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#直流电动机闭环控制系统论文
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山西机电职业技术学院
电气自动化专业
毕业综合实践报告
班学姓
级：
号：
名：
电气0827班28140218张慧梁庭魁
指导教师：
电子电气项目系
二○一一年三月二十日
前言
本设计是根据我院新建“电机驱动与控制实验室”的设备，利用单片机对直流电动机和交流电动机的控制及各种特性。
我重点研究的是直流电动机的闭环控制系统。
通过本次设计，使同学顺利完成学校制定的实践教案任务。
单片机把通过测量元件、变送单元和A／D转换接口送来的数字信号直接反馈到输入端与设定值进行比较。
然后，对其偏差按某种控制算法进行计算，所得数字量输出信号经D／A转换接口直接驱动执行装置，对控制对象进行调节，使其保持在设定值上。
在电气时代的今天，电动机一直在现代化生产和生活中起着十分的重要的作用。
无论是在农业生产、交通运输、国防、医疗卫生、上午与办公设备，还是在日常的生活中的家用电器，都大量地使用着各种各样的电动机。
对电动机的控制可分为简单控制和复杂控制两种，简单控制是只对电动机进行启动、制动、正反转控制和顺序控制。
这类控制可通过继电器、可编程控制器和开关元件来实现。
复杂控制是只对电动机的转角、转矩，电压、电流等物理量进行控制，而且有时往往需要非常精确的控制。
以前对电动机的简单控制的应用很多，但是，随着现代步伐的迈进，人们对自动化的要求越来越高，使电动机的复杂控制逐渐成为主流。
1
目
前言
录
第一章山西成功汽车零部件有限公司简况1第一节公司总体介绍1第二节公司生产车间管理制度2第二章控制系统基础9第一节数字控制机床9第二节程序清单16第三节图纸资料35第三章自我总结39附录1：
先进事迹41附录2：
我的师傅44参考文献
2
第一章成功集团简况第一章成功集团简况
1.1公司总体介绍
公司总占地面积800亩,总建筑面积16万平方M，一期11万平方M，二期5万平方M，生产线拥有冲压、焊装、涂装、总装四大工艺车间及辅助检测线、路试等。
主要产品有：
0.8L-1.5L排量6400型微面/单双排微卡、6401型微型SUV等。
项目总投资为21.2亿元，一期投资10.6亿元，二期投资10.6亿元。
总体规模年生产30万辆微车，分两期实行，一期12万辆，二期18万辆。
届时可实现年产值120亿元，利润8.4亿元，利税4.5亿元。
最终将带动配套企业的产值达到200亿到300亿。
公司拥有人员总人数将达到5300人，其中技术管理人员1600人,成熟专业技术管理人才100人。
公司建成后将会给长治地区的经济发展作出巨大的贡献。
十二五期间，可引进30余家配套企业进入工业园区，将会对当地房地产、餐饮等相关产业链，都会起到很大的带动作用。
项目建成后将填补长治地区没有汽车制造业的历史。
公司的生产技术水平处于全国领先水平。
冲压车间,占地面积10000㎡,冲床采用日本小松2000吨1台、1500吨3台，所有模具内外覆盖件及结构件自主投资，由台湾庆成设计。
车间一期工艺定员双班150人，其中技术管理人员10人，7%，占工人140人，93%。
占焊接车间主要负责各种车型白车身的生产制造工作。
车间建筑面积20736㎡，最大容纳产能25万辆/年。
现有焊接生产线1条，设计产能10万辆/年；固定台式高精度三坐标测量机1台。
