流截止负反馈。 3、额定励磁状态下的直流电动机电枢电流与直流电动机的电磁转矩成正比。 4、他励直流电动机的调速方法中，调压调速是从基速（额定转速）往下调，在不同转速下容许的输出恒定，所以又称为恒转矩调速。调磁调速是从基速往上调，励磁电流变小，也称为弱磁调速，在不同转速时容许输出功率基本相同，称为恒功率调速。 5、直流调速系统的静态性能指标主要包括静差率和调速范围。 6、在比例积分调节调节过程中，比例部分的作用是迅速响应控制，积分部分的作用是消除稳态误差。 7、采用积分速度调节器的闭环调速系统是无静差的。 8、直流调速系统中常用的可控直流电源主要有旋转变流机组、静止式可控整流器和直流斩波器或脉宽调制变换器三种。 9、所谓稳态是指电动机的平均电磁转矩与负载转矩相平衡的状态。 10、在额定负载下，生产工艺要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围。 11、负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落与理想空载转速之比叫做静差率。 12、一个调速系统的调速范围，是指在最低转速时还能满足所需静差率的转速的可调范围。 13、反馈控制的作用是抵抗扰动、服从给定。 14、脉宽调制的方法是把恒定的直流电源电压调制成幅值相同、频率一定、宽度可变脉冲序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节转速。 15、调速系统的要求有调速、稳速、加，减速。 16、直流电动机在调速过程中，若额定转速相同，则转速越低时，静差率越大。 17、在转速、电流双闭环直流调速系统中转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器。 18、双闭环调速系统在正常运行时， ACR 调节器是不会达到饱和的。 19、反馈控制系统所能抑制的知识被反馈环包围的前向通道上的扰动。 20、一般来说，调速系统的的动态指标以抗扰性能为主，而随动系统的动态性能指标则以跟随性能为主。 21、转速、电流双闭环直流调速系统在起动过程中，转速调节器ASR经历了不饱和、饱和、退饱和三种情况。 22、双闭环调速系统的起动过程分为三个阶段，即电流上升阶段、恒流升速介段、转速调节阶段。 23、双闭环系统由于起动过程中转速调节器饱和，使电动机一直处于最大起动电流。 24、转速、电流双闭环系统在恒流升速阶段转速调节器饱和，电流调节器不饱和。 25、在转速、电流双闭环系统中，出现电网波动时，电流调节器其主要作用；出现负载扰动时，转速调节器其主要作用。 26、在双闭环系统中中引入转速微分负反馈抑制转速超调，显著地降低（填增加或减少）动态速降，提高抗扰性能。27、V-M系统的可逆线路有两种方法，即电枢反接可逆线路和励磁反接可逆线路。 28、变流装置有整流和逆变两种状态，直流电动机有电动和制动两种状态。 29、逻辑无环流可逆调速系统的结构特点是在可逆系统增加DLC，称为无环流逻辑控制环节，包括电平检测、逻辑判断、延时电路、联锁保护四部分，它的功能是根据系统运行情况实时地封锁原工作的一组晶闸管脉冲，然后开放原封锁的一组晶闸管的脉冲。 30、环流是指不流过电动机或其他负载，而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流。 31、无环流可逆调速系统可按实现无环流的原理的不同分为逻辑无环流系统和和错位控制无环流系统。 32、有环流可逆调速系统中采用 β ≥ ?配合控制时可消除直流平均环流；设置环流电抗器可抑制瞬时脉动换流。 33、在转速、电流双闭环调速系统中，转速调节器按典型 II 型系统设计，其抗干扰能力好，稳态无误差；电流调节器按典型 I 型系统设计，其抗干扰能力差，超调较小。 34、异步电动机变压变频调速系统必须具备能同时控制电压幅值和频率的交流电源。 35、电压型变频器的主电路包括整流电路、中间直流电路、逆变电路三部分。 36、根据直流环节的储能方式分，交-直-交变频器可分为电压型和电流型。 37、对异步电动机进行调速控制时，希望电动机的主磁通保持额定值不变。磁通太弱，铁心利用不充分；磁通太强，则铁心饱和，导致励磁电流过大。 38、异步电动机变频调速是靠改变电动机供电频率调速，而其转差频率控制方式中控制的是转差角频率，故可将电动机转差角频率与电动机转速信号相加获得定子给定频率，就可对定子频率进行控制。 39、异步电动机调速，按对转差功率处理方式的不同，交流调速系统可分为转差功率消耗型调速系统、转差功率回馈型调速系统、转差功率不变型调速系统三类。 40、变频器的转差频率控制方式的控制思想是建立在异步电动机的稳态数学模型的基础上。 41、按照异步电动机的工作原理，电磁功率和机械功率的关系为 mech P= 1-s m P，电磁功率和转差功率的关系为 Ps=sPm 。 42、异步电动机变压调速系统，当电压减小时，最大电磁转矩减小，最大电磁转矩所对应的转差率减小。（减小、增大、不变） 43、SPWM的调制方式有同步调制、异步调制、分段同步调制和混合调制。 44、SPWM逆变器是利用正弦波信号与三角波信号相比较后，而获得一系列等幅不等宽的脉冲波形。 45、矢量控制系统的基本思想是通过坐标变换得到等效的两相数学模型，然后按转子磁链定向，将交流电动机定子电流分解为励磁分量和转矩分量，从而可以获得和直流电动机相仿的高动态性能。 46、异步电动机三相动态模型结构复杂，采用坐标变换和矩阵变换可简化动态数学模型，坐标变换的原则是磁动势不变。 47、同步电动机的转子旋转速度就是同步转速，转差 S ω恒等于 0 。 48、同步电动机的变压变频调速系统属于转差功率不变型的调速系统。 1

