【正文】 ,S2,S3分別組成 6個(gè)狀態(tài)，即 001， 101， 100， 110， 011， 010單片機(jī)就可以根據(jù)讀入的狀態(tài)判斷當(dāng)前應(yīng)該觸發(fā)的相應(yīng)主電路晶閘管的組號。 (4) 脈沖形成和放大 當(dāng) T4由截止變?yōu)閷?dǎo)通時(shí)，電容 C3放電產(chǎn)生負(fù)脈沖，使 T5管截止，從而使 T6導(dǎo)通產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，經(jīng)脈沖變壓器輸出。以 T1元件的觸發(fā)電路而言， Y端應(yīng)該接至 T2元件觸發(fā)電路的 X端，因?yàn)?T2元件比 T1元件滯后 60176。 二 、電平檢測電路 它的主要任務(wù)是將速度調(diào)節(jié)器和電流檢測器來的模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)字量，然后輸入到邏輯裝置中進(jìn)行運(yùn)算，以決定開 放哪一組 SCR，封鎖哪一組 SCR。 在邏輯裝置時(shí)，有兩種 上 述的電平檢測電路， 一 個(gè)為檢測轉(zhuǎn)矩極性鑒別器 SJB， 用來根據(jù)速度給定電 壓 的極性去決定開放或封鎖某一組 晶閘 管，使電動(dòng)機(jī)具有相 應(yīng)的 轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方向。 三 、 邏輯判斷電路 邏輯判斷的任務(wù)是根據(jù)兩個(gè)電平檢測器的輸出信號 UT和 UZ經(jīng)運(yùn)算后， 正確地發(fā)出切換信號 UF和 UR ， UF和 UR均有 1和 0兩種狀態(tài)，邏輯判斷真值如下表 ： （ 信號為 “ 1” 時(shí)開放脈沖， “ 0” 態(tài)時(shí)封鎖脈沖 ） UT UZ UF UR 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 四 、延時(shí)電路 在邏輯判斷電路發(fā)出切換指令 UF之 后 ， 必須經(jīng)過延時(shí)，這樣才能實(shí)現(xiàn)安廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 21 全換向，與 非 門的輸入端加 二 極管 VD和電容 C，就 可 使與非門的輸出由 1到 0的動(dòng) 作 獲得延時(shí)。 五 、聯(lián)鎖保護(hù) 聯(lián)鎖保護(hù) 可 避免 兩組晶 閘管同時(shí)處 于整 流狀態(tài)而造成短路的事故。在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器 ，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級聯(lián)接，即以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制可控硅整流器的觸發(fā)裝置。既發(fā)揮了轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器各自的作用，又避免了象單環(huán)系統(tǒng)那 樣兩種反饋互相牽制的缺陷，從而獲得了良好的動(dòng)態(tài)及靜態(tài)品質(zhì)。最后，將輸出參數(shù)輸出并控制發(fā)電機(jī)的 電壓 。 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 24 A T m e g a 1 6A T m e g a 8C P U 主 控 單 元鍵 盤 與 L E D 顯 示通 信 接 口P W M輸出電 壓 采 集電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 采 集電 流 采 集精密整流濾波放大光電隔離濾波放大開 關(guān) 量 輸 出移相觸發(fā)控制三相全控橋整流通 訊 設(shè) 備開 關(guān) 量 輸 入 圖 43 速度 調(diào)節(jié)裝置總體硬件框圖 一、 系統(tǒng)的主 電路 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主電路采用可控硅三相橋式全控整流電路，其應(yīng)用線路如圖 44所示。為此，在變壓器二次側(cè)并聯(lián)電阻和電容構(gòu)成交流側(cè)過電壓保護(hù)；在直流負(fù)載側(cè)并聯(lián)電阻和電容構(gòu)成直流側(cè)過電壓保護(hù)；在可控硅兩端并聯(lián)電阻和電容構(gòu)成可控硅關(guān)斷過電壓保護(hù)；并把快速熔斷器直接與可控硅串聯(lián)，對可控硅起過流保護(hù)作用。 三 、 系統(tǒng)抗干擾措施 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 25 本裝置所處的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，是弱電與強(qiáng)電設(shè)備，數(shù)字與模擬電路相互混雜的場合，此外它還需與工業(yè)現(xiàn)場中各類電器設(shè)備相配合 , 由于工業(yè)現(xiàn)場各種動(dòng)力設(shè)備不斷地起停運(yùn)行，使得現(xiàn)場環(huán)境惡劣，存在許多干擾源：系統(tǒng)本身噪聲干擾、電磁干擾、過壓干擾及環(huán)境干擾等。 硬件 抗干擾措施 ： 硬件抗干擾的設(shè)計(jì)硬件抗干擾設(shè)計(jì)的基本原則是：抑制干擾源，切斷干擾傳播路徑，提高敏感器件的抗干擾性能。 