bvzi%wyi數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)的研究及設(shè)計(jì)_第1頁
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文檔簡介

1、數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)的研究及設(shè)計(jì)從機(jī)械特性上看,就是通過改變電動機(jī)的參數(shù)或外加工電壓等方法來改變電動機(jī)的機(jī)械特性,從而改變電動機(jī)機(jī)械特性和工作特性機(jī)、高層電梯等需要高性能可控電力拖動的領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。近年來,交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快,然而直流拖動系統(tǒng)無論 速系統(tǒng),特別是雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用最廣的電氣傳動裝置之一。廣泛地應(yīng)用于軋鋼機(jī)、冶金、印刷、金屬 一定程度上滿足了生產(chǎn)要求,但是因?yàn)樵菀桌匣驮谑褂弥幸资芡饨绺蓴_影響,并且線路復(fù)雜、通用性差,控制效果受到器 :(1)常規(guī)的晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)中大量硬件可用軟件代替,從而簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),減少了電子元件虛焊、接觸不良和漂移等引;

2、(5)可采用數(shù)字反饋來提高系統(tǒng)的精度;(6)容易與上一級計(jì)算機(jī)交換信息;(7)具有信息存儲、數(shù)據(jù)通信的功能;(8)成測,轉(zhuǎn)速檢測,電源邏輯狀態(tài)檢測等部分。1.2課題的實(shí)際意義隨著微電子技術(shù),微處理機(jī)以及計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展,使調(diào)速控等功能,同時,數(shù)字系統(tǒng)通常具有較強(qiáng)的通信能力,通過選配適當(dāng)?shù)耐ㄐ沤涌谀0?,可方便地?shí)現(xiàn)主站(如上一級PLC或計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 態(tài)參I以及實(shí)現(xiàn)如直流電動機(jī)磁化特性曲線的自動測試等,有利于縮短調(diào)試時間和提高控制性能。國外一些電氣公司都有成系列統(tǒng)還是有模擬調(diào)速系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點(diǎn),技術(shù)更先進(jìn),操作方便。數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)與模擬調(diào)速系統(tǒng)相對比,技術(shù)性能有如下優(yōu)點(diǎn):數(shù)量少,不易失效;(7)設(shè)定

3、值量化程度高,且狀態(tài)重復(fù)率好;(8)放大器和級間耦合噪聲很小,電磁干擾小;(9)調(diào)試即投現(xiàn)與單片機(jī)或PLC系統(tǒng)通信。由此,數(shù)字化將在未來的調(diào)速設(shè)備中得到大量應(yīng)用。數(shù)字化是調(diào)速系統(tǒng)自動化的基礎(chǔ),特別是計(jì)本設(shè)計(jì)主電路采用晶閘管三相全控橋整流電路供電方案,控制電路由軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能,取代傳統(tǒng)的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。系 的優(yōu)劣直接關(guān)系到系統(tǒng)調(diào)速的質(zhì)量。根據(jù)電機(jī)的型號及參數(shù)選擇最優(yōu)方案,以確保系統(tǒng)能夠正常,穩(wěn)定地運(yùn)行。2.1.1系統(tǒng)控壓調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)用的主要方法,調(diào)節(jié)電樞供電電壓所需的可控制電源通常有3種:旋轉(zhuǎn)電流機(jī)組,靜止可控整流器,直費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不便。用靜止的可控整流器,例如,晶閘管可控整流

4、器,以獲得可調(diào)直流靜止可控整流器又稱V-M系電A/D轉(zhuǎn)換直流或不可控整流電源供電,利用直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器產(chǎn)生可變的平均電壓。受器件各量限制,適用于中、小功率的 電壓脈動較小,故采用三相整流電路。考慮使電路簡單、經(jīng)濟(jì)且滿足性能要求,選擇晶閘管三相全控橋交流器供電方案。因三 積小、重量輕、投資省。而且工作可靠,能耗小,效率高。同時,由于電機(jī)的容量較大,又要求電流的脈動小。綜上選晶閘管 調(diào)速系統(tǒng)。電機(jī)轉(zhuǎn)速通過光電脈沖轉(zhuǎn)換器的計(jì)數(shù),再直接連到單片機(jī)。交流側(cè)電流通過電流互感器的作用,經(jīng)采樣,突加負(fù)載動態(tài)速降小等等,單閉環(huán)系統(tǒng)難以滿足要求,因?yàn)樵趩伍]環(huán)系統(tǒng)中不能完全按照需要來控制動態(tài)過程的電流或轉(zhuǎn)

