基于单片机升降控制系统的设计开题报告

基于单片机升降控制系统的设计开题报告内容摘要：

易得，速度也较快。 电磁阀按驱动方式分，可分为 :直线式和旋转式。 在旋转式电磁阀中，由于还需机械式转换器将旋转运动转换成直线运动，这样就增加了机械损耗，延时了动作时间。 例如，在用步进电机驱动的数字流量阀中，计算机发出需要的脉冲序列，经驱动电源放大后使步进电机工作，每个脉冲使步进电机沿给定方向转动一个固定的步距角，再通过凸轮或螺纹等机构使旋转角转换成位移量，带动液压阀的阀芯移动一定的距离。 阀从控制方式上又可分为伺服阀、比例阀和数字控制阀。 比例阀可用作比例压力阀、比例流量阀、比例换向阀、比例复合阀、比例多路阀等 ,比例电磁阀就是利用电磁力实现比例阀的功能，它利用比例电磁铁输出 的电磁力，使得液流压力和流量连续地、按比例地跟随控制信号而变化，它的控制性能优于开关式控制，能将输入的电信号 (电流 )按比例转换成机械量 (力或位移 )输出。 三、 IGBT器件的结构及工作原理 绝缘栅双极晶体管简称 IGBT( Insulated Gate Bipolar Transistor),是 MOSFET和双极型晶体管的电路集成，它综合了场控器件快速性优点和双极型器件低通态压降的优点，已成为当今功率半导体器件发展的主流器件。 自二十世纪八十年代初期研制成功以来，其工艺技术和参数不断改进和提高， IGBT己经由第三 代，第四代发展到第五代，由穿通型 (PT型 )发展到非穿通型 (NPT型 )，其电性能参数日趋完善，在电机控制，中频和开 关电源备受青睐。 a) 等效电路图 b) 电气图形符号 图 1 IGBT的等效电路图和电气图形符号 从内部结构上， IGBT相当于一个由 MOSFET驱动的 PNP晶体管，其简化等效电路如图 ， N沟道的 IGBT电气符号图如图 所示。 它是以 PNP晶体管为主导元件，MOSFET为驱动元件的达林顿结构。 IGBT的开通和关断是由栅极电压来控制的。 当栅极所加电压大于门槛电压时， MOSFET内形成沟道，并为 PNP晶体管提供基极电流，从而使 IGBT导通，由于电导调制效应，使 PNP基区内的扩展电阻很小，这样高耐压的 IGBT也有很小的通态压降。 在栅极施加负压或不加信号时， MOSFET内沟道消失，晶体管基极电流被切断， IGBT即为关断。 IGBT虽然在理论上兼具 BJT和 MOSFET的优点，但由于它固有的寄生晶闸管作用，使之在苛刻的负载条件和快速硬开关电路应用中不易驱动和保护。 IGBT是电压控制型器件，在它的栅一射极间施加十几伏直流电压时 ，只有极小的漏电流流过，荃本上不消耗功率。 但 IGBT的栅一射极间存在着较大的电容 Ca，在驱动脉冲电压的上升和下降沿需提供数安培的充放电电流，才能满足其开通和关断的动态要求，使得 IGBT的驱动电路也必需输出一定的峰值电流。 另外， IGBT在使用过程中，有可能发生开关过电压或功率过电流和短路过电流情况，如果保护不好，将最终导致 IGBT损坏 .因此，对 IGBT的驱动和保护电路进行合理的选择和设计是非常重要的。 四、步进电机驱动系统研究现状 步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移或者线位移的机电转换元件。 步进电机开始 出现于 1920～ 1927年，主要用于航海技术方面，并于 1930年真正应用于机械设计和制造。 在 1952年应用于三坐标数控铣床，显示其能够提高生产效率的特点。 在日本， 60年代初期，开发了用于数控装置及计算机外部设备的磁阻式步进电动机。 60P N P晶闸管NP 沟道M O S F ET发射极集电极栅极 G c e 年代中期至今，开发出了混合式步进电动机。 步进电机经过多年的发展，在其自身设计、驱动电路、加减速脉冲分配方面已经趋于成熟或非常成熟。 以其一定的开环精度、无刷、易于启停、步矩角选择范围大和与计算机接口方便等优点，得到众多领域的应用。 例如 :包装机械、摄像机、煤矿瓦斯浓度测试、打印机 、机器人等，获得巨大的经济效益。 最近有关步进电机的很多方面都得到了细致的研究。 对于步进电机的驱动电源的研究，主要包括单电压驱动电路、高低压切换驱动电路、恒流斩波驱动电路 D1和细分驱动电路 [111。 特别是细分驱动技术的研究，更是由其减小步进电机的步矩角、提高步进运行的平稳性、增加控制灵活性等优点得到广泛的关注。 对步进电机细分驱动的微步矩角测量、控制系统、及控制器均有较深的研究。 针对步进电机的运行中的丢步和过冲现象，对于步进电机的升降速曲线控制方面的研究也很多。 主要是根据步进电机的不同应用场合，比如高速和低速 的不同，研究步进电机的启动频率和升降速的形状，并针对现在使用较多的梯形、 S型和直线加梯形的加减速形状加以分析和研究。 对于步进电机的加减速实现也有很多的研究，比如单片机对步进电机升降速的控制。