双轴运动控制器操作手册

双轴运动控制器操作手册目录一与外部驱动器及IO（输入输出）接线图 (3) 二用户管理操作 (4) 三系统参数设置 (5) 四 IO（输入输出）设置 (6) 五系统自检操作 (8) 六手动操作 (9) 七编程操作 (11) 八自动执行 (13) 九指令详解 (14) 十电子齿轮计算及公式 (15) 十一编程案例 (17)

十二常见问题及处理 (19)

一与外部驱动器及IO（输入输出）接线图 1.控制器与步进驱动器或伺服驱动器的连接（红色线为1号线） 2.IO（外部开关及继电器）的接线图（红色线为1号线）注：因输入采用低电平有效，若选用光电开关，则需要选择NPN型。

二用户管理操作注意：所有重要参数只有用户登录以后才可修改保存。防止他人随意更改参数，影响加工质量。从主画面进入参数设置，并进入用户管理，进行密码输入。输入用户密码，按确认键，若输入正确，则提示“用户登陆成功”，否则提示“密码错误，请重新输入”。用户密码出厂值为“123456”。用户登录成功后，则可进行加工参数的修改保存。否则加工参数不可修改保存。若进入此界面后，提示“用户已登录！”，表示用户登录成功。然后直接按退出按键，对系统参数及IO 设置进行编辑，编辑完成，再次进入用户管理，并选择用户退出，按确认键，当前参数设置里的内容全部不可更改。若需要修改，再次进入用户管理进行登录。注：用户密码可以修改。但是必须要记忆下新设的密码，否则加工参数将不可修改保存。

三系统参数设置从主界面的参数设置里进入系统参数，通过移动光标，对光标所在位置进行数据修改。共分4屏，按“上页”“下页”键切换。控制参数修改完毕可进入速度参数界面进行速度的参数修改，共2屏，修改方式同上。修改完成后，按参数保存进入参数保存界面，按确认键对当前修改完成的数据进行保存。若保存成功则提示“参数保存成功”。

运动控制系统陈伯时上海大学第4版课后习题答案完整版

2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解：10000.02(100.98) 2.04(1) n n s n rpm D s ?= =??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。 2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ?=，且在不同转速下额定速降不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511D n n === 2) 静差率 01515010%N s n n =?== 2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R C e r p m ?==?+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1 N D n S n s =?-=??-=

运动控制系统期末复习题(直流部分)

