【正文】 北京：中國鐵道出版社， 1997 [17]xunminzhang。北京：水利電力出版社， 1979 [13]熊光楞。北京 :高等教育出版社，經(jīng)濟(jì)日報(bào)出版社， 1998。 [7]涂時(shí)亮，張友德。單片機(jī)應(yīng)用文集 [M]。北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx。 總之，通過本次設(shè)計(jì)不僅進(jìn)一步強(qiáng)化了專業(yè)知識，還掌握了設(shè)計(jì)系統(tǒng)的方法、步驟等，為今后的工作和學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在以往的數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速常用測速發(fā)電機(jī)來檢測，這種模擬測速方法的精度不夠高，在低速時(shí)更為嚴(yán)重，很難保障生產(chǎn)的高效、安全運(yùn)行，所以在本次設(shè)計(jì)中測速采用了目前較先進(jìn)的旋轉(zhuǎn)編碼器測速，即數(shù)字測速。第二階段， ASR 飽和，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒值電流給定作用下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，電流基本上保持不變，拖動系統(tǒng)恒加速，轉(zhuǎn)速線形增長。采用面向電氣原理結(jié)構(gòu)圖方法構(gòu)成的雙閉環(huán)系統(tǒng)仿真模型如圖 71所示。 外部中斷 INT0，完成同步校正的數(shù)據(jù)測量功能 。 圖 64 電流自適應(yīng)程序框圖 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 39 速度環(huán)中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì) 測速軟件包括捕捉中斷服務(wù)子程序（如圖 65 所示）和測速時(shí)間中斷服務(wù)子程序（如圖 66 所示）構(gòu)成，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷服務(wù)子程序中進(jìn)行到“測速允許”時(shí)，開放捕捉中斷，但只有到旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖前沿到達(dá)時(shí)，進(jìn)入捕捉中斷服務(wù)子程序，旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖計(jì)數(shù)器 M1 和高頻時(shí)鐘計(jì)數(shù)器 M2 才真正開始計(jì)數(shù)，同時(shí)打開測速時(shí)間計(jì)數(shù)器 T1，禁止捕捉中斷，使之不再干擾計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。首先檢查下速度給定 UGn 和速度反饋 UFn 是否為零或者小于某臨界值 n0，若不為零系統(tǒng)正常運(yùn)行。常有的數(shù)字濾波主要有三種，它們分別是算數(shù)平均值濾波、中值濾波和中值平均濾波。位置式 PI 調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)清晰， P 和 I 兩西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 34 部分作用分明，參數(shù)調(diào)整簡單明了。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 32 第 6 章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì)主要采用模塊式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 圖 58 速度環(huán)被控對象結(jié)構(gòu)圖 （ 2） 速度調(diào)節(jié)器的求取 引入狀態(tài)反饋后圖 58 可以畫成如圖 59 所示的框圖。 zLSG 為電流環(huán)控制對象的 Z變換 , )(39。 本系統(tǒng)電流調(diào)節(jié)器最大輸出電壓 UKm=,晶閘管最大輸出整流電壓為 UDO = 則 KSCR= =， 所以晶閘管傳遞函數(shù)為10 0 1 )( ???? ssS C RT S C RKsS C RG（ 58） （ 2） 電流反饋傳遞函數(shù) 電流反饋回路由交流互感器經(jīng)三相橋式整流及 T 型濾波構(gòu)成 ,一 般時(shí)間常數(shù)在 1∽ 2ms 之間。交流電源線電壓 Vac 經(jīng)變壓器變壓，穩(wěn)壓管削波后輸入比較器 LM339，比較器輸出再經(jīng)過光電隔離及反相后產(chǎn)生一個(gè)與 Vac 同相位的方波信號，輸出的方波信號加到 0INT 上，它置為調(diào)變觸發(fā)方式。其中利用 T1 作為定時(shí)器，計(jì)時(shí) Tc 時(shí)間產(chǎn)生中斷，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù) M1 由 口檢測，同一時(shí)間間隔的高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù) M2 由 口檢測，最后由轉(zhuǎn)速中斷程序完成轉(zhuǎn)速的測量等等。在一定的時(shí)間 Tc 內(nèi)測取旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 23 個(gè)數(shù) M1，用以計(jì)算這段時(shí)間內(nèi)的平均轉(zhuǎn)速，稱作 M 法測速。 圖 43 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器示意圖 上述脈沖序列正確地反映了轉(zhuǎn)速的高低，但不能鑒別轉(zhuǎn)向。不過模擬測速方法的精度不夠高，在低速時(shí)更為嚴(yán)重。 電流測量和速度給定值輸入 本系統(tǒng)使用 ADC0808 8 路 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，它的地址為 7FFFH。 80C31 單片機(jī)簡介 80C31 單片機(jī)屬于基本型的 51 系列單片機(jī)，它采用 HMOS 工藝，片內(nèi)集成有 8 位 CPU；片內(nèi)駐留 128 字節(jié)的 RAM 以及 21 個(gè)特殊功能寄存器；片內(nèi)還包括兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、一個(gè)全雙工串行 I/O口（ UART）、 32 條 I/O 線、 5 個(gè)中斷源和兩級中斷，尋址能力達(dá) 128K字節(jié)（其中程序存儲器 ROM 和數(shù)據(jù)存儲器 RAM 各 64K 字節(jié)）。 脈沖分配表 在觸發(fā)六個(gè)晶閘管時(shí)，要按照圖 43 的順序，依次發(fā)出控制信號。當(dāng)α由α k1 變?yōu)棣?k 時(shí)，應(yīng)有：Δ =α kα k1+600 在控制時(shí)，一般均使用單片機(jī)的定時(shí)器來完成觸發(fā)脈沖輸出。相對觸發(fā)方式是以前一觸發(fā)脈沖為基準(zhǔn)來確定后一觸發(fā)脈沖時(shí)刻，它用加長或縮短相鄰兩次觸發(fā)脈沖之間的間距來改變控制角，在穩(wěn)態(tài)時(shí)，這個(gè)間距等于 600，控制角α改變時(shí)，該間距應(yīng)相應(yīng)改變。在觸發(fā)時(shí)，采用雙脈沖觸發(fā)方式，每次兩組各有一個(gè)晶閘管導(dǎo)通。 可逆系統(tǒng)中限制環(huán)流電抗器（又稱均衡電抗器），電感量 TL （單位為 mH）的計(jì)算公式為：一般說來，均衡電抗器 raL 和平波電抗器 DL分設(shè)的方案比較經(jīng)濟(jì)，故采用較為普遍。 