车间一期工艺定员双班388人，其中技术管理人员15人，占3.9%，工人375人，占96.1%。
涂装车间，占地总面积约30000㎡，生产线由前处理电泳系统、烘炉系统、空调系统、面涂系统、调输漆系统、输送系统及附属设备组成。
车间一期工艺定员双班320人，其中技术管理人员15人，占5%，工人305人，占95%。
总装车间占地总面积约50000㎡，分为生产区和物料区，物料区一次建成。
其中生产区分两期建设，一期年产12万辆微车生产能力，生产线由大板线底盘线皮带线三段构成，共有88个工位，是国内生产微型车较先进的生产线。
全线生产节拍最快可达到1分
3
30秒一辆车。
车间一期工艺定员双班610人，其中技术管理人员20人，占3.3%，工人590人，占96.7%。
我公司2018年11月一期建设将全面完成，预计年底可形成批量生产，主导产品：
微型面包车，总产量5000台。
预计实现销售收入2.1亿元，利润750万元，预计可实现所得税187万元<税率25%），应交增值税金752万元<截止9月底进项税留抵510万元，到2018年抵预计形成留底税金4000万元，不形成增值税金），消费税550万元<销售额4.3万元/辆，排量0.8L-1.5L，税率3%）。
1.2公司生产车间管理制度第一章总则第一条为确保生产秩序,保证各项生产正常运作，持续营造良好的工作环境，促进本公司的发展，结合本公司的实际情况特制订本制度。
第二条本规定适用于本公司红冲车间、仪表车间、数控车间、抛光车间和组装车间全体员工。
第二章人员管理
第三条工作时间内所有人员倡导普通话，在工作及管理活动中严禁有地方观念或省籍区分。
第四条全体人员须按要求佩戴厂牌<应正面向上佩戴于胸前），穿厂服。
不得穿拖鞋进入车间。
第五条每天正常上班时间为8小时，晚上如加班依生产需要临时通知。
若晚上需加班，在下午16：
30前填写加班人员申请表，报经理批准并送人事部门作考勤依据。
第六条按时上、下班<人员参加早会须提前5分钟到岗），不迟到，不早退，不旷工<如遇赶货，上、下班时间按照车间安排执行），有事要请假，上、下班须排队依次打卡。
严禁代打卡及无上班、加班打卡。
违者依《考勤管理制度》处理。
4
第七条工作时间内，车间主任、质检员和其它管理人员因工作关系在车间走动，其他人员不得离开工作岗位相互窜岗，若因事需离开工作岗位须向车间主任申请方能离岗。
第八条上班后半小时内任何人不得因私事而提出离岗，如有私事要求离岗者，须事先向车间主任申请，经批准方可离岗，离岗时间不得超过15分钟。
第九条人员在车间内遇上厂方客人或厂部高层领导参观巡察时，组长以上干部应起立适当问候或有必要的陪同，作业员照常工作，不得东张西望。
集体进入车间要相互礼让，特别是遇上客人时，不能争道抢行。
第十条禁止在车间吃饭、吸烟、聊天、嬉戏打闹，吵嘴打架，私自离岗，窜岗等行为<注：
脱岗:
指打卡后脱离工作岗位或办私事；窜岗:
指上班时间窜至他人岗位做与工作无关的事），吸烟要到公司指定的地方或大门外。
违者依《行政管理制度》处理。
第十一条作业时间谢绝探访及接听私人电话.禁止带小孩或厂外人士在生产车间玩耍或滥动车床，由此而造成的事故自行承担。
第十二条未经厂办允许或与公事无关，人员一律不得进入办公室。
第十三条任何人不得携带易燃易爆、易腐烂、毒品、浓气味等违禁物品，危险品或与生产无关之物品进入车间；不得将产品<或废品）和私人用品放在操作台或流水线上，违者《行政管理制度》处理。