运动控制直流部分复习题一、填空： 1. 调速系统的稳态性能指标主要是指和静差率。 2. 采用V-M系统，当系统处于深调速状态时，功率因数将较。 3. 直流调速系统中，晶闸管触发和整流装置的传递函数可近似成环节，时间常数称为。 4. 晶闸管-电动机转速、电流双闭环调速系统中，环为内环，环为外环。 5. 双惯性环节校正成典型Ⅰ型系统，引入的调节器是调节器。 6 直流调速的方法包括改变电枢回路电阻调速、调速和减弱磁通调速。7．闭环调速系统对于_ 的扰动具有抑制作用，而对于_ _的扰动则无能为力。 8．转速、电流双闭环调速系统中，调节_ _的限幅值可以调节系统最大电流；调节_ _的限幅值可以调节UPE的最大输出电压。 9．双极性直流PWM变换器的占空比，当时，输出平均电压为正，要使输出平均电压为负，应使。二、选择题 1.下列说法正确的是（） A 积分调节器的输出决定于输入偏差量的历史过程。 B 比例控制可以使系统在偏差电压为零时保持恒速运行。 C 比例调节器可以实现无静差。 D 采用积分调节器动态相应快。 2.双闭环调速系统中电流调节器具备的作用为（） A 对负载变化起抗扰作用。 B 对电网电压波动起及时抗扰作用。 C 输出限幅决定允许的最大电流。 D 使转速跟随转速给定电压变化。 3.双闭环调速系统中转速调节器不具备的作用为（） A 对负载变化起抗扰作用。 B 对电网电压波动起及时抗扰作用。 C 输出限幅决定允许的最大电流。 D 使转速跟随给定电压变化。 4.在工程设计中，如果将系统校正成典型Ⅰ型系统的过程，KT值取为（）时为无超调。

A B C D 5. 采用工程设计法的双闭环直流调速系统中，电流环设计成典型（）型系统，引入的电流调节器为（）调节器。 A ⅠPI B ⅡPI C ⅠP D ⅡP 6. G-M直流调速系统中的G指的是哪一种直流电源（）。 A 直流发电机； B 静止整流器； C 脉宽调制电源； D 以上情况均可能。三、分析与简答 1.在调速系统中，为什么在开环系统中晶闸管整流装置的控制电压前面没有加放大器，而在闭环之后要添加放大器？ 2. 双闭环调速系统中，电流调节器的作用各是什么？ 3.采用双极型PWM变换器的调速系统，当电动机停止时，电枢电流是否等于零，为什么？ 4. 假设某转速单闭环调速系统的电源电压突然降低，则该调速系统将如何进行调节，请结合稳态结构图加以说明。 5. 转速、电流双闭环直流调速系统设计后，ASR限幅对应倍额定电流，但是在空载额定励磁稳速运行时突加额定转矩负载，转速不能回到给定转速，请分析原因？ 6. 在转速、电流双闭环直流调速系统中，两个调节器均采用PI调节器。当系统带额定负载运行时，转速反馈线突然断线，试分析系统进入稳态后调节器、转速、电枢电流的情况。 7. 写出直流电动机反馈闭环调速系统的临界放大系数表达式，并请说明表达式中各个参数含义。 8. 请写出双闭环调速系统起动过程的三个特点。 9. 请简述H型双极式PWM变换器的缺点。四、设计题 1、某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据如下：直流电动机220V、136A、1460r/min，C e=r，允许过载倍数λ=。晶闸管装置放大系数40。电枢回路总电阻Ω。时间常数T l=，T m=。电流反馈系数β=A（≈10V/），转速反馈系数α=r（≈10V/n N）。将电流环校正成典型Ⅰ型系统，取KT=；将转速环校正成典型Ⅱ型系统，取h=5。电流环滤波时间常数；转速环滤波时间常数。请选择并设计各调节器参数。 2、有一转速、电流双闭环调速系统,已知电动机参数为：P N =，U N =220V， I N=28A，n N=1490 r/min，电枢回路电阻R=Ω,允许电流过载倍数λ=，电磁时间常数T L=，机电时间常数T m=，主电路采用三相桥式整流电路，触发整流环节的放大倍数Ks=35，整流电装置内阻R res=Ω，平均失控时间常

