【正文】 同步信號(hào)的獲取方法有下面 兩 種： （ 1） 同步信號(hào)獲取方法一是用圖 52 所示電路中最后一個(gè)異或門輸出的脈沖送到單片機(jī)的外部中斷引腳，實(shí)現(xiàn)每 。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 25 80C196KC的主要技術(shù)特點(diǎn)如下： （ 1） 16K字節(jié)片內(nèi) EPROM； （ 2） 448 字節(jié)寄存器陣列； （ 3） 寄存器 寄存器結(jié)構(gòu)； （ 4） 5個(gè) 8位 I/0口； （ 5） 全雙工串行口； （ 6） 16 位監(jiān)視定時(shí)器； （ 7） 4個(gè) 16 位軟件定時(shí)器； （ 8） 可動(dòng)態(tài)配置的八位或十六位總線寬度； （ 9） PWM(脈寬調(diào)制 )輸出； （ 10） HSI/HSO(高速輸入輸出 口 )； （ 11） 10/8位具有采樣保持的 A/D轉(zhuǎn)換器； （ 12） 28 個(gè)中斷源， 18 個(gè)中斷向量； （ 13） 可以采用 16MHz的晶振。所以為了防止 飽 和， 在 每個(gè)橋臂上串聯(lián)一 個(gè) 30μH 的電感。觸發(fā)電路不正?；蚴芨蓴_，使晶閘管誤導(dǎo)通，引起過電流。 選 R為 CZJD2型金屬化紙介質(zhì)電容器。 R≥ 2U 2/S=120 2/10 3 = 選取電阻為 ZB110的電阻。 不能從根本上消除過電壓的根源，只能設(shè)法將過電壓的幅值抑制到安全限度之內(nèi)，這是過電壓保護(hù)的基 本 思想。 ② 當(dāng)元件的冷卻條件低于標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，也應(yīng)降低元件的額定電 流值。 裕量， 則 B=cos ? = 則 110)~1(2 ???U, 取 2U =120V。為了滿足電流超調(diào)量。 進(jìn)而，我們可得直流電動(dòng)機(jī)的電壓和轉(zhuǎn)速間的傳遞函數(shù)為： 21/() 1eD m d mCWs T T s T s? ?? （ 314） 根據(jù)式 （ 314） 可以看出直流電動(dòng)機(jī)可以近似認(rèn)為具有兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)的系統(tǒng)。 顯然，上述離散化過程中，采樣周期 T必須足夠短，才能保證有足夠的精度。 將上式離散化為數(shù)字 PID，只要將式中 各項(xiàng)分別離散化就可以了，即為： )()( kTutu ? （ 34） )()( kTete ? （ 35） 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 12 ?? ? ?? ?? kjt kj jeTjTeTte 00 0 )()()( （ 36） T kekeT TkTekTedt tde )1()()()()( ?????? （ 37） 其中， T為采樣周期。 常規(guī) PID控制系統(tǒng)原理框圖如圖 31所示。系統(tǒng)構(gòu)成后，控制規(guī)律是反映單片機(jī)控制系統(tǒng)性能的核心。采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級(jí)聯(lián)接，這樣就可以實(shí)現(xiàn)在起動(dòng)過程中只有電流負(fù)反饋，而它和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋不同時(shí)加到一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入端，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，只靠轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不靠電流負(fù)反饋發(fā)揮主要的作用，這樣就能夠獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能。 （二）抗擾性能指標(biāo) （ 1）動(dòng)態(tài)降落 00maxc? 最大動(dòng)態(tài)降落 maxc? 與原穩(wěn)態(tài)值 ?c 之比。 （ 1）調(diào)速范圍 D 生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速 maxn 和最低轉(zhuǎn)速 minn 之比稱為調(diào)速范圍 ，用字母 D表示，即 ninnnD max? （ 22） 其中 maxn 和 minn 一般指電機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速，對(duì)于少數(shù)輕載的機(jī)械，也可以用實(shí)際負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速 。 電動(dòng)機(jī)供電方案的選擇 在 VM系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器給定電壓，即可移動(dòng)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(shí)電壓 dU 。 改變電樞回路電阻的方法缺點(diǎn)很多，目前較少采用；弱磁調(diào)速調(diào)節(jié)范圍不大，往往與調(diào)壓調(diào)速配合使用。 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇 本次設(shè)計(jì)選用的電動(dòng)機(jī)型號(hào) Z232型，額定功率 ，額定電壓 110V，額定電流 46A，額定轉(zhuǎn)速 1500r/min， 勵(lì)磁電壓 220V。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的調(diào)速特性，可以平滑調(diào)速，調(diào)速范圍廣，操作方便；過載能力大，能承受頻繁的沖擊負(fù)載 ，可以實(shí)現(xiàn)頻繁的無級(jí)快速起、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)，因而能夠滿足生產(chǎn)過程中自動(dòng)控制系統(tǒng)等各種不同場(chǎng)合的需要。 課題 研究 的 目的和 實(shí)際意義 數(shù)字化和 智能化已被公認(rèn)為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的 主要 發(fā)展方向， 在 直流 電機(jī) 調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用也已成為 發(fā)展 趨勢(shì)。同時(shí)，控制電路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)高度集成化、小型化，可靠性及低成本，以上技術(shù)的應(yīng)用，使得直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)大幅度提升，應(yīng)用范圍不斷地?cái)U(kuò)大，直流調(diào)速系統(tǒng)得到較大的發(fā)展。由于直流電動(dòng)機(jī)具有良好的機(jī)械特性和調(diào)速特性，調(diào)速平滑，方便，易于在大范圍內(nèi)進(jìn)行平滑調(diào)速，過載能力較大，能夠承受頻繁的沖擊負(fù)載，可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)快速制動(dòng)和反轉(zhuǎn)，能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)過程中的特殊運(yùn)行要求，因此直流調(diào)速系統(tǒng)至今仍然被廣泛用于自動(dòng)控制要求較高的生產(chǎn)過程，仍然是調(diào)速系統(tǒng)的主要形式 。