【正文】 別送入觸發(fā)事件和時(shí)間返回置 輸出結(jié)束標(biāo)志位允許 中斷保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)位定時(shí)器T2 圖 56 同步中斷服務(wù)程序流程圖 ⑵ HSO 中斷服務(wù)程序流程 HSO 中斷分別由 F， L， R 時(shí)刻的 HSO 輸出命令引起。 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，總結(jié)出了數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)具有以下主要特點(diǎn)： (1)速度給定和測(cè)速采用數(shù)字化，能夠在很寬的范圍內(nèi)高精度測(cè)速，進(jìn)而擴(kuò)大了調(diào)速范圍，提高了速度控制的精度。 (5)數(shù)字控制裝置具有很強(qiáng)的通信功能，通過現(xiàn)場(chǎng)總線可以與工業(yè)控制系統(tǒng)的上沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第 六 章 總結(jié)與展望 33 位機(jī)聯(lián)機(jī)工作，并且可以對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、預(yù)警、故障診斷和數(shù)據(jù)采集。在以往的數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速常用測(cè)速發(fā)電機(jī)來檢測(cè)，這種模擬測(cè)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(cè)速采用了目前較先進(jìn)的旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)速，即數(shù)字測(cè) 速。同步中斷服務(wù)程序的主要任務(wù)是復(fù)位計(jì)數(shù)基準(zhǔn) T2，產(chǎn)生 A， B， C， D， E， F 時(shí)刻的 HSO 輸出信號(hào)，允許 HSO 中斷，置 A， B， C， D， E， F 輸出結(jié)束標(biāo)志，在 F 時(shí)刻產(chǎn)生 HSO 中斷。 PID 計(jì)算也是在軟件定時(shí)中斷子程序中完成的。 H S I 0 中 斷第 一 次記 下 當(dāng) 前 時(shí) 間作 為 初 始 時(shí) 間設(shè) 軟 件 計(jì) 時(shí) 器 1中 斷 時(shí) 間關(guān) H S I 0 中 斷 啟 動(dòng) H I S 數(shù) 據(jù) 有效 中 斷 返 回 記 下 時(shí) 間 值 作為 結(jié) 束 時(shí) 間 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 速 值 H S I 數(shù) 據(jù) 有 效 中斷計(jì) 數(shù) 變 量 M 增加 1返 回 圖 53 HSI0中斷 /HIS數(shù)據(jù)有效中斷 ⑷ 過了 T0 時(shí)間后，軟件定時(shí)器 1 產(chǎn)生中斷。當(dāng)定時(shí) T0 到時(shí)，開啟 HSI0 中斷，停止 1m 計(jì)數(shù)，等待 HSI0 的上升沿。 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第 五 章 數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 26 主程序完成實(shí)時(shí)性要求不高的功能，完成系統(tǒng)初始化后，實(shí)現(xiàn)鍵盤處理、刷新顯示、與上位計(jì)算機(jī)和其它外圍設(shè)備通信等功能。但采樣周期小，控制器占用 CPU 的時(shí)間就長(zhǎng)，增加了控制系統(tǒng)對(duì) CPU 的占用率。 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)； 表查可得 A=；取ε =； ? 角考慮 10176。 取 ziT ??? ， idT?? =， 使用 PI 調(diào)節(jié)器將電流環(huán)校正為典型 I 型系統(tǒng)。 當(dāng)磁通不變時(shí)，有 mdM CI? （ 312） 式中 mC 電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)，單位為 /N mA? 整理得到直流電機(jī) 的微分方程 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第 三 章 數(shù)字直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字 PID 控制 16 22 1d m m ded n d nT T T n Ud t d t C? ? ? （ 313） 式中 dT 電樞回路的電磁時(shí)間常數(shù)， dd dLT R?； mT 機(jī)電時(shí)間常 數(shù)，2375ddm e m e mJR G D RT C C C C?? ； 2GD 電力拖動(dòng)系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)動(dòng)部分折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： n電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。按照模擬 PID 算法的算式 (32)，現(xiàn)以一系列的采樣時(shí)刻點(diǎn) kT 代表連續(xù)時(shí)間 t，以和式代替積分，以增量代替微分，則可以作如下近似變換； ( 0,1, 2 )t kT k?? 000 ( ) ( ) ( )t tkjje t d t T e jT T e j??????? (34) ( ) ( ) [ ( 1 ) ] ( ) ( 1 )d e t e k t e k e k e kd t T T? ? ? ??? 式中 T采樣周期。 PID 調(diào)節(jié)器的數(shù)字化設(shè)計(jì) 在連續(xù)控制系統(tǒng)中，模擬調(diào)節(jié)器的 PID 控制規(guī)律為： 01 ( )( ) [ ( ) ( ) ]tpDId e tu t K e t e t d t TT d t? ? ?? （ 32） 或?qū)懗蓚鬟f函數(shù)形式 ( ) 1( ) (1 )() pDIUsG s K T SE s T S? ? ? ? （ 33） 式中 pK 比例系數(shù)； IT 積分時(shí)間系數(shù)； DT 微分時(shí)間常數(shù)。在控制理論不斷發(fā)展的今天，常規(guī) PID控制器仍然是過程控制中應(yīng)用最廣泛、最基本的一種控制器， PID 調(diào)節(jié)器的基本原 控制器最常用的控制規(guī)律是 PID控制。