【正文】 的重中之重，也是必要基礎(chǔ)。 其次 我要感謝幫助我的同學(xué)們，是你們的耐心指導(dǎo)才使我順利的完成此次論文，和他們一起討論相關(guān)的課題和解決設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，使我發(fā)現(xiàn)了自己在某些專業(yè)知識(shí)上的不足，使我的思路得到極大的開闊。通過(guò)與侯老師的溝通學(xué)習(xí)使我學(xué)到了許多寶貴的東西 ,使我獲益匪淺終生難忘。 4. 然后用 Matlab 仿真軟件對(duì)電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)（雙閉環(huán)）進(jìn)行仿真調(diào)試，為了達(dá)到最佳直觀清晰地效果，不斷地對(duì)其參數(shù)進(jìn)行修改。相信 數(shù)字控制系統(tǒng)在今后的發(fā)展中具有更高的發(fā)展前景。 表 53 控制功能表 CS RD WR A1A0 功能 0 1 0 00 寫計(jì)數(shù)器 0 0 1 0 01 寫計(jì)數(shù)器 1 0 1 0 10 寫計(jì)數(shù)器 2 0 1 0 11 寫控制字 0 0 1 00 讀計(jì)數(shù)器 0 0 0 1 01 讀計(jì)數(shù)器 1 0 0 1 10 讀計(jì)數(shù)器 2 0 0 1 11 無(wú)操作 1 X X XX 禁止使用 0 1 1 XX 無(wú)操作 2. Intel8253 芯片內(nèi)部有計(jì)數(shù)器 0、計(jì)數(shù)器 1 和計(jì)數(shù)器 2 三個(gè)計(jì)數(shù)器，他們的機(jī)構(gòu)功能相同，沒(méi)有什么差別。下表 52 為 ADC0809 的通道選擇表。 7. /EA/VPP(31) ： 當(dāng) /EA 為 低電平時(shí)， 此時(shí)為有效狀態(tài)，輸出(0000HFFFFH)，當(dāng) /EA 為 高電平時(shí)， 此時(shí)為無(wú)效狀態(tài) 。 我們知道 AT89C51 單片機(jī)有 40 個(gè)引腳。 由圖 47 可以看出當(dāng)在負(fù)載電流上再加電流時(shí)，得出直流電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)會(huì)受到額定電流的擾動(dòng)波影響 [17]。轉(zhuǎn)速環(huán)的 系統(tǒng)仿真分為三個(gè)步驟， 它們 分別是建 立系統(tǒng)的模 型 ，參數(shù) 的設(shè)定 ， 對(duì)其 仿真及 對(duì)其 仿真結(jié)果 的 分析。 同樣將結(jié)束時(shí)間設(shè)為 s， 電流環(huán)仿真結(jié)果如下圖 43 所示。 本章小結(jié) 本章主要介紹了雙閉環(huán)直流調(diào)速 系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì) ，并設(shè)置了電動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)，然后通過(guò)舉例用工程設(shè)計(jì)方法計(jì)算出電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)中 PI 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)，為下面對(duì)電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的仿真打下了基礎(chǔ)。 轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率 sK nN / ???? ?? 。電流反饋系數(shù) )(/0 4 NIVAV ??? ； 所以 ACR 的 比例系數(shù)為??s iIi K RKK ?= ?? ?? ， 電流截止頻率 ciω =，檢驗(yàn)晶閘管為 cis sT ????? / 9 60 0 1 13 1，滿足條件。 我們知道雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中的電流環(huán)的一個(gè)特別的作用是能夠在動(dòng)態(tài)過(guò)程中讓電樞電流不超過(guò)允許的最大值，故電流環(huán)一般被規(guī)劃為典型的 I 型系統(tǒng)，用 PI 調(diào)節(jié)器可以做到穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差；為了讓轉(zhuǎn)速環(huán)也做到穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，所以也運(yùn)用 PI 調(diào)節(jié)器，即加一個(gè)積分環(huán)節(jié)，但是轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)部的哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 電流環(huán)已經(jīng)有個(gè)積分環(huán)節(jié)，再加上一個(gè)共計(jì)兩個(gè)積分環(huán)節(jié)，就此轉(zhuǎn)速環(huán)規(guī)劃為 II 型系統(tǒng)。 將上述各傳遞函數(shù)以結(jié)構(gòu)圖的形式連接起來(lái)便得到了雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào) 速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖， 其中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器因?yàn)椴捎昧?PI 控制而能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，晶閘管整流裝置以近似為一階慣性環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 定快速的必要條件，再加上直流電動(dòng)機(jī)的傳遞函數(shù)，使得系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了雙閉環(huán)。 圖 25 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 從上文中我們不但可以知道雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是由兩個(gè)帶限幅作用的 PI 調(diào)節(jié)器串聯(lián)構(gòu)成，再者也了解了電流調(diào)節(jié)器 ACR 的最大給定電壓 *iU 受 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 的輸出限幅電壓 *imU 的限制，電力電子變換器UPE 的最大輸出電壓 dmU 由電流調(diào)節(jié)器 ACR 的輸出限幅電壓 cmU 決定，如圖 26 所示為雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)構(gòu)造圖 [10]。 直流調(diào)速系統(tǒng)工作原理 眾所周知，對(duì)于一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)具有多種調(diào)速系統(tǒng)方式，主要常用的有開環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、單閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和多閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。 2. 抗擾性能指標(biāo) 在穩(wěn)定運(yùn)行的系統(tǒng)中，加一個(gè)負(fù)擾動(dòng)量 F 使輸出量降低 ，得到輸出量由降低到恢復(fù)的過(guò)程就是系統(tǒng)抗擾過(guò)程。 1. 跟隨性能指標(biāo) 當(dāng) R(t)變化時(shí) ， C(t)跟隨系統(tǒng)變化。 