5、矩,從最大值降低下來以后,電機(jī)轉(zhuǎn)矩也隨之減少,因而加速過程必然拖長。若采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),則可以近似在電機(jī)最大電流運(yùn)行,此時起動電流近似呈方形波,而轉(zhuǎn)速近似是線性增長的,這是在最大電流(轉(zhuǎn)矩)受到限制的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的 饋不同時加到一個調(diào)節(jié)器的輸入端,到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后,只靠轉(zhuǎn)速負(fù)反饋,不靠電流負(fù)反饋發(fā)揮主要的作用,這樣就能夠獲得良 到過電流的自動保護(hù)。顯然靜特性優(yōu)于單閉環(huán)系統(tǒng)。在動態(tài)性能方面,雙閉環(huán)系統(tǒng)在起動和升速過程中表現(xiàn)出很快的動態(tài)跟隨 、電壓記憶環(huán)節(jié)、鎖零單元和電流自適應(yīng)調(diào)節(jié)器等,從而使直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。其硬件結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖2-1單定的控制算法計(jì)算產(chǎn)生雙脈沖,經(jīng)并行

6、口、數(shù)字光電隔離器、功率放大器送到晶閘管的控制級,以控制晶閘管輸出整流電壓的 源電壓降低;為避免三次諧波電動勢的不良影響,三次諧波電流對電源的干擾,主變壓器采用D/Y聯(lián)結(jié)。3.1整流變壓器的設(shè)變壓器二次側(cè)電壓 U 2的計(jì)算U 2是一個重要的參數(shù),選擇過低就會無法保證輸出額定電壓。選擇過大又會造成延遲角a路接線方式系數(shù);U sh -變壓器的短路比,對 10100KVA , U sk =0.050.1; I 2 /I 2N -變壓器二次實(shí)際工作電流與額定 壓J d與U d0之比,即B=U d /U d0 ;& 網(wǎng)波動系數(shù);11.2考慮各種因數(shù)的安全系數(shù); 根據(jù)設(shè)計(jì)要求,采用816,K I2 =0.

7、816考慮變壓器勵磁電流得: 3.1.3變壓器容量的計(jì)算 S 1 =m 1 U 1 11; S 2 =m 2 U 2 I 2 ;S=1/2(S332 =1.9299 KVA 3.2晶閘管元件的選擇 整流電路采用晶閘管全控橋電路。由于它具有單向?qū)щ娦?,不允許電流反向,對過Tm ,乘以(23)倍的安全裕量,參照標(biāo)準(zhǔn)電壓等級,即可確定晶閘管的額定電壓U TN,即U TN = ( 23) U Tm =K考慮(1.52)倍的裕量=(1.52) K式中K= / ( 1.57 )-電流計(jì)算系數(shù)。此外,還需注意以下幾點(diǎn):8,考慮1.52倍的裕量取。故選晶閘管的型號為。3.3直流調(diào)速系統(tǒng)的保護(hù)晶閘管有換相方便,

8、3.1過電壓保護(hù) 不能從根本上消除過電壓的根源,只能設(shè)法將過電壓的幅值抑制到安全限度之內(nèi),這是過電壓保護(hù)的基思想。 在同一部位同時用兩種不同保護(hù)方法。以過電壓保護(hù)的部位來分,有交流側(cè)過壓保護(hù)、直流側(cè)過電壓保護(hù)和器件兩端的過電壓變壓器連接及阻容選值變壓器接法 單相 三相、二次Y聯(lián)結(jié) 三相二次D聯(lián)結(jié) 阻容裝置接法 與變壓器二次側(cè)并聯(lián) Y聯(lián)結(jié)變壓器勵磁電流百分?jǐn)?shù)I em取值:當(dāng)S=110KVA時,對應(yīng)的I em =41,所以I em取3。C x 6I em S/i選取電阻為ZB1-10的電阻。(2)直流側(cè)過電壓保護(hù)直流側(cè)保護(hù)可采用與交流側(cè)保護(hù)相同保護(hù)相同的方法,可采用阻容保護(hù)(.8-2.2) U D