其中，最主要的任務(wù)是執(zhí)行控制算法。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選擇 若采用轉(zhuǎn)速負(fù)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(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，不過當(dāng)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求較高，例如要求快速起制動(dòng)，突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小等等，單閉環(huán)系統(tǒng)難以滿足要求，因?yàn)樵趩伍]環(huán)系統(tǒng)中不能完全按照需要來控制動(dòng)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(fù) 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(qiáng)烈的負(fù)反饋?zhàn)饔孟拗齐娏鞯臎_擊，并不能很理想地控制電流的動(dòng)態(tài)波形，當(dāng)電流從最大值降低下來以后，電機(jī)轉(zhuǎn)矩也隨之減少，因而加速過程必然拖長(zhǎng)。 ⑴ 隨性能指標(biāo) ?上升時(shí)間 rt 在典型階躍響應(yīng)跟隨過程中，輸出量從零起第一次上升到穩(wěn)態(tài)值 ?c 所經(jīng)過的時(shí)間。綜上選用晶閘管三相全控橋整流電沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 直流調(diào)速系統(tǒng)理論研究和方案確定 6 路供電方案。 ⑶ 脈寬調(diào)制交換器采用 PWM，用恒定直流或不可控整流電源供電， 利用直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器產(chǎn)生可變的平均電壓，因受器件各量限制，適用于中、小功率的系統(tǒng)。 ⑶ 改變電樞回路電阻 R。沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 直流調(diào)速系統(tǒng)理論研究和方案確定 4 第二章 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)。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)，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(dòng)裝置之一。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，軟件控沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 2 制的這種靈活性大大增強(qiáng) 了控制器對(duì)被控對(duì)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) 。 直流電動(dòng)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 ...................... 16 比例、積分系數(shù)初值的確定 ........................... 17 5 第四章 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 變壓器容量的計(jì)算 ................................. 20 晶閘管型號(hào)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 ................................. 24 第五章 數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ....................... 26 采樣周期 T 的選擇 ................................... 26 主程序的設(shè)計(jì) ...................................... 26 數(shù)字測(cè)速的軟件設(shè)計(jì) ................................. 28 顯示模塊的軟件設(shè)計(jì) ................................. 31 觸發(fā)脈沖的軟件設(shè)計(jì) ................................. 31 第六章 總結(jié)與展望 .................................... 34 工作總結(jié) ......................................... 34 研究展望 ......................................... 35 致謝 ............................................... 36 參考文獻(xiàn) ............................................ 36沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 1 第一章 緒論 引言 按照拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的類型來劃分，自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)可以分為直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)兩大類。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)。 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(duì)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)。 Doubleclosedloop 4 目 錄 第一章 緒論 .......................................... 1 引言 ............................................. 1 課題的背景 ........................................ 2 課題研究的目的和實(shí)際意義 ............................. 2 第二章 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(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇 .........................