【正文】 當(dāng)轉(zhuǎn)速為一特定值時(shí) ,負(fù)載從“ 0”（空載）狀態(tài)增加到電動(dòng)機(jī)的額定值時(shí)之間的差值（轉(zhuǎn)速降落） NnΔ 與理想空載轉(zhuǎn)速 0n 之比為靜差率 s ，見式（ 24）： 0nns NΔ= （ 24） 靜差率主要研究轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度的，靜差率隨負(fù)載變化而變化，它有關(guān)于機(jī)械特性的硬度 ,并且可知機(jī)械特性的硬度越高 ,靜差率就越小 ,轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度就會(huì)越高 [6]。如果額定轉(zhuǎn)速很低的靜差率都能達(dá)到系統(tǒng)的理想要求，那么額定轉(zhuǎn)速很高時(shí)的靜差率更能滿足設(shè)計(jì)要求，因此可得出結(jié)論：靜差率的選擇以最低速時(shí)的數(shù)值為準(zhǔn)。上升時(shí)間 、 超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間為階躍響應(yīng)跟隨性能指標(biāo)，下圖 23 反應(yīng)了典型的階躍響應(yīng)跟隨性能指標(biāo)。 (3) 調(diào)節(jié)時(shí)間 st 輸出量達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的 ? 5%(或 ? 2%)的范圍所需 要用的 時(shí)間稱為調(diào)節(jié)時(shí)間。動(dòng)態(tài)降落和恢復(fù)時(shí)間是動(dòng)態(tài)抗擾指標(biāo)的了兩大要素。 %或 (177。而在這幾種直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中尤其以雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)為主。雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖 24 所示。 圖 26 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 直流電動(dòng)機(jī)的傳遞函數(shù) 當(dāng)勵(lì)磁是額定的狀態(tài)下并且電樞電流也是連續(xù)的時(shí)候，電樞閉合電路的動(dòng)態(tài)平衡方程式為下式 （ 29） ： )(0 dtdITIREU dldd += (29) 對(duì)上面的式子進(jìn)行拉氏變換得下式 （ 210） ： )()()()(0 sIsRTsRIsEsU dldd ??+= (210) 而 RLTl =是 電樞 控制 回路的電磁時(shí)間常數(shù) ，單位為秒 (s)。 而失控時(shí)間是影響這個(gè) 滯后 作用的主要因素 。 如圖 27 所示，因此雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型也就一目了然 [11]。下圖31 表示增加濾波環(huán) 節(jié)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 [12]。在雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，晶閘管的滯后時(shí)間常數(shù) sT和電流反饋濾波時(shí)間常數(shù) oiT 一般都比電磁時(shí)間常數(shù) lT 小很多，所以可將兩者相加近似為一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)，我們?nèi)?oisl TTT += ，這樣，電流環(huán)是一個(gè)雙慣性環(huán)節(jié)，同理，轉(zhuǎn)速環(huán)可寫成)1()( += sTs KsW。電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和 ∑iT= sT + oiT =。 cilm sTT ?????? ? 1313，滿足條件。 其次由 節(jié)中給出的各個(gè)參數(shù)來確定時(shí)間常數(shù)。 檢測 電流環(huán) ， 條件 是：iI sTK ????? / ， 滿足簡化條件。即當(dāng) z=0 ， 空 載 啟 動(dòng)時(shí) 計(jì) 算。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 第 4章 用 Matlab 仿真雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 本課題中的雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真采用 Matlab 仿真軟件，我們以第 3 章中的工程設(shè)計(jì)方法為主，即采用控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方程為基礎(chǔ)，在 Simulink 仿真使用 Matlab 工具箱。 電流環(huán)的仿真模型 由表 41 可知道各個(gè)環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的系數(shù)，這里就以 節(jié)為例用Simulink 建立電流環(huán)仿真模型如下圖 41 所示。 圖 43 電流環(huán)無超調(diào)仿真結(jié)果 當(dāng) KT= 時(shí)，按照上面的計(jì)算方法重新計(jì)算可得 PI 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 ? ，在 這個(gè)電流回路有較大的超調(diào)，相應(yīng)的上升時(shí)間短。 