【正文】 參數(shù)調(diào)整簡單明了。式子（61）的時域表達式可寫成 （62）其中，KP=Kpi為比例系數(shù)，KI=1/t為積分系數(shù)。第6章 控制系統(tǒng)軟件設計本調(diào)速系統(tǒng)的全部軟件包括主程序、子程序以及中斷處理程序，系統(tǒng)軟件設計主要采用模塊式結構設計。其Gs（s）由圖513求之，它實際上是速度環(huán)的控制對象。圖中KSF是對1000r/min時，若令USF= , 則KSF = /（1000r/min）= 0012。為了確保系統(tǒng)精度，在GLB(s)前面再串一個積分環(huán)節(jié)，則速度環(huán)被控對象結構圖如圖58所示。由于式(524)是矩陣方程，計算量大，為此設計一個專用程序，由已知A，B，Q，R陣求K陣。本系統(tǒng)設計穩(wěn)態(tài)運行為初態(tài)，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)到零時為平衡狀態(tài)，即當速度給定突然變?yōu)榱銜r尋找制動過程最優(yōu)控制律。但是此時速度反饋來不及跟上速度給定，即Ugn＞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Ugn＜Ufn時，ST才退出飽和限幅，這時才真正構成速度閉環(huán)，直到穩(wěn)態(tài)為止。圖56電流環(huán)采樣系統(tǒng)框圖則電流環(huán)閉環(huán)的脈沖傳遞函數(shù)為 （517）上式中DLT(z)為電流調(diào)節(jié)器的Z變換,為電流環(huán)控制對象的Z變換, 為調(diào)節(jié)對象和電流反饋傳遞函數(shù)積的Z變換, 即則有由上式可得特征方程為z4 – + z2 – z + = 0 （518）由計算機求解式（）的根為z1,2 = 177。 (510)(3) 電流調(diào)節(jié)器DLT(s)的求取為了使本系統(tǒng)電流環(huán)超調(diào)小,有好的動態(tài)性能,我們采用二階最佳來設計電流調(diào)節(jié)器。取TLF = 。 圖53 電流環(huán)結構圖由于突加給定階躍后，速度調(diào)節(jié)器輸出馬上達到飽和限幅值，電流環(huán)投入工作使電機電樞電流很快上升，相對電流來說，速度變化很緩慢。（dn/dt） (53)ID IFZ = （GD2 / 375 Cμ）圖51 單片機控制直流調(diào)速系統(tǒng)結構其中UGn為速度給定，UGi為電流給定，UFn為速度反饋，UGi為電流反饋，Uk為觸發(fā)器輸入信號，E為電動機反電勢，UDO為晶閘管整流電壓，ID為主回路電流。同步校正由80C31的定時器T0和外部中斷實現(xiàn)。每次把T△的補碼寫入T0中，在T0溢出時，轉(zhuǎn)到T0中斷處理程序，按脈沖分配表從P1口（～）輸出晶閘管觸發(fā)脈沖。因此，M/T法測速能適應的轉(zhuǎn)速范圍明顯大于前兩種，是目前廣泛應用的一種測速方法。在T法測速中，準確的測速時間Tt是用所得的高頻時鐘脈沖個數(shù)M2計算出來的，即Tt=M2/f0，則電動機轉(zhuǎn)速為高速時M2小，量化誤差大，隨著轉(zhuǎn)速的降低誤差減小，所以T法測速適用于低速段。所以M法測速只適用于高速段。把M1除以Tc就得到了旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖的頻率f1=M1/Tc,所以又稱頻率法。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)，一般多采用四倍頻電路。為了獲得轉(zhuǎn)速的方向，可增加一對發(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A和B的相位相差900，如圖46所示。絕對式編碼器常用于檢測轉(zhuǎn)角，若需得到轉(zhuǎn)速信號，必須對轉(zhuǎn)角進行微分處理。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。但這時，一方面成本將較高，另一方面計算將大大復雜，因為必須采用16位計算，所以在選型時應該多方面考慮。速度給定采用電位器輸入，它加到IN1上。寫入該地址，啟動A/D轉(zhuǎn)換器，通道地址由AAA0決定。在80C31的P3口上外接三個按鍵，一個為啟動/停止鍵，用于啟動或停止電機運轉(zhuǎn)；另兩個為顯示選擇鍵，一個用于控制顯示速度設定值，另一個用于控制顯示電流值，不按這兩個鍵時，顯示實際電機轉(zhuǎn)速。指令系統(tǒng)中設置了乘、除運算指令、數(shù)據(jù)查找指令和位處理指令等。