9、C =(1.8-2.2) X230=414-460V 選 MY31-440/5 型壓敏電阻。允許偏差 +10%(484V)。(3)晶閘管及整流二極抑制晶閘管關(guān)斷過電壓一般采用在晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護(hù)電路方法。電容耐壓可選加在晶閘管兩端工作電壓峰值的1.11器,RJ-0.5。 3.3.2電流保護(hù) 快速熔斷器的斷流時間短,保護(hù)性能較好,是目前應(yīng)用最普遍的保護(hù)措施??焖偃蹟嗥骺梢园惭b=3.11A選取RLS-10快速熔斷器,熔體額定電流 4A。 3)電壓和電流上升率的限制電壓上升率:正相電壓上升率 較大時線電壓有升高,每一次換相都可能造成過大。限制 過大可在電源輸入端串聯(lián)電感和在晶閘管每個橋臂上串聯(lián)電

10、感,利用電通時,與晶閘管并聯(lián)的阻容保護(hù)中的電容突然向晶閘管放電;交流電源通過晶閘管向直流側(cè)保護(hù)電容充電;直流側(cè)負(fù)載突然短 心電抗器,L值可偏大些。在容量較小系統(tǒng)中,也可把接晶閘管的導(dǎo)線繞上一定圈數(shù),或在導(dǎo)線上套上一個或幾個磁環(huán)來代替 平波電抗器。其主要參數(shù)有流過電抗器的電流一般是已知的,因此電抗器參數(shù)計(jì)算主要是電感量的計(jì)算。1)算出電流連續(xù)的流脈動的電感量由于晶閘管整流裝置的輸出電壓是脈動的,因此輸出電流波形也是脈動的。該脈動電流可以看成一個恒定直流 電流的脈動量。平波電抗器的臨界電感量 式中一系數(shù),與整流電路形式有關(guān),根據(jù)本電路形式查得=1.045 電流最大允許機(jī)的磁極對數(shù);計(jì)算系數(shù)。一般無

11、補(bǔ)償電動機(jī)取812,快速無補(bǔ)償電動機(jī)取 68,有補(bǔ)償電動機(jī)取56。本設(shè)計(jì)中取=3.9、 =6所以=0.248mH 4)實(shí)際串入電抗器的電感量考慮輸出電流連續(xù)時的實(shí)際電感量:N在三相橋式電路中取2平波電抗器的電感值,所以本電路選取 =6 mH作為平波電抗器的電感值。一般說來,均衡電抗器 和平波電抗器 分設(shè)的方案護(hù)電路原理圖第4章控制電路設(shè)計(jì) 控制電路基本由單片機(jī),觸發(fā)電路,A/D轉(zhuǎn)換,數(shù)據(jù)采集電路以及顯示電路構(gòu)成。8控制算法延時分別觸發(fā),達(dá)到整流的作用。觸發(fā)脈沖存于80C51程序存儲器中,當(dāng)出發(fā)時間到,指針取出一個脈沖,光電隔離后 陽極兩組。在觸發(fā)時,采用雙脈沖觸發(fā)方式,每次兩組各有一個晶閘管導(dǎo)

12、通。六個晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)镾CR1、SCR2、SCR;閘管為SCR1、SCR6,根據(jù)波形圖可分析出各晶閘管的觸發(fā)時刻(對應(yīng)于控制角a =0 0 )及觸發(fā)順序如圖4-2所示。圖4-2序,準(zhǔn)確地向各個晶閘管發(fā)出觸發(fā)脈沖。在控制觸發(fā)時,有兩種觸發(fā)方法:絕對觸發(fā)方法和相對觸發(fā)方法。所謂絕對觸發(fā)方法脈沖時刻,它用加長或縮短相鄰兩次觸發(fā)脈沖之間的間距來改變控制角,在穩(wěn)態(tài)時,這個間距等于60 0,控制角a改變時,該對于單相電路,均使用絕對觸發(fā)方式。在三相全控橋式整流電路中,一般則常使用相對觸發(fā)方式。綜上本次設(shè)計(jì)使用相對觸發(fā)定時器來完成觸發(fā)脈沖輸出。這樣,須把角度轉(zhuǎn)換成時間值。交流電的一個周期(對頻率為50H

