【正文】 ,S2,S3分別組成 6個狀態(tài)，即 001， 101， 100， 110， 011， 010單片機就可以根據(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，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，因為 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)行運算，以決定開 放哪一組 SCR，封鎖哪一組 SCR。 在邏輯裝置時，有兩種 上 述的電平檢測電路， 一 個為檢測轉(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，使電動機具有相 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)兩個電平檢測器的輸出信號 UT和 UZ經(jīng)運算后， 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” 時開放脈沖， “ 0” 態(tài)時封鎖脈沖 ） 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，這樣才能實現(xiàn)安廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 單片機在糖廠直流調(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 作 獲得延時。 五 、聯(lián)鎖保護(hù) 聯(lián)鎖保護(hù) 可 避免 兩組晶 閘管同時處 于整 流狀態(tài)而造成短路的事故。在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器 ，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實行串級聯(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)電機的 電壓 。 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 單片機在糖廠直流調(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 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 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 單片機在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 25 本裝置所處的實驗環(huán)境，是弱電與強電設(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)場各種動力設(shè)備不斷地起停運行，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)計硬件抗干擾設(shè)計的基本原則是：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，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，減少了裝置的誤動率。自檢好故障自動檢測，它對系統(tǒng)出現(xiàn)的軟、硬故障進(jìn)行自動檢驗并給予指示。 顯示器顯示“ P”時，可以從鍵盤上輸入 4 個十進(jìn)制表示的轉(zhuǎn)速信號，同時顯示在 LED 上。 起動模塊流圖如圖 46 所示。 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 單片機在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 28 ? 在 090176。移相定時是通過定時器完成的，由電流 PID 調(diào)節(jié)器運算得出的 ? 角移相時間存入定時器后，定時器開始工作，延時結(jié)束后，便可實現(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都必須有兩只晶閘管同時導(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。? 定時即可，定時的起點規(guī)定為各自然換相點，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 單片機在糖廠直流調(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)計中，通常采用仿真設(shè)計，仿真設(shè)計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)行糖分離機數(shù)字雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與設(shè)計。 SIMULINK 是 MATLAB 軟件的擴展。 在本節(jié)，首 先要建立糖分離機數(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)器的動態(tài)參數(shù)，然后利用 SIMULINK 來防真系統(tǒng)的動態(tài)特性。 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 單片機在糖廠直流調(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)計一種基于 ATmega單片機控制的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，設(shè)計中采用 ATmega16 做主機， ATmega8做從機，實現(xiàn)對電流、電壓 及轉(zhuǎn) 速 檢測 ，對速度實時調(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 功能實現(xiàn)人機交流。 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 單片機在糖廠直流調(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》上海科學(xué)普及出版社 1994 [3] 孫涵芳 《 Intel16 位單片機》 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 《單片機微型計算機實用系統(tǒng)設(shè)計》 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 《無功功率快速補償裝置設(shè)計探討》 第二版 1993 年 [8] 蘇文成 《工廠供電》 陜西機械學(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， 20xx [10]姜孝華，張光昭 . 《數(shù)字式直流傳動系統(tǒng)的專家智能控制》 .電氣傳動自動化， 1999 02 [11]黃俊 《半導(dǎo)體變流技術(shù)》 .機械工業(yè)出版社 1980 [12]侯崇升 《 現(xiàn)代調(diào)速控制系統(tǒng) 》 機械工業(yè)出版社 20xx [13]張克彥 《 AVR 單片機實用程序設(shè)計》 北京航空航天大學(xué)出版社 20xx [14]陳伯時 《 電力拖動自動控制系統(tǒng) .北京 》 機械工業(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 《 單片機控制的直流 PWM 傳動系統(tǒng) 》 電氣傳動自動化， 1997， 19(3)： 9～ 13 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 單片機在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 36 致 謝 衷心感謝海濤老師一個學(xué)期來的關(guān)心教導(dǎo)。 還有和我在一個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 周的實習(xí)時間，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)計使我的知識體系得到了豐富與彌補，例如：對雙雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和電力拖動有了比較 深入的了解，自學(xué)了 AVR 單片機的知識，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 單片機在糖廠直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 32 計和仿真提供了強有力的工具，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際系統(tǒng)相類似的物理模型進(jìn)行研究。? 計算流程圖如圖 48。），各相觸發(fā)脈沖的延時在時間上不會重疊。? +60， S=2 時， ? = 39。 S=1 120176。 0176。單片機軟件自動對每相脈沖的分配劃分區(qū)間。 CPU 有 INTO 中斷啟動定時器定時，定時器的初值由電流調(diào)節(jié)器通過并行口給定。 由前面的同步檢測電路可知，在一個電壓周期內(nèi)存有 6個同步控制信號，每個信號間隔 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，顯示器上顯示“ d”，提示鍵入轉(zhuǎn)動方向。這里僅就程序中用到的開機 EPROM自檢加以說明，檢驗程序?qū)?EPROM 的第一個單元字節(jié)讀到工作單元中，然后依次與 EPEOM 的 后續(xù)字節(jié)相異或，直到與最后一個單元字節(jié)異或，使得 EPROM的校驗結(jié)果為全“ 1”（“ FF”），工作單元檢驗結(jié)果為 FFH，則說明 EPROM 內(nèi)容為正確，否則顯示器顯示 EPROM 出錯。主程序作為后臺程序，電機運行時，主程序一直在查詢電機是否進(jìn)入起動模塊或停車處理。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的影響，對主動器件設(shè)置了各自獨立的電源。因此在整個系統(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)定運行。所以控制簡