【正文】 流變送器電壓過零比較 放大光電編碼器系統(tǒng)的總體框圖 圖 21 系統(tǒng)的總體框圖 xxx畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 10 3 數(shù)字直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字 PID控制 單片機(jī)控制的操作功能包括從控制對象中獲取各種信息，執(zhí)行反映控制規(guī)律 的控制算法，把計(jì)算結(jié)果以一定的形式傳送到行機(jī)構(gòu)或顯示報(bào)警裝置，實(shí)現(xiàn)操作人員 控制臺 單片機(jī)系統(tǒng)之間的聯(lián)系等。 與帶電流截止負(fù)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(fù)載電流小于Idm 時(shí)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，這時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主調(diào)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差。交流側(cè)電流通過電流互感器的作用，經(jīng)采樣， A/D 轉(zhuǎn)換連到單片機(jī)。 （ 2）恢復(fù)時(shí)間 vt 從階躍擾動開始，到響應(yīng)曲線到達(dá)并不再超出允許誤差帶所需的最短時(shí)間間隔段稱為恢復(fù)時(shí)間。 調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo) 控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)可分為跟隨性能指標(biāo)和抗擾性能指標(biāo)兩種。 xxx畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 6 （ 2）靜差率 s 當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載增加到額定負(fù)載時(shí)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落numn? 與理想空載轉(zhuǎn)速 0n 之比，稱為靜差率 s，表示為： （ 23） 顯然，靜差率是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)負(fù)載變化時(shí)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定程度，而且調(diào)速范圍和靜差率這兩項(xiàng)指標(biāo)并不是彼此孤立的，只有同時(shí)提示才 有意義。同時(shí)，由于電機(jī)的容量較大，又要求電流的脈動小。由于要求直流電壓脈動較小，故采用三相整流電路。通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置 GT 的控制電壓來移 動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變 dU ，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，且控制作用的快速性能好，提高系統(tǒng)動態(tài)性能。因此，調(diào)速系統(tǒng)以調(diào)壓調(diào)速為主，本設(shè)計(jì)采用調(diào)壓調(diào)速方式。此種方法使電動機(jī)從額定轉(zhuǎn)速向上變速，屬于恒功率調(diào)速方法，動態(tài)響應(yīng)慢，調(diào)速范圍小。 直流調(diào)速系統(tǒng)的控制方法的選擇 直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速的表達(dá)式如下： ??? ?e aC RIUn（ r/min） （ 21） 式（ 21）中： U—— 電樞電壓（ V）； aI —— 電樞電流（ A） 。 xxx畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 4 2 直流調(diào)速 系統(tǒng)理論研究和方案確定 本設(shè)計(jì)的主電路供電方案采用晶閘管三相全控橋整流電路，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)。由于微機(jī)具有較高的性價(jià)比，因此在工業(yè)生產(chǎn)過程和設(shè)備控制中得到了廣泛的應(yīng)用。在數(shù)字化系統(tǒng)中，除具有常規(guī)的調(diào)速功能外，還具有故障報(bào)警，診斷及數(shù)據(jù)采集和顯示等功能，同時(shí)，數(shù)字系統(tǒng)通常具有較強(qiáng)的通信能力和較強(qiáng)的抗干擾能力。直流調(diào)速系統(tǒng)是指人為地或自動地調(diào)節(jié)直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，以滿足控制系 統(tǒng)性能的要求。 直流調(diào)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。 隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)、自動控制理論的發(fā)展，電力電子器件、超大規(guī)模集成電路和傳感器的出現(xiàn)，電力拖動控制系統(tǒng)不斷向前發(fā)展。 調(diào)速系統(tǒng)的控制方案是依靠軟件程序來實(shí)現(xiàn)，軟件的模塊化結(jié)構(gòu)可以實(shí)時(shí)增加、更改、刪減應(yīng)用程序，當(dāng)時(shí)及系統(tǒng)變化時(shí)也可以徹底更新，軟件控制的這種靈活性大大增強(qiáng)了控制器對被控對象的適應(yīng)能力，使各種新的控制策略和控制方法得到實(shí)現(xiàn)。 在傳統(tǒng)的直流調(diào)速系統(tǒng)中，控制回路全部采用模擬電子器件，如晶體管、各種線性運(yùn)算電路等，雖然一定程度上滿足了生產(chǎn)過程的要求，但是因?yàn)樵谑褂弥幸资芡饨绺蓴_影響，線路復(fù)雜、通用性差，而且容易老化，控制系統(tǒng)的效果受到器件性能、溫度等不確定因素的影響，致使系統(tǒng)的運(yùn)行特性也隨之變化，故系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性及準(zhǔn)確性得不到保證，可靠性較差。由于直流電動機(jī)的電壓、電流和磁通的耦合較弱，使直流電動機(jī)具有良好的運(yùn)行性能和控制特性，能夠在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，啟動、制動性能良好，其在 20世紀(jì) 70年代以來一直在高精度，大調(diào)速范圍的傳動領(lǐng)域內(nèi)占據(jù)主導(dǎo)地位。as most functions are carried out by software,the rate of malfunction is ,as SCM works with digital signal,its control is flexible and its ability to antiinterference is very high. The paper is based on the theory of DC speed this paper， a 80C196KC SCM is used as the processor for the speed control system of DC motor. The kind of speed controller is PID and that of current controller is PI. It is also discussed in this paper how to analyze the math model of double close loop speed control system by analyzing the functions and characteristics of the speed controlling system for DC motor， and find out the proportion and integral factors of the current and voltage loop. Moreover， the system adopted digital speed measuring method to enhance the accuracy of speed control. Key words： DC motor。并且介紹了直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的功能和特性，分析了雙閉環(huán) PID 控制的 調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，確定了電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的比例和積分系數(shù)。