13、z為20ms)對應(yīng)于360 0,故自線電壓u ac的過零點(diǎn)),以此為基準(zhǔn)點(diǎn),校正觸發(fā)第一對晶閘管VT1 , VT6的控制角。這可采用在每個周期用定時器計(jì)數(shù)全控橋式整流電路輸出電壓u d與控制角a有以下關(guān)系:u d =2.34Ecos a(4-3)其中E為電源相電壓有效值。對的。如要求觸發(fā)整流環(huán)節(jié)為一個放大系數(shù)為 K s的線性環(huán)節(jié),則有: u d =2.34Ecos a =K s u k即有cos a =K s U k /2.34E= 角a min和最大控制輸出u kmax有關(guān)系的常數(shù)。6式(4-4)即是a與u k的關(guān)系式。由它可算出對應(yīng)于某一u k值的a值采用查表法或插值查表法來按u k值計(jì)算

14、T a值。4.1.4脈沖分配表 在觸發(fā)六個晶閘管時,要按照圖4-3的順序,依次1脈沖分配表(0有效)單元地址數(shù)據(jù)(由I/O 口輸出)被觸發(fā)晶閘管 M M+1 M+2 M+3 M+4 M+5 X X 0 1 1 1 1 0 系統(tǒng)得采樣周期比較快,計(jì)算和控制任務(wù)也比較繁忙,因此需要使用高性能的單片機(jī)。對于用于軋機(jī)傳動等要求響應(yīng)快、精度系統(tǒng),可完成調(diào)速系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計(jì)算、控制輸出等功能。對于快速性和控制精度要求較低的調(diào)速系統(tǒng),可選用高能,非常適合于調(diào)速控制系統(tǒng)。7綜上,本系統(tǒng)采用Inter系列中的80C51單片機(jī)。4.2.1電流測量和速度給定值輸入本系圖4-3電流測量框圖 如圖4-4所示,

15、交流電流通過電流互感器變成05V電壓信號,經(jīng)整流和濾波后加到 ADC0808的定值。8對于需要較高精度的調(diào)速控制系統(tǒng),可采用10位或者更高分辨率的 A/D轉(zhuǎn)換芯片。但這時,一方面成本將較高,了轉(zhuǎn)速的大小,還包含了轉(zhuǎn)速的方向,在調(diào)速系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)速的方向也是不可缺少的。不過模擬測速方法的精度不夠高,在低速 動碼盤旋轉(zhuǎn),便發(fā)出轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角信號。旋轉(zhuǎn)編碼器可分為絕對式和增量式兩種。絕對式編碼器在碼盤上分層刻上表示角度的二 4-斫示,當(dāng)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時,碼盤隨之一起轉(zhuǎn)動。通過光柵的作用,持續(xù)不斷地開發(fā)或封閉光通路,因此,在接收裝置的輸出端 發(fā)光與接收裝置,使兩對發(fā)光與接收裝置錯開光柵節(jié)距的1/4,則兩組脈沖序列

16、 A和B的相位相差90 0,如圖4-5所示。正 TOC o 1-5 h z 器光柵數(shù)有1024、2048、4096等。采用倍率電路可以有效地提高轉(zhuǎn)速分辨率,而不增加旋轉(zhuǎn)編碼器的光柵數(shù),一般多采用四倍 法測速。把M 1除以T c就得到了旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖的頻率f 1 =M 1 /T c,所以又稱頻率法。電動機(jī)每轉(zhuǎn)一圈共產(chǎn)生Z常值因此轉(zhuǎn)速n正比于脈沖個數(shù) M 1。高速時M 1大,量化誤差較小,隨著轉(zhuǎn)速的降低誤差增大,轉(zhuǎn)速過低時M 1將小于算轉(zhuǎn)速,稱為T法測速。在這里,測速時間緣于編碼器輸出脈沖的周期,所以又稱周期法。在T法測速中,準(zhǔn)確的測速時間T速把M法和T法結(jié)合起來,既檢測 Tc時間內(nèi)旋轉(zhuǎn)編碼器

17、輸出的脈沖個數(shù)M 1 ,又檢測同一時間間隔的高頻時鐘脈沖個數(shù)沖計(jì)數(shù)器同時開啟與關(guān)閉,以減少誤差,只有等到編碼器輸出脈沖前沿到達(dá)時,兩個計(jì)數(shù)器才同時允許開始或者停止計(jì)數(shù)。廣泛應(yīng)用的一種測速方法。綜上所述,本系統(tǒng)的速度測量采用數(shù)字M/T法測速。其中利用T 1作為定時器,計(jì)時T c時間;發(fā)采用80C51的定時器T0實(shí)現(xiàn)。每次把T 的補(bǔ)碼寫入T0中,在T0溢出時,轉(zhuǎn)到T0中斷處理程序,按脈沖分配表從P,TIL117光隔離,從LM386低頻功率放大器得到最后的輸出脈沖,這樣可以提高輸出脈沖上升沿陡度,最后此脈沖去觸發(fā)對應(yīng) 電路是由LM339構(gòu)成的過零比較器電路和一個光電耦合器及一個反相器組成的。交流電源

