表5合肥师范学院本科生毕业论文（设计）开题报告（学生用表）课题直流电机控制系统的设计系部专业学科学生指导教师1课题的来源及意义电机是一种能量转换的装置，在国民经济中起着重要作用，无论是在工农生产、交通运输、国防宇航、医疗卫生、商务与办公设备，还是日常生活中的家用电器，都大量的使用着各种各样的电机，如汽车、电视机、电风扇、空调等等也离不开电机。同时，在越来越多的应用场合，只能旋转的电机己无法满足要求，而是要求能够实现快速加速、减速或反转以及准确停止等功能。必须寻找新的电机控制器来适应时代的发展。电机的控制器经历了从模拟控制器到数字控制器的发展。由于模拟器件的参数受外界影响大，而且精度也较差。数字控制器与模拟控制器相比较，具有可靠性高、参数调整方便、控制精度高、对环境因素不敏感等优点。随着工业电气化、自动控制和家电产品等领域对电机控制产品的需求，人们对电机控制技术的要求有所提高。由于传统的8位单片机其内部体系结构和计算功能等条件限制，在实现各种先进的电机控制理论和高效的控制算法时遇到了困难。因此，目前最为普遍的做法是使用高性能的数字信号处理器(DSP)来解决电机控制器不断增加的计算量和速度的需求。将一系列外围设备如模数转换器、脉宽调制发生器、和数字信号处理器集成在一起组成复杂的电机控制系统[1]。随着EDA技术的发展，用基于现场可编程门阵列FPGA的数字电子系统对电机进行控制，为实现电动机数字控制提供了一种新的有效方法。现场可编程门阵列(FPGA)器件集成度高、体积小、速度快，以硬件电路实现算法程序，将原来的电路板级产品集成为芯片级产品，从而降低了功耗，提高了可靠性[2]。电动机调速系统采用FPGA实现数字化控制,是电气传动发展的主要趋势。采用FPGA控制后,整个调速系统能够实现快速加速、减速或正/反转以及准确停止、在线调速等功能,操作维护方便,电动机稳态运转时转速精度可达到较高水平,静动态各项指标均能较好地满足工业生产中高性能电气传动的要求[3]。由于FPGA的外部连线少,电路简单,便于控制,具有较佳的性能价格比,所以在工业过程及设备控制中得到日益广泛的应装订线用。课题来源于教师研究课题。2国内外研究现状在国外，PWM源于上世纪九十年代，其思想源于通信技术，但随着现代电子技术的发展使得PWM理论越来越成熟，其发展的速度越来越快速。已经取代传统的可控硅电机调速系统。由原先的“电机控制”“电气传动”已发展到“运动控制”的新阶段。IGBT、电力MOSFET等为代表的全控型器件的不断完善给PWM控制技术提供了强大的物质基础[4]。在国内PWM有理论基础逐渐成熟，但在应用上，国内外差距也很大。PWM调速系统的应用是近年来才开始的，原因是我国的电子工业的基础比较差。PWM调速系统中所需的关键部件IGOT管靠进口。近年来，我国已开发出具有自主知识产权的IGOT大电流晶体管，从而为该技术推行奠定了物质基础。PWM电机调速方案是未来电机拖动系统的首选方案，是实现电机拖动数字控制的基础。3研究的基本内容本课题要求设计对直流电机控制有两种控制方案：一种是基于单片机的直流电机控制，另一种是基于FPGA的直流电机控制，通过方案的论证与比较，采用后者调速方案。根据课题要求详细的分析了直流的结构、主要技术参数、工作原理和调速原理，基于FPGA，利用HDL描述控制。利用实物完成直流电机的驱动电路、控制电路以及显示转速电路，并利用ALTERA公司的QuartusII9.0(32-Bit)软件编写逻辑代码以实现电机的调速、控制功能。4研究的总体思路1．在查阅、调研的基础上，进行总体理论分析与设计。2．本设计中用FPGA的I/O接口送出转向及转速控制信号。3.本设计中,对直流电机的控制由CPLD来完成，进行速度控制和转向控制，通过采用软件定时实现信号占空比调节，采用简单键盘和LED数码管显示器来显示电机的控制信息。4.根据硬件设计，编制相应的逻辑代码调试实物。5.进行毕业设计说明书撰写。5预期的研究成果1.完成一篇合格的毕业设计说明书。2.根据任务要求，对直流电机、控制器件等选型，完成直流电机控制系统的硬件系统设计。3.利用现有的硬件完成实物电路。4.根据硬件电路，编写软...