几种运动控制系统的比较

运动控制的实现方法 1、以模拟电路硬接线方式建立的运动控制系统早起的运动控制系统一般采用运算放大器等分离器件以硬接线的方式构成，这种系统的优点：（1）通过对输入信号的实时处理，可实现系统的高速控制。（2）由于采用硬接线方式可以实现无限的采样频率，因此，控制器的精度较高并且具有较大的带宽。然而，与数字化系统相比，模拟系统的缺陷也是很明显的：（1）老化与环境温度的变化对构成系统的元器件的参数影响很大。（2）构成系统所需的元器件较多，从而增加了系统的复杂性，也使得系统最终的可靠性降低。（3）由于系统设计采用的是硬接线的方式，当系统设计完成之后，升级或者功能修改几乎是不可能的事情。（4）受最终系统规模的限制，很难实现运算量大、精度高、性能更加先进的复杂控制算法。模糊控制系统的上述缺陷使它很难用于一些功能要求比较高的场合。然而，作为控制系统最早期的一种实现方式，它仍然在一些早期的系统中发挥作用；另外，对于一些功能简单的电动机控制系统，仍然可以采用分立元件构成。 2、以微处理器为核心的运动控制系统微处理器主要是指以MCS-51、MCS-96等为代表的8位或16位单片机。采用微处理器取代模拟电路作为电动机的控制器，所构成的系统具有以下的优点：（1）使电路更加简单。模拟电路为了实现逻辑控制需要很多的元器件，从而使电路变得复杂。采用微处理器以后，大多数控制逻辑可以采用软件实现。（2）可以实现复杂的控制算法。微处理器具有较强的逻辑功能，运算速度快、精度高、具有大容量的存储器，因此有能力实现较复杂的控制算法。（3）灵活性和适应性强。微处理器的控制方式主要是由软件实现，如果需要修改控制规律，一般不需要修改系统德硬件电路，只需要对系统的

运动控制系统课后答案

习题解答（供参考）习题二 2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解：10000.02(100.98) 2.04(1)n n s n rpm D s ?==??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。 2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落 15min N n r ?=，且在不同转速下额定速降不变，统允许的静差率是多少？解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511 D n n === 2) 静差率 01515010%N s n n =?==

2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ?==?+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =?-=??-= 2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。已知直流电动机，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V ?min/r,求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ?为多少？（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ?又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ?=?=?=

运动控制系统课程设计-说明书讲解

天津职业技术师范大学课程设计题目：X-Y数控机床运动控制系统设计学生姓名：班级：学院：机械工程学院指导老师： 2015年1月19日

目录一、总体方案设计 (1) 1.1 设计任务 (3) 1.2 总体方案确定 (3) 二、机械系统设计 (4) 2.1、工作台外形尺寸及重量估算 (4) 2.2、滚动导轨的参数确定 (4) 2.3、滚珠丝杠的设计计算 (5) 2.4、步进电机的选用 (7) 2.5、确定齿轮传动比 (8) 2.6、确定齿轮模数及有关尺寸 (8) 2.7、步进电机惯性负载的计算 (9) 3.1 CPU板 (10) 3.2 驱动系统 (11) 参考文献 (14)

一、总体方案设计 1.1 设计任务设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。设计参数如下：负载重量G=150N；台面尺寸C×B×H＝100mm×120mm×12mm；底座外形尺寸C1×B1×H1＝210mm×220mm×140mm；最大长度L=288mm；工作台加工范围X=55mm，Y=30mm；工作台最大快移速度为2m/min。 1.2 总体方案确定（1）系统的运动方式与伺服系统由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。定位方式采用增量坐标控制。为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。（2）计算机系统本设计采用了美国PMAC运动控制卡pmac(program multiple axises controller)是美国delta tau公司生产制造的多轴运动控制卡，是世界上功能最强，计算速度最快，质量可靠的运动控制产品。（3）X-Y工作台的传动方式为保证一定的传动精度和平稳性，又要求结构紧凑，所以选用丝杠螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。由于工作台的运动载荷不大，因此采用有预加载荷的双V形滚珠导轨。采用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而提高运动平稳性，减小振动。考虑电机步距角和丝杆导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，需采用齿轮降速传动。图1-1 系统总体框图

电力拖动自动控制系统--运动控制系统第四版复习题考试题目

考试题型及分数分配 1 判断题（20 分，10~20 小题）范围广， 2 选择题（20 分，10~20 小题）内容深，细节区分 3 填空题（10 分，10 小题） 4 设计题（10 分，2 小题） 5 简述题（10 分，2 小题） 6 无传感器算法：磁链、转矩的计算算法异步电动机转子磁链和定子磁链的估算、转矩的估算 7 分析计算题（20 分，3 小题）直流调速系统一判断题 1 弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。（X） 2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。（V） 3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。（V） 4 直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。（V） 5 静差率和机械特性硬度是一回事。（X ） 6 带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。（X ） 7 电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压U k 的大小并非仅取决于速度定U g*的大小。（V） 8 双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。（X ） 9 逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。（X） 10 可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。（V） 11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。（X）与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。（X ） 12a = ^配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（V） 13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。（X）14 电压闭环相当于电流变化率闭环。（V）