18、線電壓Vac經(jīng)變壓器變壓,穩(wěn)壓管削第5章 調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)本章主要設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器,并通過軟件來實(shí)單片機(jī)控制直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。圖5-1單片機(jī)控制直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 其中U Gn為速度給定,U Gi為電流給 型,額定功率.1KW,額定電壓220V,額定電流6.58A,額定轉(zhuǎn)速1000r/min,勵磁電壓220V,運(yùn)轉(zhuǎn)方式連續(xù)。 參數(shù)實(shí)測數(shù)據(jù)為:R T =0.18 整流變壓器電感:L T =0.017H單片機(jī)控制直流調(diào)速系統(tǒng)被控對象是直流電動機(jī),由圖5-1可知:1(5-2)其中,R &=RD+2R T +R P +Rr,RR為晶閘管重疊角等效電阻。R &、L &、T D的數(shù)值依次

19、為矩方程為 M - MFZ= C 口 ID - C 口 IFZ = (GD 2 / 375) (dn /dt)(5-3) I D - I FZ = (GD 2 / 375 C 口 )-(5-6)其中,M為電動機(jī)電磁力矩; M FZ為電動機(jī)軸上的負(fù)載力矩; I FZ為電動機(jī)負(fù)載電流; n為電動機(jī)轉(zhuǎn) 動機(jī)數(shù)學(xué)模型:(5-7) 5.2電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)及采樣周期的選擇 確定了被控對象電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型,很變化很緩慢。因此,可以認(rèn)為反電勢對電流產(chǎn)生的影響很小,令E=0,則圖5-3通過結(jié)構(gòu)圖變換,簡化為圖 5-4。圖5-4簡最大起動電流為11.3A,而速度調(diào)節(jié)器輸出限幅為 2.4V,則K LF = 2.4V

20、/11.33A = 0.212V/A,其傳遞函數(shù)為(5-9) 注0.470.0033s + 1將已求結(jié)果代入圖5-4,即可得到電流環(huán)最簡單結(jié)構(gòu)圖,如圖5-5所示。 圖5-5電流環(huán)最簡結(jié)構(gòu)圖流調(diào)節(jié)器。令電流調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為(5-11)根據(jù)二階最佳工程設(shè)計(jì)方法,則有Ti = 2KT = 2X 2.34 X 0.0033=散化方程(5-13)差分方程: C k =C k-1 +(K 1 +K 2 )e k -K 1 e k-1(5-14) 其中,5-15)C k =C k-1 +0.84e k - 0.78e k-1(5-16) 5.2.2 電流環(huán)在階躍下的穩(wěn)態(tài)誤其傳遞函數(shù)為則應(yīng)選擇的采樣周期為T

21、LT = 1/4min(T D , T )= 1/4min(0.013s,0.0033s) 0.003.S轉(zhuǎn)速Ufn,則ST仍然處于飽和限幅,故速度環(huán)工作在開環(huán)狀態(tài),速度繼續(xù)上升,只有當(dāng)U gn v U fn時,ST才退出飽和限幅,最佳來設(shè)計(jì)速度調(diào)節(jié)器就成問題。為此,我們提出按二次型性能指標(biāo)最優(yōu)控制來設(shè)計(jì)速度調(diào)節(jié)器。按二次型性能指標(biāo)最優(yōu)設(shè)計(jì)給定突然變?yōu)榱銜r尋找制動過程最優(yōu)控制律。(1)速度環(huán)的狀態(tài)方程由圖5-5,再考慮加入給定濾波器(為了減少超調(diào)量)結(jié)構(gòu)圖如圖5-8所示。圖5-8速度環(huán)被控對象結(jié)構(gòu)圖設(shè)狀態(tài)量:y=x 1 =nx 2 =I d即慈1 = n提出快速要求,對其他兩個狀態(tài)變量無要求,