采用光電耦 合器。 (2) 干擾噪聲雖有較大的電壓幅值，但能量小，只能形成微弱電流，而光電耦合器 輸入部分的發(fā)光二極管是在電流狀態(tài)下工作的，即使干擾有很高的電壓幅值，但由于它不能給發(fā)光二極管提供足夠的工作電流從而能夠被抑制掉。因此，在硬件抗干擾措施的基礎(chǔ)上，采取軟件抗干擾技術(shù)加以補(bǔ)充。具體措施如下： 采用軟件看門狗，防止程序跑飛而陷入死循環(huán)。在對重要的電力參數(shù)進(jìn)行采集時(shí)，采用了中值法和加權(quán)平均法兩種數(shù)字濾波方式的結(jié)合，減少沖擊，使裝置性能更加穩(wěn)定，減少了裝置的誤動(dòng)率。自檢好故障自動(dòng)檢測，它對系統(tǒng)出現(xiàn)的軟、硬故障進(jìn)行自動(dòng)檢驗(yàn)并給予指示。 顯示器顯示“ P”時(shí)，可以從鍵盤上輸入 4 個(gè)十進(jìn)制表示的轉(zhuǎn)速信號，同時(shí)顯示在 LED 上。 起動(dòng)模塊流圖如圖 46 所示。 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 28 ? 在 090176。移相定時(shí)是通過定時(shí)器完成的，由電流 PID 調(diào)節(jié)器運(yùn)算得出的 ? 角移相時(shí)間存入定時(shí)器后，定時(shí)器開始工作，延時(shí)結(jié)束后，便可實(shí)現(xiàn)對主電路三相全控晶閘管的控制。另外二相全控橋式電路在任何時(shí)都必須有兩只晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，才能形成導(dǎo)通回路。 180176。 180176。段標(biāo)號 S=0 60176。 S=2 再將 ? 變換成 39。? 定時(shí)即可，定時(shí)的起點(diǎn)規(guī)定為各自然換相點(diǎn)，然后再根據(jù)段標(biāo)號 S 來確定要觸發(fā)的晶閘管。? 之間的關(guān)系為： 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 31 39。 = α 6 0 * s ?按 可 控 硅 觸 發(fā) 字 碼 表 與 邏 輯 判 斷 信 號 觸 發(fā) 相 應(yīng) 可 控 硅YNYN 圖 48 移相角計(jì)算流程圖 第四節(jié) 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 的 仿真 在工業(yè)設(shè)計(jì)中，通常采用仿真設(shè)計(jì)，仿真設(shè)計(jì)包括軟件仿真和硬件仿真。 在這一節(jié)中，采用美國 Mathworks 公司的 MATLAB 軟件中的 SIMULINK 仿真工具來進(jìn)行糖分離機(jī)數(shù)字雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與設(shè)計(jì)。 SIMULINK 是 MATLAB 軟件的擴(kuò)展。 在本節(jié)，首 先要建立糖分離機(jī)數(shù)字全閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，建立系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，然后用 SIMULINK 進(jìn)行仿真分析。 首先，利用 MATLAB 的控制工具來分析電流調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)參數(shù)，然后利用 SIMULINK 來防真系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 34 第五章 總結(jié) 本文在對雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種基于 ATmega單片機(jī)控制的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，設(shè)計(jì)中采用 ATmega16 做主機(jī)， ATmega8做從機(jī)，實(shí)現(xiàn)對電流、電壓 及轉(zhuǎn) 速 檢測 ，對速度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，滿足 糖廠的 生產(chǎn)調(diào)速需要，本系統(tǒng) 還 包括 鍵盤和 LED 顯示 功能實(shí)現(xiàn)人機(jī)交流。 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 35 主要參考文獻(xiàn)： [1] 馬潮 . 《 ATmega8 原理及其應(yīng)用手冊》清華大學(xué)出版社 20xx 年 [2] Intel公司 《 Intel外圍器件系列手冊之二》上?？茖W(xué)普及出版社 1994 [3] 孫涵芳 《 Intel16 位單片機(jī)》 北京航空航天大學(xué)出版社 1995 年 [4] 陳汝全 《電子技術(shù)常用器件應(yīng)用手冊》北京理工大學(xué)出版社 1991 年 [5] 潘新民、王燕芳 《單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 人民郵電出版社 1992 年 [6] 鄭瓊林、耿文學(xué) 《電力電子電路精選》電子工業(yè)出版社 1990 年 [7] 王慶林 《無功功率快速補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)探討》 第二版 1993 年 [8] 蘇文成 《工廠供電》 陜西機(jī)械學(xué)院 [9] 喬忠良 . 