從圖 44 你可以看到，當(dāng) KT = 1，電流超調(diào)量大，但上升時(shí)間短。在建 立 模 型的 時(shí)候 ， 深入分析，而后獲取 合適的模塊； 最后 進(jìn)行 仿真繪制 [16]。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 然而 利用轉(zhuǎn)速環(huán)的仿真模型在負(fù)載電流上再加上負(fù)載電流把結(jié)束時(shí)間設(shè)為 2s，此時(shí)是在空載穩(wěn)定運(yùn)行中突加負(fù)載的轉(zhuǎn)速和電流的響應(yīng)曲線圖，如圖 47 所示。 本章小結(jié) 首先本章主要簡單的介紹了一下系統(tǒng)的建模與參數(shù)的設(shè)置，并通過表格的形式將在仿真中應(yīng)用的參數(shù)列出 來， 最后本章又詳細(xì)的介紹了電流環(huán)的建模，設(shè)參，仿真及仿真結(jié)果分析。 圖 51 數(shù)字化雙閉環(huán)調(diào)速 系統(tǒng) 總體設(shè)計(jì)框圖 從圖中我們可以知道本設(shè)計(jì)是通過利用通信接口和鍵盤的輸入來控制從電流互感器經(jīng)整流濾波再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0809 轉(zhuǎn)換的數(shù)字電流信號(hào)，最后傳給單片機(jī)并在顯示器設(shè)備上顯示；同理，脈沖發(fā)生序列產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)經(jīng)可編程定時(shí) /計(jì)時(shí)器 Intel8253 的計(jì)數(shù)原理傳給單片機(jī)并在顯示器設(shè)備上顯示；晶閘管整流裝置也是經(jīng)過整流分壓濾波最后將直流電流信號(hào)傳給單片機(jī)。其中 18 引腳為 P1 口， 9 引腳為復(fù)位引腳， 1017 引腳為 P3 口， 1 19 引腳為時(shí)鐘電路的輸入輸出引腳， 20 引腳為接地引腳， 2128 引腳為 P2 口， 29 引腳 外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào) ， 30 引腳為地址選擇端， 31 引腳為開啟總中斷，低電平有效， 3239 引腳為 P0 口， 40 引腳為供電電壓引腳，下面就一些擁有特殊功能的引腳進(jìn)行簡單的介紹，如圖 52 所示。 4. P3 口 ： P3 口 內(nèi)部有上拉電阻，并且是 8 位的 雙向 I/O 口， P3 口也有特殊功能，如下表 51 所示。 8. XTAL1（ 19） ： 反向振蕩器 包括晶振 的輸入 端口 。它有很多功能，其主要功能有： ，可以與單片機(jī) AT89C51 直接相連； ，其中 ST 和 OE 為低電平； A、 B、 C 端口上來決定轉(zhuǎn)換哪一通道； 100ns 寬的正脈沖信號(hào)在 ST 端給出； EOC 信號(hào)來判定是否轉(zhuǎn)換完畢； EOC 為高電平時(shí)，給 OE 也高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)便能傳給單片機(jī)。 表 52 ADC0809 的通道選擇表 C B A 選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 Intel8253 的工 作原理 數(shù)字轉(zhuǎn)速表和數(shù)字觸發(fā)移動(dòng)可編程定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 Intel8253，在本系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，就需要雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速環(huán)要從作為轉(zhuǎn)速反饋檢測元件的主軸脈沖發(fā)生器上獲取轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)。 1. Intel8253 芯片有 24 個(gè)引腳，這是封裝在 Protel99se 雙列直插陶瓷殼里面，它的引腳和功能兼容 。可以知道這三個(gè)計(jì)數(shù)器彼此互相獨(dú)立，每個(gè)計(jì)數(shù)器都透過三個(gè)引腳與外部聯(lián)系，分別是時(shí)鐘輸入控制端CLK、門控信號(hào)輸入端 GATE、輸出端 OUT。當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖周期時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，計(jì)數(shù)就 作為 定時(shí) 器控制 [22]。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 結(jié)論 本論文深深的衡量了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，在對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，逐步建立了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 1. 首先本文先分析了一下數(shù)字化雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的國內(nèi) 外發(fā)展情況，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。 5. 