22、故Q作如下選擇。q 11不能選擇過大,否則使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降,,1.87 (2)速度調(diào)節(jié)器的求取 引入狀態(tài)反饋后圖5-8可以畫成如圖5-9所示的框圖。12 圖5-9速度環(huán)狀態(tài)反饋框圖 K SF =2.4V / (1000r/min ) = 0.0024V min/r。若考慮速度調(diào)節(jié)器采用 PI調(diào)節(jié)器,并加入比例微分負(fù)反饋,其結(jié)構(gòu)圖如圖5-11 數(shù)為 (5-27)比例微分反饋的傳遞函數(shù)為 G fn (s) = 1 + T f s = 1 + 0.0070s(5-28)由式(5-27)可得到速度調(diào)(3)速度環(huán)穩(wěn)定性分析考慮反電勢的影響,數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)框圖如圖5-12所示。其G s (s)由圖5-1

23、3求之,它實(shí)際上z + 0.0026 = 0(5-32) 利用計(jì)算機(jī)求解式(2.32)得到的根為 z 1,2 = 0.165 453j z 3 = 0.998 z 4 = 0.121 由此輸入時有(5)速度環(huán)采樣周期的選擇速度環(huán)的控制對象傳遞函數(shù)為則有:我們選擇速度環(huán)采樣周期為0.00330.0096s。如圏-1所示的主程序流程圖,它完成主程序完成系統(tǒng)的各種功能初始化操作,包括8031的片內(nèi)I/O寄存器、各種狀態(tài)和標(biāo)志可以先按模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器,然后再離散化,就可以得到數(shù)字控制器的算法,這就是模擬調(diào)節(jié)器的數(shù)字化。當(dāng)輸可寫成(6-2)其中,K P =K pi為比例系數(shù),K I =1/t

24、為積分系數(shù)。將上式離散化成差分方程,其第k拍輸出為。位置式PI調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)清晰,P和I兩部分作用分明,參數(shù)調(diào)整簡單明了。為了安全起見,常須對調(diào)節(jié)器的輸出實(shí)行限幅。幅的位置式數(shù)字PI調(diào)節(jié)程序框圖如圖6-2所示。6.3數(shù)字濾波器程序設(shè)計(jì)在檢測得到的轉(zhuǎn)速信號中,不可避免地要混入一些改方便等優(yōu)點(diǎn),它可以用于測速濾波,也可以用于電壓、電流檢測信號的濾波。常有的數(shù)字濾波主要有三種,它們分別是算數(shù) 平均值即為濾波后的Y值中值平均濾波是中值濾波和算術(shù)平均濾波的結(jié)合,即能濾除偶然型干擾脈沖,又能平滑濾波,但程序 和速度環(huán)的中斷程序設(shè)計(jì)。6.4.1電流環(huán)中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)圖6-2電流環(huán)中斷服務(wù)程序簡化框圖它主要完

25、成電機(jī)鎖零運(yùn)算管都設(shè)有鎖零單元。這里用計(jì)算機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)。首先檢查下速度給定U Gn和速度反饋U Fn是否為零或者小于某臨界值n 0(b)當(dāng)電流斷程序設(shè)計(jì)在轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中,電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的動態(tài)參數(shù)一般是按電樞回路電流連續(xù)的情況來選取,然而當(dāng)系統(tǒng) a由于電流斷續(xù)時整流裝置外特性變陡,其等效內(nèi)阻大大增加,因此,使電流環(huán)調(diào)節(jié)對象總放大倍數(shù)下降延緩作用已在一個波頭結(jié)束,平均電壓突變后,下一個波頭的平均電流便也立即隨電壓變化。因此,從整流電壓和電流平均值數(shù)由連續(xù)的 變成斷續(xù)時的,其中R,是斷續(xù)時電樞回路的等效電阻,如果電流調(diào)節(jié)器已按連續(xù)情況設(shè)計(jì)好了,其傳遞函數(shù) 流斷續(xù)時電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)應(yīng)