它們能在幾微秒內(nèi)完成16位加法和乘法，并且有10位A/D轉(zhuǎn)換器、16位高性能多功能定時器系統(tǒng)，可完成調(diào)速系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計算、控制輸出等功能。為了方便起見，可建立一個脈沖分配表，如表41，它放于程序存儲器中。由它可算出對應于某一uk值的α值。對于數(shù)字調(diào)節(jié)器，要求對象為線性系統(tǒng)。交流電的一個周期（對頻率為50Hz為20ms）對應于3600，故600對應于10/3 ms。 控制算法設相鄰控硅之間觸發(fā)脈沖間距角為Δ。因此，在相對觸發(fā)方式時，應在一個周期內(nèi)用同步脈沖信號進行一次校正，以避免誤差的積累。所謂絕對觸發(fā)方法就是指觸發(fā)脈沖形成的時刻都直接取決于基準時刻點。相電壓曲線的交點t1～t6,就是晶閘管SCR1～SCR6的控制角起點。圖31 主電路及保護電路原理圖第4章 控制電路與單片機系統(tǒng)設計 晶閘管觸發(fā)控制電路設計 晶閘管觸發(fā)方法晶閘管三相全控橋式整流電路簡圖如圖41所示。額定電流可查得K=，ID(AV)=(~2)K Ii =(~2)**=可選用ZP型3A、700V的二極管?？赡嫦到y(tǒng)中限制環(huán)流電抗器（又稱均衡電抗器），電感量（單位為mH）的計算公式為：式中－計算系數(shù)，一般?。?；=－要求的環(huán)流值，通常取＝（3％～10％）（為直流電動機電樞電流）。一般無補償電動機取8～12，快速無補償電動機取6～8，有補償電動機取5～6。通常負載需要的只是直流分量，對電動機負載來說，過大的交流分量會使電動機換向惡化和鐵耗增加，引起過熱。1）算出電流連續(xù)的臨界電感量可用下式計算，單位mH。在容量較小系統(tǒng)中，也可把接晶閘管的導線繞上一定圈數(shù)，或在導線上套上一個或幾個磁環(huán)來代替橋臂電抗器。因此對晶閘管的電流上升率必須有所限制。因此作用于晶閘管的正相電壓上升率應有一定的限制?？焖偃蹟嗥骺梢园惭b在直流側(cè)、交流側(cè)和直接與晶閘管串聯(lián)。得 C=，R=100Ω。U1MA=（）UDC=() 230=414460V選MY31440/5型壓敏電阻。允許偏差+10％（242V）。 選?。?S=1~10KVA，=1~5，所以=3R≥ U22/S=1202/103=IC=2πfCUC106=2π5040106120106=106APR≥(34)IC2R=(34) （106）2=（）1013W選取電阻為ZB110的電阻。變壓器接法單相三相、二次Ｙ聯(lián)結三相二次Ｄ聯(lián)結阻容裝置接法與變壓器二次側(cè)并聯(lián)Y聯(lián)結D聯(lián)結Y聯(lián)結D聯(lián)結電容ＣＣ1/3C3CC電阻ＲＲ3R1/3RR本系統(tǒng)采用DY連接。以過電壓保護的部位來分，有交流側(cè)過壓保護、直流側(cè)過電壓保護和器件兩端的過電壓保護三種。故選晶閘管的型號為。此外，還需注意以下幾點：①當周圍環(huán)境溫度超過+40℃時，應降低元件的額定電流值。時整流電壓Ud0與二次電壓U2之比，即A=Ud0/U2；B延遲角為α時輸出電壓Ud與Ud0之比，即B=Ud/Ud0；ε——電網(wǎng)波動系數(shù)；1~——考慮各種因數(shù)的安全系數(shù)；根據(jù)設計要求，采用公式：由表查得 A=；取ε=；α角考慮10176。U2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。其硬件結構如圖21所示。得到過電流的自動保護。若采用轉(zhuǎn)速負反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)雖然可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，不過當對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，例如要求快速起制動，突加負載動態(tài)速降小等等，單閉環(huán)系統(tǒng)難以滿足要求，因為在單閉環(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)矩，在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，只有電流截止負反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的，但它只是在超過臨界電流值以后，靠強烈的負反饋作用限制電流的沖擊，并不能很理想地控制電流的動態(tài)波形，當電流從最大值降低下來以后，電機轉(zhuǎn)矩也隨之減少，因而加速過程必然拖長。并且晶閘管可控整流裝置無噪聲、無磨損、響應快、體積小、重量輕、投資省。