交直流调速系统期末考试(运动控制系统)

一．判断题（正确的打√，错误的打×，答案填在题号的前面） 1. （dui ）交 - 直 - 交电压型变频器采用电容滤波，输出交流电压波形是规则矩形波。 2. （错）变频调速效率高，调速范围大，但转速不能平滑调节，是有级调速。 3. （对）有静差调速系统是依靠偏差进行调节的，而无静差调速系统则是依靠偏差对作用时间的积累进行调节的 4. （错）电动机的机械特性愈硬，则静差度愈大，转速的相对稳定性就愈高。 5. （dui ）转速负反馈调速系统能够有效抑制一切被包围在负反馈环内的扰动作用。 6. （ dui）SPWM 即正弦脉宽调制波形，是指与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲列。 7. （cuo ）在一些交流供电的场合，可以采用斩波器来实现交流电动机的调压调速。 8. （错）转速负反馈单闭环无静差调速系统采用比例调节器。 9. （dui ） PWM 型变频器中的逆变器件采用高频、大功率的半控器件。 10. （对）矢量变换控制的实质是利用数学变换把三相交流电动机的定子电流分解成两个分量，一个是用来产生旋转磁动势的励磁电流分量，一个是用来产生电磁转矩的转矩分量。二．填空题 1. 根据公式，交流异步电动机有三种调速方法： ① _调压 __ 调速、②__ 串电阻 __ 调速、③ ___变励磁磁通 _ 调速。

3. IGBT 全称为 __绝缘栅双极晶闸管__ ，GTO 全称为 _门极可关断晶体管__ ， GTR 全称为 _电力晶体管______________ 。 4. 异步电动机的变频调速装置，其功能是将电网的恒压恒频交流电变换成变压变频的交流电，对交流电动机供电，实现交流无级调速。三、选择题 1、变频调速中的变频电源是（C ）之间的接口。（A）市电电源（B）交流电机（C）市电电源与交流电机（D）市电电源与交流电源 2、调速系统的调速范围和静差率这两个指标（ B ）。（A）互不相关（B）相互制约（C）相互补充（D）相互平等 3、电压型逆变器的直流端（ D ）。（A）串联大感器（B）串联大电容（C）并联大感器（D）并联大电容 4、变频器主电路中逆变器的任务是把（ B ）。（A）交流电变成直流电（B）直流电变成交流电（C）交流电变成交流电（D）直流电变成直流电 5、在转速负反馈系统中，闭环系统的转速降减为开环转速降的（ D ）倍。（A）1+K（B）1+2K（C）1/（1+2K）（D）1/（1+K） 6、无静差调速系统中，积分环节的作用使输出量（ D ）上升，直到输入信号消失。（A）曲线（B）抛物线（C）双曲线（D）直线

s7-300运动控制系统操作说明

运动控制系统操作说明上海西门子工业自动化有限公司

目录一．安装软件权 (3) 二．新建工程 (4) 三．硬件配置 (6) 3．1．插入S7-300主站 (6) 3．2．插入ET200S从站（PROFINET IM151-3PN） (11) 3．3．插入X208以太网路由器（PROFINET SCALANCE X208） (13) 3．4．插入ET200S从站（PROFIBUS IM151-1） (14) 3．5．插入变频器MM440从站（PROFIBUS MM440） (16) 3．6．插入DP/ASI从站（DP/AS-i Link 20E） (17) 3．7．插入S7-200从站（EM 277）* (18) 3．8．下载硬件配置 (20) 四．PROFINET硬件地址配置 (21) 五．下载配置及程序 (27) 六．PROFIBUS硬件地址设定 (29) 6．1．IM151-1（PROFIBUS ET200S）硬件地址设定 (29) 6．2．MM440(带PROFIBUS 面板的变频器)硬件地址设定及快速调试 (30) 6．3．ASI(DP/ASI LINK)硬件地址设定 (36)

