文献综述
1.课题研究的现状和发展趋势 当今世界，能源短缺与环境污染是人们急需解决的问题。如何保护环境与节约地球的现有资源，实现可持续发展，是当今世界亟需解决的问题。汽车作为人们必不可的出行工具，其数量正在呈爆发式增长，随之而来对能源的消耗与环境的污染越来越严重，因此，电动汽车作为节能环保的出行工具越来越受到关注，电动汽车正成为我国新能源汽车发展的主要方向[1]。电动汽车的驱动电机是整车的核心技术之一，驱动电机对整车的性能具有十分重要的影响，汽车需要长时间的高速运行，频繁的启动与制动，由于路况的不确定性，电机运行环境恶劣，要求安全稳定。在汽车爬坡时，电机需要低速大转矩运行；汽车在高速运行时，汽车需要高速恒功率运行，以实现电机高转矩密度，高效率运行[2]。 2.课题的研究现状及已有成果 现代工业生产中，电动机是主要的驱动设备，目前在直流电动机拖动系统中已大量采用晶闸管装置向电动机供电的KZ一D拖动系统，取代了笨重的发电机-电动机的F-D系统，又伴随着电子技术的高度发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段，智能化.高可靠性化已成为他发展的趋势[3]。直流电机调速基本原理是比较简单的，只要改变电机的电压就可以改变转速了[4]。改变电压的方法很多，最常见的一种PWM脉宽调制，调节电机的输入占空比就可以控制电机的平均电压，控制转速[5]。 PWM的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现[6]。直到进入上世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM调制技术才真正得到应用[7]。 现今各国对PWM技术各有研究，已经逐步发展了多种PWM技术，逐步实现智能化，综合化，简单化方向发展。例如双闭环直流调速系统，在系统中设置两个调节器，分别调节转速与电流，二者之间实现串联连接来实现转速和电流两种负反馈分别起作用。双闭环直流调速系统是基于“最短时间控制”原则设计的，在充分发挥电机过载能力的同时，可以获得良好的动态，静态性能。又如调频调速系统，采用 ARM作为控制器，通过转速与频率，细分倍数的直接关系来调节电机速度，电机转速=60倍频率与200倍细分倍数的商，细分驱动方式下由于步距角小，电机控制精度明显提高，同时这种方式可以抑制转速过程中的震荡和噪声现象[8]。PID控制实际上是一种线性控制方式，其控制性能取决于被控制对象的数学模型精度，PID调速包括传统PID控制，传统PID控制问题是控制性能依赖于控制对象精确的数学模型[9] 3.本课题目前存在的问题和电机发展趋势 与异步电机相比，直流电机结构复杂，使用维护不方便，而且用直流电源很不便利，如若使用串接电阻,改变电源电压或者改变磁通调速，稳定性并不是很好，而且电机调速硬度较软，速度容易变化[10]。所以目前运用PWM脉冲宽度调制居多数，PWM控制直流电机的原理就是取PWM波的平均电压来控制电机的转速变化。也就是波形的占空比来控制。大多数电机驱动系统应该具备稳定性，可靠性，线性控制等特点，同样直流电机也应该有这些特征[11]。基于单片机的直流电机PWM调速系统采用STC89S52单片机为控制核心，利用单片机的I/O口产生PWM控制信号。该控制信号经过光电耦合隔离保护之后，经过一定的电压放大，用来控制场效应管IRF540,通过PWM控制场效应管的导通时间，从而控制电机两端的电压的占空比，达到调节直流电机的转速的目的。然后，对电机的电压和转速等参数进行采集，构成闭环反馈控制，通过ADC0832模数转换芯片对驱动电路进行电压和速度等相关参数的采集并转换成数字信号，输入到单片机[12]。单片机一方面根据控制要求，对电机的转速进行进一步的调整更正；另一方面，将电机的当前速度在显示模块中显示出来。单片机的键盘模块由6个键主成，控制电机的启动，停止，正转，反转，加速减速等各种动作。该系统的串口通信模块为该系统的扩展提供了很大的方便。可以通过串行口实现与其他系统的连接[13]。 为使电动机实现双向调速，多采用如图的桥式电路，其工作原理与线性放大电路相似，如果在VT1和VT3的基极上加以正脉冲的同时，在VT2和VT4的基极上加负脉冲，这时VT1和VT3导通，VT2和VT4截止，电流沿 90V-C-VT1-d-M-b-VT3-a-0方向，反之，方向相反[14]。 4. 本课题研究的意义 直流电机具有良好的启动制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用[15]。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础[16]。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活，调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广[17]。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能[18]。