在VM系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器給定電壓，即可移動觸發(fā)裝置GT輸出脈沖的相位，從而方便的改變整流器的輸出，瞬時電壓Ud。旋轉(zhuǎn)變流機組簡稱GM系統(tǒng)，適用于調(diào)速要求不高，要求可逆運行的系統(tǒng)，但其設備多、體積大、費用高、效率低、維護不便。最后進行軟件編程、調(diào)試以及計算機仿真。其控制軟件能夠進行邏輯判斷和復雜運算，可以實現(xiàn)不同于一般線性調(diào)節(jié)的最優(yōu)化、自適應、非線性、智能化等控制規(guī)律。由于以微處理器為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)硬件電路的標準化程度高，制作成本低，且不受器件溫度漂移的影響。特點是用單片機取代模擬觸發(fā)器、電流調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器及邏輯切換等硬件設備。變壓器調(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)電流機組，靜止可控整流器，直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器。根據(jù)本此設計的技術要求和特點選VM系統(tǒng)。因三相橋式全控整流電壓的脈動頻率比三相半波高，因而所需的平波電抗器的電感量可相應減少約一半，這是三相橋式整流電路的一大優(yōu)點。綜上選晶閘管三相全控橋整流電路供電方案。與帶電流截止負反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)相比，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負載電流小于Idm時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，這時，轉(zhuǎn)速負反饋起主調(diào)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差。綜上所述，本系統(tǒng)用一臺單片機及外部擴展設備代替原模擬系統(tǒng)中速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、觸發(fā)器、邏輯切換單元、電壓記憶環(huán)節(jié)、鎖零單元和電流自適應調(diào)節(jié)器等，從而使直流調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)全數(shù)字化。第3章 主電路設計與參數(shù)計算電動機的額定電壓為230V，為保證供電質(zhì)量，應采用三相減壓變壓器將電源電壓降低；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。在要求不高場合或近似估算時，可用下式計算，即：式中A理想情況下，α=0176。 一次、二次相電流II2的計算由表查得 KI1=, KI2=考慮變壓器勵磁電流得：S1=m1U1I1；S2=m2U2I2；S=1/2(S1+S2)；式中mm2 一次側(cè)與二次側(cè)繞組的相數(shù)；由表查得m1=3，m2=3S1=m1U1I1=3380= KVAS2=m2U2I2=3120= KVAS=1/2(S1+S2)=1/2（+）= KVA晶閘管實際承受的最大峰值電壓UTm，乘以（2～3）倍的安全裕量，參照標準電壓等級，即可確定晶閘管的額定電壓UTN，即UTN=（2～3）UTm整流電路形式為三相全控橋，查表得，則取選擇晶閘管額定電流的原則是必須使管子允許通過的額定電流有效值大于實際流過管子電流最大有效值，即 = 或 ==K考慮（～2）倍的裕量=（～2）K式中K=/（）電流計算系數(shù)。由表查得 K=，~2倍的裕量 取。正確的保護是晶閘管裝置能否可靠地正常運行的關鍵。對于三相電路，Ｒ和Ｃ的值可按下表換算。F的鋁電解電容器。選MY31220/5型壓敏電阻。因此，一般不采用阻容保護，而只用壓敏電阻作過電壓保護?！?。 電流保護快速熔斷器的斷流時間短，保護性能較好，是目前應用最普遍的保護措施。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，會使晶閘管誤導通。電流上升率：導通時電流上升率太大，則可能引起門極附近過熱，造成晶閘管損壞。限制和的電感，可采用空心電抗器，要求L≥（20～30）μH；也可采用鐵心電抗器，L值可偏大些。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)計算主要是電感量的計算。該脈動電流可以看成一個恒定直流分量和一個交流分量組成。根據(jù)本電路形式查得=所以==3）電動機電感量和變壓器漏電感量電動機電感量（單位為mH）可按