雙閉環(huán)系統(tǒng)數(shù)字控制課件

3.1~的組成及其靜特性3.2~的數(shù)學模型與動態(tài)過程分析3.3~的設計3.4~的仿真與數(shù)字控制轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)3.1~的組成及其靜特性轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)1微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件和軟件數(shù)字控制系統(tǒng)的故障檢測、保護與自診斷*微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件和軟件2微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件和軟件

Q0系統(tǒng)組成方式數(shù)字控制直流調(diào)速系統(tǒng)的組成方式大致可分為三種：1.數(shù)模混合控制系統(tǒng)2.數(shù)字電路控制系統(tǒng)3.計算機控制系統(tǒng)微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件和軟件Q0系統(tǒng)組31.數(shù)?；旌峡刂葡到y(tǒng)1.數(shù)?；旌峡刂葡到y(tǒng)42.數(shù)字電路控制系統(tǒng)MPLGD/PACRASRU*nP/D/3ACTAUiUnUcU*i_A/D數(shù)字電路主電路-~U*nUnU*iUiUc--××2.數(shù)字電路控制系統(tǒng)MPLGD/PACRASRU*nP/D53.計算機控制系統(tǒng)3.計算機控制系統(tǒng)6微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)下標“dig”表示數(shù)字量

圖3-3 微機數(shù)字控制的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)給定信號、反饋信號改為數(shù)字量；反饋系數(shù)改為存儲系數(shù)。微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)下標“dig”表示數(shù)字量圖37Q1硬件結(jié)構(gòu)

微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖3-4所示，系統(tǒng)由以下部分組成主回路檢測電路故障綜合數(shù)字控制器鍵盤與顯示電路Q1硬件結(jié)構(gòu)微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)8圖3-4微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流PWM調(diào)速系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖主回路檢測電路故障綜合數(shù)字控制器鍵盤與顯示電路主回路微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)主電路中的UPE有兩種方式：直流PWM功率變換器（here）晶閘管可控整流器故障綜合利用微機擁有強大的邏輯判斷功能，對電壓、電流、溫度等信號進行分析比較，若發(fā)生故障立即進行故障診斷，以便及時處理，避免故障進一步擴大。這也是采用微機控制的優(yōu)勢所在。圖中兩處電流檢測從故障診斷角度有意義。數(shù)字控制器專為電機控制設計的微處理器：除了帶有A/D轉(zhuǎn)換器、通用I/O和通信接口，還帶有故障保護、數(shù)字測速和PWM生成功能，如：Intel8X196MC系列或TMS320X240系列等。檢測回路檢測回路包括電壓、電流、溫度和轉(zhuǎn)速檢測，其中：電壓、電流和溫度檢測由A/D轉(zhuǎn)換通道變?yōu)閿?shù)字量送入微機轉(zhuǎn)速檢測用數(shù)字測速圖3-4微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流PWM調(diào)速系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖91.轉(zhuǎn)速檢測

轉(zhuǎn)速檢測有模擬和數(shù)字兩種檢測方法：1）模擬測速一般采用測速發(fā)電機，其輸出電壓不僅表示了轉(zhuǎn)速的大小，還包含了轉(zhuǎn)速的方向，在調(diào)速系統(tǒng)中（尤其在可逆系統(tǒng)中），轉(zhuǎn)速的方向也是不可缺少的。因此必須經(jīng)過適當?shù)淖儞Q，將雙極性的電壓信號轉(zhuǎn)換為單極性電壓信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量送入微機。但偏移碼不能直接參與運算，必須用軟件將偏移碼變換為原碼或補碼，然后進行閉環(huán)控制。2）對于要求精度高、調(diào)速范圍大的系統(tǒng)，往往需要采用旋轉(zhuǎn)編碼器測速，即數(shù)字測速。檢測回路1.轉(zhuǎn)速檢測轉(zhuǎn)速檢測有模擬和數(shù)字兩種檢測方法：檢10測速基本方式測速基本方式112.電流和電壓檢測