平波電抗器的計(jì)算 為了使直流負(fù)載得到平滑的直流電流，通常在整流輸出電路中西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 15 串入帶有氣隙的鐵心電抗器 dL ，稱平波電抗器。限制 dtdu/ 過大可在電源輸入端串聯(lián)電感和在晶閘管每個(gè)橋臂上串聯(lián)電感，利用電感的濾波特性，使 dtdu/ 降低。電容耐壓可選加在晶閘管兩端工作電壓峰值 mU 的 ～ 倍。F 的鋁電解電容器，選 MY31220/5 型壓敏電阻。 直流調(diào)速系統(tǒng)的保護(hù) 晶閘管有換相方便，無噪音的優(yōu)點(diǎn)。裕量，則 B=cosα =, ? ? VU 133~111 ~12 ???? 取 U2=120V。 綜上所述，本系統(tǒng)用一臺單片機(jī)及外部擴(kuò)展設(shè)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(yīng)調(diào)節(jié)器等，從而使直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。綜上選晶閘管三相全控橋整流電路供電方案。根據(jù)本此設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和特點(diǎn)選 VM 系統(tǒng)。與交流調(diào)速相比，直流電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，維護(hù)工作量大。實(shí)時(shí)控制結(jié)果表明，本數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電流和轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的恒速調(diào)節(jié)，并具有結(jié)構(gòu)簡單，控制精度高，成本低，易推廣等特點(diǎn)，而且各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)于模擬直流調(diào)速系統(tǒng)，從而能夠?qū)嶋H的應(yīng)用到生產(chǎn)生活中，滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。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(biāo)準(zhǔn)化程度高，制作成本低，且不受器件溫度漂移的影響。最后進(jìn)行軟件編程、調(diào)試以及計(jì)算機(jī)仿真。 第 2 章 系統(tǒng)方案選擇和總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................... 6 調(diào)速方案的選擇 .......................................................................................................6 系統(tǒng)控制對象的確定 ........................................................................................6 電動機(jī)供電方案的選擇 .............................................................................. 6 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 7 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選擇 ................................................................................................. 7 系統(tǒng)的工作原理 ............................................................................................ 9 第 3 章 主電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 ................................................................................. 10 整流變壓器的設(shè)計(jì) ................................................................................................10 變壓器二次側(cè)電壓 U2 的計(jì)算 ............................................................... 10 一次、二次相電流 I I2 的計(jì)算 .................................................... 10 晶閘管元件的選擇 .......................................................................................... 11 晶閘管的額定電壓 ..................................................................................... 11 晶閘管的額定電流 ..................................................................................... 11 直流調(diào)速系統(tǒng)的保護(hù) ..................................................................................... 12 過電壓保護(hù) .................................................................................................... 12 電流保護(hù) ....................................................................................................... 14 平波電抗器的計(jì)算 ..................................................................................... 14 勵磁電路元件的選擇 ...........................................................................................15 主電路及保護(hù)電路原理圖 .................................................................................16 第 4 章 控制電路與單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ....................................................................... 17 晶閘管觸發(fā)控制電 路設(shè)計(jì) ................................................................................17 晶閘管觸發(fā)方法 ......................................................................................... 17 控制算法 ........................................................................................................