xxx 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 全數(shù)字直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘要 近年來，自動化控制系統(tǒng)在各行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，而直流調(diào)速系統(tǒng)作為電力拖動系統(tǒng)的主要方式之一，在現(xiàn)代化生產(chǎn)中起著十分重要的作用。 本論文在直流調(diào)速系統(tǒng)理論研究的基礎(chǔ)上，以 80C196KC 單片機(jī)為控制核心，對雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采了用 PID 控制算法、電流調(diào)節(jié)器采用了 PI 算法，設(shè)計(jì)了一套全數(shù)字直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。the hardware is highly integrated,the number of the parts is sharply minimized。 Doubleclosedloopxxx 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 目 錄 1 緒論 ........................................................... 1 引言 ...................................................... 1 課題的背景 ................................................ 1 課題研究的目的和實(shí)際意義 ................................... 2 2 直流調(diào)速 系統(tǒng)理論研究和方案確定 .................................. 4 調(diào)速方案的選擇 ............................................ 4 電動機(jī)型號的選擇 ..................................... 4 直流調(diào)速系統(tǒng)的控制方法的選擇 .......................... 4 電動機(jī)供電方案的選擇 ................................. 5 調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo) ......................................... 5 調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)指標(biāo) ................................... 5 調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo) ............................... 6 2總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................. 7 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選擇 ......................................... 7 3 數(shù)字直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字 PID控制 .............................. 10 PID調(diào)節(jié)器的基本原理 ...................................... 10 PID調(diào)節(jié)器的數(shù)字化設(shè)計(jì) .................................... 11 位置式 PID算法 ........................................... 12 調(diào)速單元 PI參數(shù)的整定 ..................................... 15 直流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型 ................................ 15 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的分析 ....................... 17 比例、積分系數(shù)初值的確定 ............................ 18 4 主電路的設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 ......................................... 19 變壓器的設(shè)計(jì) ............................................. 19 變壓器二次側(cè)電壓 U2的計(jì)算 ............................ 19 一次、二次側(cè)相電流 I I2的計(jì)算 ....................... 20 xxx 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 變壓器容量的計(jì)算 .................................... 20 晶閘管型號的選擇 ......................................... 20 晶閘管的額定電壓 .................................... 20 晶閘管的 額定電流 .................................... 21 直流調(diào)速系統(tǒng)的保護(hù) ........................................ 21 過電壓保護(hù)和dtdu限制 ................................. 21 過電流保護(hù)和dtdi限制 ................................. 23 主電路及保護(hù)電路圖 ........................................ 23 5 數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ..................................... 25 控制模塊 ................................................. 25 同步信號電路 ............................................. 26 觸發(fā)脈沖輸出電路 ......................................... 29 顯示模塊 ................................................. 30 LCD液晶顯示簡介 .................................... 30 LCD接口設(shè)計(jì) ........................................ 33 速度給定電路 ............................................. 33 監(jiān)控電路的設(shè)計(jì) ........................................... 34 MAX813L芯片及其引腳 ................................. 34 硬件電路圖 .......................................... 35 通信接口設(shè)計(jì) ............................................. 36 RS232C通信接口標(biāo)準(zhǔn) ................................. 37 串口通信電路 ........................................ 37 脈 沖信號反饋模塊 ......................................... 38 6 數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ..................................... 40 采樣周期 T的選擇 ......................................... 40 主程序的設(shè)計(jì) ...............