第十四条车间严格按照生产计划排产,根据车间设备状况和人员,精心组织生产。
生产工作分工不分家，各生产车间须完成车间日常生产任务，并保证质量。
第十五条生产时如果遇到原辅材料、包装材料等不符合规定,有权报告上级处理。
如继续生产造成损失，后果将由车间各级负责人负责。
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第十六条人员领取物料必须通过车间主任开具领物单到仓库处开具出库单，不得私自拿取物料。
包装车间完工后要将所有多余物料<如：
零配件、纸箱等）退回仓库，不得遗留在车间工作区内。
生产过程中各车间负责人将车间区域内的物品、物料有条不紊的摆放，并做好标识，不得混料。
有流程卡的产品要跟随流程卡。
否则，对责任人依据《行政管理制度》处理。
第十七条人员在生产过程中应严格按照设备操作规程、质量标准、工艺规程进行操作,不得擅自更改产品生产工艺或装配方法。
否则，造成工伤事故或产品质量问题，由操作人员自行承担。
第十八条在工作前仔细阅读作业指导书，人员如违反作业规定，不论是故意或失职使公司受损失，应由当事人如数赔偿<管理人员因管理粗心也受连带处罚）。
第十九条生产流程经确认后，任何人均不可随意更改，如在作业过程中发现有错误，应立即停止并通知有关部门负责人共同研讨，经同意并签字后更改。
第二十条在工作时间内，人员必须服从管理人员的工作安排，正确使用公司发放的仪器、设备。
不得擅用非自己岗位的机械设备、检测等工具。
对闲置生产用具<如：
夹头、模具、电扇、螺丝刀、老虎钳等），应送到指定的区域或交回仓库保管员放置，否则以违规论处。
第二十一条车间人员必须做到文明生产，积极完成上级交办的生产任务；因工作需要临时抽调，服从车间主任以上主管安排,协助工作并服从用人部门的管理，对不服从安排将上报人事管理部门按《行政管理制度》处理。
第二十二条车间人员和外来人员进入特殊工作岗位应遵守特殊规定,确保生产安全。
第二十三条在生产过程中好、坏物料必须分清楚，必须做上明显标志，不能混料。
车间主任、检验员、设备维修人员、电工必须跟班作业,保证设备正常运行和产品质量。
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第二十四条人员有责任维护环境卫生，严禁随地吐痰，乱扔垃圾。
在生产过程中要注意节约用料，不得随意乱扔物料、工具，掉在地上的元件必须捡起.否则,按《行政管理制度》予以处罚.
第二十五条操作人员每日上岗前必须将机器设备及工作岗位清扫干净，保证工序内的工作环境的卫生整洁，工作台面不得杂乱无章，不能堆放产品和废品.生产配件或样品须以明确的标识区分放置。
第二十六条下班时<或做完本工序后）应清理自己的工作台面,做好设备的保养工作。
打扫场地和设备卫生并将所有的门窗、电源关闭。
否则，若发生失窃等意外事故，将追究本人和车间主管的责任。
第二十七条加强现场管理，随时保证场地整洁、设备完好。
生产后的边角废物及公共垃圾须清理到指定位置，由清洁卫生人员共同运出车间；废纸箱要及时拆除，不得遗留到第二天才清理。
第二十八条不得私自携带公司内任何物品出厂<除特殊情况经领导批准外），若有此行为且经查实者，将予以辞退并扣发一个月工资。
第二十九条对恶意破坏公司财产或盗窃行为<不论公物或他人财产）者，不论价值多少一律交公司总经办处理。
视情节轻重，无薪开除并依照盗窃之物价款两倍赔偿或送公安机关处理。
第三章人员考核.