電流和電壓檢測除了用來構(gòu)成相應的反饋控制外，還是各種保護和故障診斷信息的來源。電流、電壓信號也存在幅值和極性的問題，需經(jīng)過一定的處理后，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換送入微機，其處理方法與轉(zhuǎn)速相同。2.電流和電壓檢測電流和電壓檢測除了用來構(gòu)12電流檢測方法(pass)（1）電流互感器（2）霍爾效應電流變換器信號隔離與轉(zhuǎn)換(pass)電流檢測方法(pass)（1）電流互感器信號隔離與轉(zhuǎn)換(13鍵盤與顯示電路（圖3-4）鍵盤與顯示電路（圖3-4）14Q2軟件框圖微機數(shù)字控制系統(tǒng)的控制規(guī)律是靠軟件來實現(xiàn)的，所有的硬件也必須由軟件實施管理。微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的軟件有：主程序初始化子程序中斷服務子程序等Q2軟件框圖微機數(shù)字控制系統(tǒng)的控制規(guī)律是靠軟件來15主程序完成實時性要求不高的功能。系統(tǒng)初始化后，實現(xiàn)鍵盤處理、刷新顯示、數(shù)據(jù)通信等功能。主程序完成實時性要求不高的功能。系統(tǒng)初始化后，實現(xiàn)鍵盤處理、16初始化子程序完成硬件器件工作方式的設定、系統(tǒng)運行參數(shù)和變量的初始化等。初始化子程序完成硬件器件工作方式的設定、系統(tǒng)運行參數(shù)和變量的17中斷服務子程序

完成實時性強的功能，如故障保護、PWM生成、狀態(tài)檢測和數(shù)字PI調(diào)節(jié)等。由相應的中斷源提出申請，CPU實時響應。

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷子程序（中斷級別最低）電流調(diào)節(jié)中斷子程序（中斷級別居中）故障保護中斷子程序（優(yōu)先級別最高）中斷服務子程序完成實時性強的功能，如故障保護、PWM生成、18轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷子程序轉(zhuǎn)速反饋轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)啟動測速轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷子程序轉(zhuǎn)速反饋19電流調(diào)節(jié)中斷子程序電流反饋電流調(diào)節(jié)PWM生成電流調(diào)節(jié)中斷子程序電流反饋20故障保護中斷子程序封鎖PWM輸出分析故障原因顯示故障并報警故障保護中斷子程序封鎖PWM輸出21當故障保護引腳的電平發(fā)生跳變時申請故障保護中斷，而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和電流調(diào)節(jié)均采用定時中斷。三種中斷服務中，故障保護中斷優(yōu)先級別最高，電流調(diào)節(jié)中斷次之，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷級別最低。

返回目錄當故障保護引腳的電平發(fā)生跳變時申請故障保護中斷，而223.1~的組成及其靜特性3.2~的數(shù)學模型與動態(tài)過程分析3.3~的設計3.4~的仿真與數(shù)字控制轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)3.1~的組成及其靜特性轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)23微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件和軟件數(shù)字控制系統(tǒng)的故障檢測、保護與自診斷*微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件和軟件24微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件和軟件

Q0系統(tǒng)組成方式數(shù)字控制直流調(diào)速系統(tǒng)的組成方式大致可分為三種：1.數(shù)模混合控制系統(tǒng)2.數(shù)字電路控制系統(tǒng)3.計算機控制系統(tǒng)微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件和軟件Q0系統(tǒng)組251.數(shù)?；旌峡刂葡到y(tǒng)1.數(shù)模混合控制系統(tǒng)262.數(shù)字電路控制系統(tǒng)MPLGD/PACRASRU*nP/D/3ACTAUiUnUcU*i_A/D數(shù)字電路主電路-~U*nUnU*iUiUc--××2.數(shù)字電路控制系統(tǒng)MPLGD/PACRASRU*nP/D273.計算機控制系統(tǒng)3.計算機控制系統(tǒng)28微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)下標“dig”表示數(shù)字量

圖3-3 微機數(shù)字控制的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)給定信號、反饋信號改為數(shù)字量；反饋系數(shù)改為存儲系數(shù)。微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)下標“dig”表示數(shù)字量圖329Q1硬件結(jié)構(gòu)