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率[19]。 传统的控制系统采用模拟元件，虽在一定程度上满足了生产要求，但是因为元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂.通用性差，控制效果受到器件性能.温度的影响，故系统的运行及准确性得不到保证，甚至出现事故[20]。 目前，直流电动机调速数字化已经走向实用化，伴随着电子技术的高度发展，促使直流电机宽调速逐步从模拟化向数字化发展，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术又迈向了一个新的阶段，智能化和高速化已成为它发展的趋势。随着电力电子技术，微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论，非线性系统控制思想的应用，已经出现了多种PWM控制技术[21]。 参考文献 [1] 贾旭.电动汽车用大功率无刷直流电机设计研究[J].天津大学.2012:31-32 [2] 贺益康.电机控制[M].浙江：浙江工业大学出版社，2010.5 [3] 胡虏生.电机学[M].北京：中国电力出版社，2005.8 [4] 杨红玉.利用PCI-1780实现直流电动机PWM调速[J].机电产品开发与创新2008.2: 20-23 [5] 杨雄.51单片机的PWM直流电机调速系统[J].武汉科技大学城市学院2012-4.25: 70-73 [6] 焦玉朋.基于51单片机的PWM直流电机调速系统[J].内蒙古大学:60-64 [7] 张方.电机及拖动基础[M].北京：中国电力出版社，2008.4 [8] 王志良.电力电子新器件及其应用技术[M].北京：国防工业出版社，1995 [9] 吴守箴，戚英杰.电气传的脉宽调制控制技术[M].北京：机械工业出版社 [10] 贾玉瑛，王臣.基于单片机控制的PWM直流调速系统[J].包头钢铁学院学报:125- 128 [11] 王晓明.电动机的单片机控制[M].北京航空航天大学出版社 [12] 胡岩.武建文.小型电动机现代实用[M].机械工业出版社 [13] 邵慧.基于ARM的直流电机调速系统设计与开发[J].东北大学:18-22 [14] 徐恒娇.无刷直流电机调速系统控制方法研究[J].西南石油大学:36-39 [15] Kumar,KSR.Microprocessor Based Closed Loop Speed Control of DC Motor Using PWM[J] .IEEE,345 E 47TH ST,NEW YORK,NY 10017 USA:12-15 [16] Shinde,A ,Pujari,S.Architecting Model Based Design Algorithm on Heterogeneous Platforms Case study:simple miniature DC Motor Closed Loop Speed Control Sy stem[J].IEEE,345 E 47TH ST,NEW YORK,NY 10017 USA:45-48 [17] Duan,Shengmeng.Dynamic performance adjusting control of DC motor double clos-ed loop speed control regulating system[J].July 12,2017:78-80 [18] Zhang,yubin.Cheng,guoyang.Fast and accurate speed regulation of brushless DC motor servo system via robust composite nonlinear contro -l[J].September 7,2017:3 6-39 [19] Li,Dan-Yong.Cai,WC.Dynamicmodeling and controller design for a Novel front-End Speed Regulation Wind Turbine.May[J].2018:89-91 [20] Abe.k.Direct DC-Link Current Control Considering Voltage Saturation for Realization of Sinusoidal SourcCurrentWaveformWithoutPassive Components for IPMSM Drives[J].May..2018:33-35 [21] Yu,Y.Zhao,yz.Current Senior Fault Diagnosis and Tolerant Control for VSI-Based Induction Motor Drives[J]. July.2018 资料编号：[681035]以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