第三十条考核的内容主要是个人德、勤、能、绩四个方面。
其中：
1.德、主要是指敬业精神、事业心和责任感及道德行为规范。
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2.勤、主要是指工作态度，是主动型还是被动型等等。
3.能、主要是指技术能力，完成任务的效率，完成任务的质量、出差错率的高低等。
4.绩、主要是指工作成果，在规定时间内完成任务量的多少，能否开展创造性的工作等等。
以上考核由各车间主任考核,对不服从人员,将视情节做出相应处理。
第三十一条考核的目的：
对公司人员的品德、才能、工作态度和业绩作出适当的评价，作为合理使用、奖惩及培训的依据，促使增加工作责任心，各司其职，各负其责，破除“干好干坏一个样，能力高低一个样”的弊端，激发上进心，调动工作积极性和创造性，提高公司的整体效益。
第四章附则
第三十二条本制度由办公室协同生产部制订、解释并检查、考核。
生产部全面负责本管理制度的执行
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第二章控制系统基础第二章控制系统基础
2.1数字控制机床
数字控制机床常常重达上百吨，但却常常要求切削工具的定位精度达到0.002毫M。
控制系统必须使刀具在遇到负载的情况下的进给速度高达每秒8厘M，而负载在给定的轨道上的变化非常之大。
数控机床必须具有动态响应特性以便能够跟踪复杂的轮廓，具有最小的轨迹误差。
很清楚，这些要求意味着控制系统必须与它所驱动的机械特性相匹配。
控制系统是一个通过控制能源流以及其他往来资源实现控制操作的组合设备。
实际上，控制系统是由相关的子系统组成，这些子系统可以完成在传统机加工过程中由胜任的人员操纵的任务。
因此，数控机床的控制系统能代替及其操作员，更为重要的是甚至比做好的人操作还要更好。
数字控制与它所替代的操作人员之间的一下操作十项类似的：
1.感测机床的当前状态；2.做出完成动作所需要的逻辑判断；3.向机床传达决定，驱动是党的机械装置；4.具有储存信息的能力：
指令、数据和逻辑判断的决定。
总之，机床控制系统是电子电路、感测元件和引导刀具沿预先确定的到运动的机械机构组成的组合体。
先进制造技术中的一个最基本的概念是数字控制在数字技术出现之前，所有的机床都是由人工操纵和控制的。
在与人控制的机床有关的很多局限性中，操作者的技能大概是最突出的问题。
采用人工控制时，产品的质量直接与操作者的技能有关。
数字控制代表了从人工控制机床走出来的第一步。
数字控制意味着采用预先录制的、存储的符号指令，控制机床和其他制造系统。
一个数控技师的工作不是去操纵机床，而是编写能够发出机床操纵指令的程序。
对于一台数控机床，其上必须装有一个被称为阅读机的界面装置，用来接受和解译编程指令。
发展数控技术是为了克服人类操作者的局限性，而且它确实完成了这项工作。
数控机床比人工操纵机床的精度更高，他们可以生产一致性更好的零件，它们更快，而且长期加工成本更低。
数控技术的发展导致了制造工艺中其他几项新发明的产生：
1.电火花加工技术；
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2.激光切割；3.电子束焊接。
数字控制还使得机床比它们采用人工操纵的前辈们的用途更为广泛。
一台数控机床可以自动生产很多种类的零件，每个零件都可以有不同的和复杂的加工过程。
数控可使生产厂家承担哪些对于采用人工控制的机床和工艺来说，在经济上不划算的产品任务。
与许多先进技术一样，数控诞生于麻省理工学院的实验室中。
数控这个概念是20世纪50年代在美国空军的资助下提出来的。
在其最初的阶段，数控机床可以经济和有效地进行直线切割。
然而，曲线轨迹成为机床加工的一个问题，在编程时应该采用一系列的水平与竖直的台阶来生成曲线。
构成台阶的每个线段越短，曲线就越光滑。
台阶中的每个线段都必须经过计算。
在这个问题促使下，于1959年诞生了自动编程工具这是一个专门适用于数控的编程语言，使用类似于英语的语句来定义零件的几何形状，描述切削刀具的现状和规定必要的运动。
APT语言的研究和发展是在数控技术进一步发展过程中的一大进步。