最后本文又重點(diǎn)介紹了用單片機(jī)代替雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)，并分別 對(duì)其硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了細(xì)致的分析，對(duì)其實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制花費(fèi)了大量筆墨。然而再加上 Matlab 軟件仿真 可知：啟動(dòng)時(shí)，讓轉(zhuǎn)速外環(huán) 處于 飽和狀態(tài) ，電流內(nèi)環(huán)起主要作用， 使得雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的特性被直觀準(zhǔn)確的反應(yīng)出來，系統(tǒng)運(yùn)行 穩(wěn) 定 時(shí)， 這時(shí) 轉(zhuǎn)速 外 環(huán) 作為主要的結(jié)構(gòu) ， 用來反應(yīng)系統(tǒng)的工作狀況。在此向老師們表示最誠 摯的敬意。再次致以深深的謝意！ 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 參考文獻(xiàn) [1] 陳渝光．電氣自動(dòng)控制原理與系統(tǒng) [M]．北京；機(jī)械工業(yè)出版社，20xx:138148． [2] 常萬倉，杜翠靜．雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與仿真 [A]．第十三屆中國科協(xié)年會(huì)第 10 會(huì)場 — 節(jié)能減排戰(zhàn)略與測控技術(shù)發(fā)展學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集 [C]． 20xx [3] Zhao Yao,Ding Longhan． Intelligent control of parallel doubleloop DC motor speed control systems[J]． Proceedings of the 3thworld congress on Intelligent control and Automation， 20xx(7):112124． [4] 洪乃剛．《電力電子技術(shù)基礎(chǔ)》 清華大學(xué)出版社， 20xx： 第 1 版 [5] 陳伯時(shí)．電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) [M]．上海；機(jī)械工業(yè)出版社，第 4 版20xx： 1124． [6] 尹璐．速度與電流雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)分析 [J]．科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)， 20xx（ 7）： 170188． [7] 史國生．電氣控制與可編程控制器技術(shù) [M]．北京：化工工業(yè)出版社，20xx:158175． [8] 馬國偉，孫漢旭，賈慶軒，葉平等．無刷直流電動(dòng)機(jī)的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)．機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新． 20xx（ 6）： 6368． [9] 曲娟．微機(jī)控制雙閉環(huán)直流數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)，遼寧大學(xué)學(xué)報(bào)． 20xx（ 1）： 6688． [10] 范正翹．電力傳動(dòng)與自動(dòng)控制系統(tǒng) [M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 20xx:155170． [11] 邵雪娟，張井崗，趙志誠，等．雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的研究 [J] ．電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)， 20xx,30（ 1）： 6679． [12] ， ， ． PI Control System Analysis， Design， and Technology． IEEE． Trans． .IA， 20xx． 4(4) [13] 陳伯時(shí)．電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) [M]．上海：機(jī)械工業(yè)出版社，第 4 版20xx:6985． [14] 王沫然． Simulink4 建模及動(dòng)態(tài)仿真．電子工業(yè)出版社， 20xx:1730． [15] 周淵深．交直流調(diào)速系統(tǒng)與 Matlab 仿真 [M]．北京：中國電力出版社， 20xx： 131139． [16] 何正風(fēng)． MATLAB 動(dòng)態(tài)仿真實(shí)例教程．北京：人民郵電出版社，20xx． 10:103127． 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 [17] 王沫然． MATLAB 與科學(xué)計(jì)算 [M]．電子工業(yè)出版社， 20xx． 1:92106． [18] 加云崗，陳增錄．計(jì)算機(jī)控制的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J]．制造業(yè)自動(dòng)化 ,20xx(28)： 6369. 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