《全數(shù)字直流調(diào)速裝置及工程應(yīng)用》 .太原理 工大學(xué)學(xué)報(bào)， 20xx [10]姜孝華，張光昭 . 《數(shù)字式直流傳動(dòng)系統(tǒng)的專家智能控制》 .電氣傳動(dòng)自動(dòng)化， 1999 02 [11]黃俊 《半導(dǎo)體變流技術(shù)》 .機(jī)械工業(yè)出版社 1980 [12]侯崇升 《 現(xiàn)代調(diào)速控制系統(tǒng) 》 機(jī)械工業(yè)出版社 20xx [13]張克彥 《 AVR 單片機(jī)實(shí)用程序設(shè)計(jì)》 北京航空航天大學(xué)出版社 20xx [14]陳伯時(shí) 《 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) .北京 》 機(jī)械工業(yè)出版社， 1991 [15]張世銘 《 直流調(diào)速系統(tǒng) 》 武漢：華中理工大學(xué)出版社， 1988 [16] 李友善 《 自動(dòng)控制原理 》 北 京：國防工業(yè)出版社， 1987 [17] 王曉蘭，王慧中 《 單片機(jī)控制的直流 PWM 傳動(dòng)系統(tǒng) 》 電氣傳動(dòng)自動(dòng)化， 1997， 19(3)： 9～ 13 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 36 致 謝 衷心感謝海濤老師一個(gè)學(xué)期來的關(guān)心教導(dǎo)。 還有和我在一個(gè)工作室里的師兄師姐們，都給了我很多的支持和幫助。在此，感謝所有幫助過我的老師、同學(xué)、朋友！ 。更重要的是如何去收集處理我們所需要的資料。并為我們提供了 3 周的實(shí)習(xí)時(shí)間，再那兒，我學(xué)到了許多在書本上學(xué)不到的東西。 通過本次設(shè)計(jì)使我的知識體系得到了豐富與彌補(bǔ)，例如：對雙雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和電力拖動(dòng)有了比較 深入的了解，自學(xué)了 AVR 單片機(jī)的知識，初步學(xué)會了電路板的觀察和焊接，還初步學(xué)會了使用 Protel軟件繪制電路圖。 圖 412 帶速度 PID 的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性曲線 圖 413 為單神經(jīng)元 PID 的速度調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的防真波形。通過仿真分析不同的控制方法是否有性能的提高。在 SIMULINK中也加入了許多的 MATLAB 函數(shù)功能。 MATLAB軟件的誕生，使控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)問題變得簡單了 ，它為控制系統(tǒng)的設(shè)廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 32 計(jì)和仿真提供了強(qiáng)有力的工具，必將使傳統(tǒng)的方法產(chǎn)生一場變革。物理仿真常采用與實(shí)際系統(tǒng)相類似的物理模型進(jìn)行研究。? 計(jì)算流程圖如圖 48。），各相觸發(fā)脈沖的延時(shí)在時(shí)間上不會重疊。? +60， S=2 時(shí)， ? = 39。 S=1 120176。 0176。單片機(jī)軟件自動(dòng)對每相脈沖的分配劃分區(qū)間。 CPU 有 INTO 中斷啟動(dòng)定時(shí)器定時(shí)，定時(shí)器的初值由電流調(diào)節(jié)器通過并行口給定。 由前面的同步檢測電路可知，在一個(gè)電壓周期內(nèi)存有 6個(gè)同步控制信號，每個(gè)信號間隔 60176。 180176。 二、 PID 算法模塊 在圖 47給出增量式 PID 控制算法流程圖。同時(shí)，顯示器上顯示“ d”，提示鍵入轉(zhuǎn)動(dòng)方向。這里僅就程序中用到的開機(jī) EPROM自檢加以說明，檢驗(yàn)程序?qū)?EPROM 的第一個(gè)單元字節(jié)讀到工作單元中，然后依次與 EPEOM 的 后續(xù)字節(jié)相異或，直到與最后一個(gè)單元字節(jié)異或，使得 EPROM的校驗(yàn)結(jié)果為全“ 1”（“ FF”），工作單元檢驗(yàn)結(jié)果為 FFH，則說明 EPROM 內(nèi)容為正確，否則顯示器顯示 EPROM 出錯(cuò)。主程序作為后臺程序，電機(jī)運(yùn)行時(shí)，主程序一直在查詢電機(jī)是否進(jìn)入起動(dòng)模塊或停車處理。這種方法對于具有良好的抗偶然因素干擾的作用。包括指令冗余、軟件陷阱、監(jiān)視定時(shí)器等。 (4) 光電耦合器輸入回路與輸出回路之間分布電容極小，一般只有 0. 5 ～ 2pF，而且絕緣電阻很大，通常為 1011～ 1012 歐姆，因此回路一邊的干擾很難通過光電耦合達(dá)到另一邊。 光電藕合器的主要優(yōu)點(diǎn)是能有效地抑制尖峰脈沖及各種噪聲的干擾，從而使過程通道的信噪比大大提高。 充分考慮電源對單片機(jī)的影響，對主動(dòng)器件設(shè)置了各自獨(dú)立的電源。因此在整個(gè)系統(tǒng)的 構(gòu)成前后我們做了多方面的抗干擾工作， 以保障它的穩(wěn)定運(yùn)行。所以控制簡