最初的数控系统与今天应用的数控系统是很大差别的。
在那时的机床中，只有硬线逻辑电路。
指令程序写在穿孔纸带上<它后来被塑料磁带所取代），采用带阅读机将写在纸带或磁带上的指令给机器翻译出来。
所有这些共同构成了机床数字控制方面的巨大进步。
然而，在数控发展的这个阶段中还存在着许多问题。
一个主要问题是穿孔纸带的易损坏性。
在机械加工过程中，载有编程指令信息的纸带断裂和被撕坏是常见的事情。
在机床上加工一个零件的这段连续时间里，需要将载有程序指令的纸带放入阅读机中重新运行的情况使这个问题显得更加严重。
如果需要制造100个某种零件，则应该将纸带分别通过阅读机100次。
易损坏的纸带显然不能承受严酷的车间环境和这种重复使用。
这就导致了一种专门的塑料磁带的研制。
在纸带上通过采用一系列的小孔来载有编程指令，而在塑料带上通过采用以一系列的磁点来载有编程指令。
塑料带的强度比纸带的强度要高很多，这就可以解决常见的撕坏和断裂问题。
然而，它仍然存在着两个问题。
其中最重要的一个问题是，对输入带中的指令进行修改是非常困难的，甚至是根本不可能的。
即使对指令程序进行最微小的调整，也必须终端加工，制作一条新带。
而且磁带通过阅读机的次数还必须与要加工的零件的个数相同。
幸运的事，计算机技术的实际应用很
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快解决了数控技术中与穿孔纸带和塑料带有关的问题。
被称为直接数字控制在直接数字控制中，几台机床通过数据传输线路连接到一台主机算计上。
操纵这些机床所需要的程序都存储在这台主计算机中。
当需要时，通过数据传输线路提供给每台机床。
直接数字控制是在穿孔纸带和塑料带基础上的一大进步。
然而，它也有着与其他依赖于主计算机的技术一样的局限性。
当主计算机出现故障时，由其控制的所有机床都将停止工作。
这个问题促使了计算机数字控制技术的产生。
微处理器的发展为可编程逻辑控制器和微型计算机的发展做好了准备。
这两种技术为计算机数字控制采用这可以使得程序被输入和存储在每台机器内部。
它还可以在机床以外编制程序，并且将其下载到每台机床中。
计算机数控解决了主计算机发生故障所带来的问题，但是它产生了另一个被称为数据管理的问题。
同一个程序可能要分别装入十个相互之间没有通信联系的微机中。
这个问题正在解决之中，它是通过采用局部区域网络将各个微机连接起来，以利于更好地进行数据管理。
第八课数字信号处理器
在很多情况下需要对模拟信号进行多种处理，例如滤波和谱分析。
设计一个模拟硬件电路完成这些工作是完全可以的，但是因为不断提高的性能要求，适应性要求，以及缩短开发和实验时间的要求使得这样做已经变得越来越不可行了。
换句话说，就是难以设计一个模拟硬件电路来完成现在高级的信号分析功能。
对一个模拟信号进行采样使其成为数字信号，利用运算法对数字信号进行处理以及在将处理之后的数字信号还原成模拟信号的做法称为数字信号处理。
最近15年以来出现的处理器主要研究嵌入的信号处理操作，这样的处理器称做DSP，它表示数字信号处理器。
现在，许多生产商开发了上百个DSP系列产品，每一种都针对特定的价格、性能和用户群而设计。
许多最大的生产商，像德州仪器公司和摩托罗拉公司既可以提供为某些领域如汽车控制或调制解调器生产的专用DSP，也可以提供通信的高性能DSP，它们可以完成很宽领域的处理任务。
相应的开发器和软件都可以找到。
许多公司生产DSP软件开发工具，它可以使编程器利用简单的拖放实现复杂的处理运算。
根据其内在结构——定点运算或者浮点运算，DSP大体上可以分为两种。
定点运算设备通常为16位自唱，而浮点运算设备为32~40位自唱。
当然，定点设备的价格一般较低。
另
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外一个结构上的差异是定点处理器往往是单寄存器结构，只有一个一般用途的寄存器，使得编程相当困难和更加重要，使得C编译器变得不再满足要求。
浮点运算的DSP则像普通的多用途CPU，具有寄存器。
市场上有很多成千上万的不同的DSP，所以，寻找能够适合你的项目需要的DSP是一项艰巨的任务。