the hardware is highly integrated,the number of the parts is sharply minimized。河南理工大學(xué)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(dòng)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(dòng)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。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。 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)?在使用中易受外界干擾影響 ，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。 隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù) 、電力電子技術(shù)、自動(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)不斷向前發(fā)展。 直流調(diào)速 系統(tǒng) 是指人為地或自動(dòng)地 調(diào)節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 ， 以滿足 控制系統(tǒng)性能的 要求 。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。 直流調(diào)速系統(tǒng)的控制方法的選擇 直流電動(dòng)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） 。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。由于要求直流電壓脈動(dòng)較小，故采用三相整流電路。 （ 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(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落 numn? 與河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 6 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 。 （ 2）恢復(fù)時(shí)間 vt 從階躍擾動(dòng)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。 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)表河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 8 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。隨著控制理論和單片機(jī)水平的不斷發(fā)展，單片機(jī)控制系統(tǒng)的功能日益 增強(qiáng) ，適用的控制規(guī)律也 越來越多 ， 如 PID 調(diào)節(jié)、史密斯 (Smith)預(yù)估控制、最優(yōu)控制、基于狀態(tài)空間模型的設(shè)計(jì)方法和基于輸入輸出模型的設(shè)計(jì)方法等。系統(tǒng)由模擬 PID控制器和被控對(duì)象組成。在上面離散化的過程中，采樣周期 T必須足夠短，才能保證有足夠的精度。為書寫方便，將 e(kT)簡(jiǎn)化表示成 e(k)，即省去 T。 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的分析 該系統(tǒng) 為 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) ， 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 33所示。 ? ? 5%，取電流環(huán)開環(huán)放大倍數(shù)為 1 z??? 電流調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)為 sRKK K???? （ 2） 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)選擇 2 0 .0 2 5 4onnIT T T? ? ??? ， 取 5 0. 12 7nn T s? ??? ， 即中頻寬 h=5，使 PI 調(diào)節(jié)器將轉(zhuǎn)速環(huán)校正為典型 II型系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)的跟隨行和抗干擾性。 電壓比 K=U1/U2=380/120=。 ③ 關(guān)鍵、重大設(shè)備，電流裕量可適當(dāng)選 的 大些。抑制過電壓的方法不外乎三種：用非 線性 元件限制過電壓的幅度；用電阻消耗產(chǎn)生過電壓的能量；用儲(chǔ)能元件吸收產(chǎn)生過電壓的能量。 （ 2）直流側(cè)過電壓保護(hù) 直流側(cè)保護(hù)可采用與交流側(cè)保護(hù)相同的方法，可采用阻容保護(hù)和壓敏電阻保護(hù)。 RP =fC 2mU 106? =50106120 210 6=10 6W 選 R為 20Ω 普通金屬膜電阻器， 。晶閘管過電流的保護(hù) 的常用 措施有快速熔斷器和硒堆保護(hù) 等 。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 23 主電路及保護(hù)電路圖 系統(tǒng)的 主電路 是 晶閘管三相全控橋 和直流電動(dòng)機(jī) ， 保護(hù)電路 采用了阻容吸收電路和快速熔斷器進(jìn)行保護(hù)。 可以看出， 80C196KC 不但具有豐富的硬件資源，而且運(yùn)行速度也大為提高。下面介紹具體方法。并通過觸發(fā)脈沖輸出電路將觸發(fā)脈沖分配輸出。 80C196KC 單片機(jī)是 Intel 公司推出的一款高性能的 CHMOS 16 位單片機(jī)，在其內(nèi)部“嵌入”了以 往被認(rèn)為是“外圍”設(shè)備的多種電路，包括：時(shí)鐘發(fā)生器、多功能 I/O 口、 A/D 轉(zhuǎn)換器、 PWM輸出口、串行口、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、監(jiān)視定時(shí)器、高速輸入輸出器、外設(shè)事務(wù)服務(wù)器等。 產(chǎn)生 電流上升率 過大的原因一般有：晶閘管導(dǎo)通時(shí)，與晶閘管并聯(lián)的阻容保護(hù)中的電容突然向晶閘管放電 ；交流電源通過晶閘管向直流側(cè)保護(hù)電容充電；直流側(cè)負(fù)載突然短路等 。晶閘管發(fā)生過電流的主要原因有以下幾種：負(fù)載端過載或者短路；牧歌晶閘管被擊穿短路，造成其它元件的過電流 。 得 C=， R=100Ω 。F 的鋁電解電容器。按照過電壓保護(hù)的部位來分，有交流側(cè)保護(hù)、直流側(cè)保護(hù)和元件保護(hù)。 此外，還需注意以下幾點(diǎn)： ① 當(dāng)周圍環(huán)境溫度超過 +40℃ 時(shí)，應(yīng)降低元件的額定電流值。 時(shí)整流電壓 0dU 與二次電壓 2U 之比，即 02/dA U U? ； B延遲角為 ? 時(shí)輸出電壓 dU 與 0dU 之比，即 0/ddB U U? ? —— 電網(wǎng)波動(dòng)系數(shù)； 1～ —— 考慮各種因數(shù)的安全系數(shù)；