微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖3-4所示，系統(tǒng)由以下部分組成主回路檢測電路故障綜合數(shù)字控制器鍵盤與顯示電路Q1硬件結(jié)構(gòu)微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)30圖3-4微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流PWM調(diào)速系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖主回路檢測電路故障綜合數(shù)字控制器鍵盤與顯示電路主回路微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)主電路中的UPE有兩種方式：直流PWM功率變換器（here）晶閘管可控整流器故障綜合利用微機擁有強大的邏輯判斷功能，對電壓、電流、溫度等信號進行分析比較，若發(fā)生故障立即進行故障診斷，以便及時處理，避免故障進一步擴大。這也是采用微機控制的優(yōu)勢所在。圖中兩處電流檢測從故障診斷角度有意義。數(shù)字控制器專為電機控制設計的微處理器：除了帶有A/D轉(zhuǎn)換器、通用I/O和通信接口，還帶有故障保護、數(shù)字測速和PWM生成功能，如：Intel8X196MC系列或TMS320X240系列等。檢測回路檢測回路包括電壓、電流、溫度和轉(zhuǎn)速檢測，其中：電壓、電流和溫度檢測由A/D轉(zhuǎn)換通道變?yōu)閿?shù)字量送入微機轉(zhuǎn)速檢測用數(shù)字測速圖3-4微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流PWM調(diào)速系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖311.轉(zhuǎn)速檢測

轉(zhuǎn)速檢測有模擬和數(shù)字兩種檢測方法：1）模擬測速一般采用測速發(fā)電機，其輸出電壓不僅表示了轉(zhuǎn)速的大小，還包含了轉(zhuǎn)速的方向，在調(diào)速系統(tǒng)中（尤其在可逆系統(tǒng)中），轉(zhuǎn)速的方向也是不可缺少的。因此必須經(jīng)過適當?shù)淖儞Q，將雙極性的電壓信號轉(zhuǎn)換為單極性電壓信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量送入微機。但偏移碼不能直接參與運算，必須用軟件將偏移碼變換為原碼或補碼，然后進行閉環(huán)控制。2）對于要求精度高、調(diào)速范圍大的系統(tǒng)，往往需要采用旋轉(zhuǎn)編碼器測速，即數(shù)字測速。檢測回路1.轉(zhuǎn)速檢測轉(zhuǎn)速檢測有模擬和數(shù)字兩種檢測方法：檢32測速基本方式測速基本方式332.電流和電壓檢測

電流和電壓檢測除了用來構(gòu)成相應的反饋控制外，還是各種保護和故障診斷信息的來源。電流、電壓信號也存在幅值和極性的問題，需經(jīng)過一定的處理后，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換送入微機，其處理方法與轉(zhuǎn)速相同。2.電流和電壓檢測電流和電壓檢測除了用來構(gòu)34電流檢測方法(pass)（1）電流互感器（2）霍爾效應電流變換器信號隔離與轉(zhuǎn)換(pass)電流檢測方法(pass)（1）電流互感器信號隔離與轉(zhuǎn)換(35鍵盤與顯示電路（圖3-4）鍵盤與顯示電路（圖3-4）36Q2軟件框圖微機數(shù)字控制系統(tǒng)的控制規(guī)律是靠軟件來實現(xiàn)的，所有的硬件也必須由軟件實施管理。微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的軟件有：主程序初始化子程序中斷服務子程序等Q2軟件框圖微機數(shù)字控制系統(tǒng)的控制規(guī)律是靠軟件來37主程序完成實時性要求不高的功能。系統(tǒng)初始化后，實現(xiàn)鍵盤處理、刷新顯示、數(shù)據(jù)通信等功能。主程序完成實時性要求不高的功能。系統(tǒng)初始化后，實現(xiàn)鍵盤處理、38初始化子程序完成硬件器件工作方式的設定、系統(tǒng)運行參數(shù)和變量的初始化等。初始化子程序完成硬件器件工作方式的設定、系統(tǒng)運行參數(shù)和變量的39中斷服務子程序

完成實時性強的功能，如故障保護、PWM生成、狀態(tài)檢測和數(shù)字PI調(diào)節(jié)等。由相應的中斷源提出申請，CPU實時響應。

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷子程序（中斷級別最低）電流調(diào)節(jié)中斷子程序（中斷級別居中）故障保護中斷子程序（優(yōu)先級別最高）中斷服務子程序完成實時性強的功能，如故障保護、PWM生成、40轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷子程序轉(zhuǎn)速反饋轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)啟動測速轉(zhuǎn)速