最好的方法或许是设置约束和期望，根据这些对最大的生产商的DSP产品进行比较。
最大的四个DSP生产商是：
德州仪器公司，摩托罗拉，AT&T，ADI（AnalogDevices>。
数模转换在对MPEG音频译码时，数字压缩数据输入执行译码的DSP中，然后经过译码的采样必须重新转换回模拟域，所形成的信号在输入一个放大器或者类似的音频设备。
这个数字到模拟的转换不同的DAC产生不同的性能和质量，通过以下参数的测量确定：
THD<总谐波失真），数位，线波器，速度，滤波器特性及其他。
德州仪器公司的TMS320家族的DSPTMS320系列由定点、浮点、多处理器数字信号处理器TMS320DSPs具有专门为实时信号处理而设计的结构。
’F/C240是大量’C2000DSP的平台，最适用于控制使用。
’C24x系列的DSP控制器将实时处理能力与外界设备相结合形成了控制系统应用的理想的解决方案。
下列特点使得TMS320系列成为广阔的处理应用的正确选择：
—非常灵活的指令系统；—内在的操作适应性；—高速性能；—创新的平行结构；—成本低廉。
TMS320系列的同一代DSP都具有相同的CPU，但是具有不同内部存储器和外围配置。
由此而派生的、采用新的内部存储器和外围配置组合方式的DSP是为了满足世界电子市场的广泛需求。
通过将存储器和外围设备集成在一个芯片上，使得TMS320减少了系统成本和电路板占用的空间。
’C24x的16位定点DSP核心可以模拟电路设计师提供数字解决方案，且不会损失系统的精度和性能。
事实上，在某些技术上，例如自适应控制，Kalman滤波和状态控制中使用先进的控制运算方法可以提高系统的性能。
’C24Xdsp具有很好的可靠性的和编程性。
另一方面，模拟控制系统是硬件电路，因为元件老化，参数误差和漂移必然产生性能蜕化。
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高速的中央处理单元将容许数字设计师实时地进行运算，而不是查表得来的近似结果。
这些DSP控制器的指令系统既具有信号处理指令又具有多用途控制功能，同时，随着支持C24x的广泛的技术发展，使得开发时间缩短，而且就像使用8~16位微控制器一样方便。
该指令系统还容许你反复利用软件开发投资，你可以将它移植到多用途的TNS320定点DSP中。
它的源码和目标码与C2xx代的其他品种兼容，源码与C2x代兼容，更高的源码则与德州仪器公司的’C5x代DSP兼容。
C24x的结构也能很好地适应处理控制信号。
它使用16位字长和32位寄存器，用来存储中间结果，并且有两个硬件转换器独立地度量CPU数值。
这种组合使量化误差和截断误差最小，同时增加了额外的处理能力。
这些能力包括可以删除系统的机械共振的陷波滤波器，可以消除系统的状态传感器的估计技术。
C24Xdsp控制器利用德州仪器公司已有的外围设备产品来快速形成各种不同价格/性能的产品并使其应用效果达到最佳。
数字信号和符合信号的外围设备包括：
—定时器；—串行通信口DSP的外设库在不断增大和变化以适应明天的控制市场的需要。
TMS320F/C240是第一个引入24x系列的DSP控制器的标准设备。
它建立了单片数字电机控制器标准。
’24x每秒钟可以执行20万条指令。
可以在50纳秒的周期内执行几乎所有指令。
这种高性能容许实时地执行所有非常复杂的控制运算，例如自适应控制和Kalman滤波器。
还可以采用很高的采样频率来减小循环延迟。
’240具有高速信号处理和数字控制功能所必须的结构特点，具有实现电机控制单片解决方案所需要的全部外设。
’240用亚微细粒技术生产，具有较低的能量消耗率，而且还有几种减少能源消耗的模式以便进一步节能。
’240所具有的先进的节能特性给下面一些应用场合带来利益：
—工业电机驱动；—功率变换和控制；—汽车控制系统，例如电子动力转向，防抱死制动器以及气候控制；
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—供暖、通风及空气调节风机/压
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