26、滿足下列關(guān)系:考慮到電流連續(xù)時通常選擇T D =t1 ,則有由此可見,電流斷續(xù)時要求電制,只要判斷主回路電流是否連續(xù)即可,若電流連續(xù)就按PI算法,若電流斷續(xù)就按I算法。按積分算法其差分方程為C n =速時間中斷服務(wù)子程序(如圖6-6所示)構(gòu)成,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷服務(wù)子程序中進(jìn)行到測速允許”時,開放捕捉中斷,但只有到旋子程序框圖圖6-5捕捉中斷服務(wù)子程序框圖斷,使之不再干擾計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。待測速時間計(jì)數(shù)器到達(dá)計(jì)數(shù)值,發(fā)出停止測速斷服務(wù)子程序后,首先應(yīng)保護(hù)現(xiàn)場,再計(jì)算實(shí)際轉(zhuǎn)速,完成PI調(diào)節(jié),最后啟動轉(zhuǎn)速檢測,為下一步調(diào)節(jié)作準(zhǔn)備。在中斷返回前它完成X/D數(shù)據(jù)讀入操作。為了簡化程序,也可以使用程序詢問方式來讀入

27、ADC0808的數(shù)據(jù)。外部中斷INTO,完成同步校正計(jì)算功能。第7章系統(tǒng)MATLAB仿真本次系統(tǒng)仿真采用目前比較流行的控制系統(tǒng)仿真軟件MA統(tǒng)電氣原理結(jié)構(gòu)圖,使用Power System工具箱進(jìn)行調(diào)速系統(tǒng)仿真的新方法。本次系統(tǒng)仿真采用后一種方法。14 7.1系統(tǒng)的閉環(huán)系統(tǒng)仿真模型如圖7-1所示。圖7-1轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)的控制電路包括設(shè)置參考前幾章各部分的參數(shù)。本系統(tǒng)選擇的仿真算法為ode23tb,仿真Start time設(shè)為0, Stop time設(shè)為2.5。7.2系統(tǒng)仿它非常接近于理論分析的波形。下面分析一下仿真的結(jié)果。啟動過程的第一階段是電流上升階段

28、,突加給定電壓,ASR的輸入系統(tǒng)恒加速,轉(zhuǎn)速線形增長。第三階段,當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到給定值后。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的給定與反饋電壓平衡,輸入偏差為零,但是由于 系統(tǒng)中,單片機(jī)系統(tǒng)代替了控制電路的絕大多數(shù)控制器件,所以各項(xiàng)數(shù)據(jù)處理和調(diào)整都是在單片機(jī)內(nèi)完成的,控制效果要好于 調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。用軟件編程完成電流、轉(zhuǎn)速等各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算,實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)采用采用了 In ter系列中的數(shù)字光電隔離器、功率放大器送到晶閘管的控制級,以控制晶閘管輸出整流電壓的大小,平穩(wěn)的調(diào)節(jié)電動機(jī)的速度。在以往的數(shù) 器測速,即數(shù)字測速。數(shù)字測速不僅精度高,而且安全穩(wěn)定、維護(hù)方便,同時采用M/T數(shù)字測速方法,兼?zhèn)淞?M法和T法測了解

29、了目前工業(yè)生產(chǎn)中數(shù)字化系統(tǒng)的重要性,鞏固了我的專業(yè)課知識,使自己受益匪淺??傊ㄟ^本次設(shè)計(jì)不僅進(jìn)一步強(qiáng)化32顧繩谷.電機(jī)及拖動基礎(chǔ)上冊M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社2000陳治明.電力電子器件M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1992卩 7胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)M.北京:清華大學(xué)出版社,1996 8何利民.單片機(jī)中級教程M.北京:北京航空航天大學(xué) 2劉豹.現(xiàn)代控制理論M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000 13周明德.微機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用M.北京:清華大學(xué)出版社2002 1 致 謝四年的大學(xué)生活即將結(jié)束,為期一個學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成,凝聚著許多人的關(guān)懷予的及時幫助。這些使我的本科學(xué)業(yè)得以順利完成,并激勵著我在今后的人生道路上不斷開拓進(jìn)取,勇往直前。在此,我再一 些,我們將終生受益。在此,我對 楊 老師的培養(yǎng)和幫助深表感謝!非 常感謝 老師們,他們不但在大學(xué)四年中指導(dǎo)我們學(xué)習(xí) 傅,他們在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中提出了很多寶貴的意見,并讓我在廠房里專門查看關(guān)于單片機(jī)控制直流調(diào)速的設(shè)備和書籍,在此,福。附錄A 程序清單 KP EQU 40H;定義內(nèi)存單元 TI EQU 41H TD EQU 42HMIDEL4 EQU 53H MIDEL5EQU54H MIDEL6EQU 55H RR EQU57H KPGEQU58H K

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