一．安装软件权（请先安装SOFTWARE FOR TRAINING EDITION 2004(STEP 7 PROF EDITION 2004)，安装过程此处不再详细叙述，其他版本的STEP 7类似。）导入您软件配套软盘上的加密文件-授权。打开开始菜单－ALL PROGRAMS-SIMATIC-LICENSE MANAGEMENT- Automation License Manager 将软盘上的授权导入您的C盘根目录下。（切记：在重装操作系统或格式化硬盘前，一定要将此授权导回软盘中，以免发生授权丢失。）

《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案

《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案对于《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》的学习，在课后应该做一些练习题加以巩固。一下是给大家的《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》(第四版)课后习题答案，希望对你有帮助。一判断题 1弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。(Ⅹ) 2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。(√) 3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。(√) 4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。(√) 5静差率和机械特性硬度是一回事。(Ⅹ) 6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。(Ⅹ) 7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压Uk的大小并非仅取决于 *速度定Ug的大小。(√) 8双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。(Ⅹ)9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。(Ⅹ)

10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向(正或反)由驱动脉冲的宽窄决定。(√) 11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。(Ⅹ)与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。(Ⅹ) 12α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段(√) 13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。(Ⅹ)14电压闭环相当于电流变化率闭环。(√) 15闭环系统可以改造控制对象。(√) 16闭环系统电动机转速与负载电流(或转矩)的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。 17直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。(√) 18直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。(Ⅹ) 19电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严重时会造成系统振荡。(√)20对电网电压波动来说，电压环比电流环更快。(√) 二选择题 1直流双闭环调速系统中出现电源电压波动和负载转矩波动时，(A)。 AACR抑制电网电压波动，ASR抑制转矩波动 BACR抑制转矩波动，ASR抑制电压波动

运动控制系统考试资料

问答题部分 1、试述交流调速系统要获得工业应用的条件，为什么条件：（1）使用高转子电阻电动机（2）系统工作点只是沿着极限开环特性变化原因：能够在恒转矩负载下扩大调整范围，并使电动机能够在较低转速下运行而不致过热。 2、简述交流软启动器的作用。定义：软启动器是一种集软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，它的主要构成是串接于电源与被控电极之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路。作用：防止电动机启动电流过大损坏电机，或造成电网电压下降过大，使电机无法正常启动。 3、简述恒压频比控制方式。绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压s g U E ≈，则得：1 s U f =常值这是恒压频比的控制方式。但是，在低频时s U 和g E 都比较小，定子阻抗压降所占的分量就比较显著，不再能忽略。这时，需要人为地把电压s U 抬高一些，以便近似地补偿定子压降。 4、交流电机矢量控制的基本思想是什么基本思路：将异步电动机经过坐标变换等效在直流电动机，模仿直流电动机的控制策略，得到直流电动机的控制量，再经过相应的坐标反变换，控制异步电机。（关键词：坐标变换） 5、试分析矢量控制系统与直接转矩控制系统的优缺点。 VC 系统强调c T 与r ψ的解耦，有利于分别设计转速与磁链调节器，实现连续调节，可以获得较宽的调速范围，但是按定向受电动机转子参数的影响，降低了系统的鲁棒性。DTC 系统则实行e T 与r ψ的砰-砰控制，避开了旋转坐标变换，简化了控制结构，控制定子磁链而不是转子磁链，不受转子参数变化的影响，但不可避免的产生转矩脉动，低速性能较差，调速范围受到限制。 6、试分析什么是转差频率控制转差频率控制的规律是什么（P188、189）定义：控制转差频率就代表控制转矩，这就是转差频率控制的基本概念。控制规律：（1）在s sm w w ≤的范围内，转矩e T 基本上与s w 成正比，条件是气隙磁通不变。（2）在不同的定子电流值时，按下图的1s s U f w I =（）函数关系控制定子电压和频率，就能保持气隙磁通m Φ恒定。

运动控制系统_课后习题答案

运动控制系统课后习题答案 2.2 系统的调速围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解：10000.02(100.98) 2.04(1) n n s n rpm D s ?==??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ?=，且在不同转速下额定速降不变，试问系统能够达到的调速围有多大？系统允许的静差率是多少？解：1）调速围 max min D n n =(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511D n n === 2) 静差率 01515010%N s n n =?== 2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。相控整流器阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速围。如果s=30%时，则系统的调速围又为多少？？解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ?==?+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =?-=??-= 2.5 某龙门刨床工作台采用 V-M 调速系统。已知直流电动机