可以用“調(diào)速范圍”和“靜差率”來(lái)衡量調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，下面就介紹一下這兩項(xiàng)指標(biāo)： 1. 調(diào)速范圍 D 在機(jī)械、生產(chǎn)上電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速 maxn 與最低轉(zhuǎn)速 minn 之比叫做調(diào)速范圍 ,用 D 表示，它們的關(guān)系見下式（ 22）： minmaxnnD= （ 22） 其中 maxn 是運(yùn)行到額定負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速， minn 是最低轉(zhuǎn)速。 為了讓 直流電壓 的波 動(dòng) 以 較小 的波形顯示 ，故采用三相整流電路。因此，本論文的調(diào)速系統(tǒng)采用調(diào)壓調(diào)速。 6. 數(shù)字化雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)：分別進(jìn)行電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)。 再加上計(jì)算機(jī)的操作和維護(hù)都非常方便快捷，使得數(shù)字化雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)在工程上的應(yīng)用又上了一個(gè)臺(tái)階。 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 是交流調(diào)速系統(tǒng)的 最基本知識(shí)，是交流的 基礎(chǔ)。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 III 目 錄 摘 要 ............................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................II 第 1 章 緒論 ........................................................................................................ 1 課題研究的背景和意義 ........................................................................... 1 直流調(diào)速系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 ........................................................... 2 國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀 ................................................................................ 2 國(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀 ................................................................................ 2 本文主要研究?jī)?nèi)容 ................................................................................... 2 第 2 章 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)理論和數(shù)學(xué)模型 ........................................................ 3 直流調(diào)速系統(tǒng)的控制方法的選擇 ........................................................... 3 調(diào)速系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) .................................................................. 4 調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo) .............................................................. 4 調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) .............................................................. 6 直流調(diào)速系統(tǒng)工作原理 ........................................................................... 7 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 ........................... 9 調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 .................................................................... 9 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 ............................................ 9 本章小結(jié) ................................................................................................. 11 第 3 章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì) ...................................................... 12 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)的選擇 ......................................................... 12 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方法 ................................................. 12 本章小結(jié) ................................................................................................. 14 第 4 章 用 Matlab 仿真雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) ................................................. 15 系統(tǒng)的建模和參數(shù)設(shè)置 ......................................................................... 15 電流環(huán)的系統(tǒng)仿真 ................................................................................. 15 電流環(huán)的仿真模型 .......................................................................... 15 電流環(huán)的仿真結(jié)果曲線 .................................................................. 16 電流環(huán)的仿真結(jié)果分析 ................................................................ 17 轉(zhuǎn)速環(huán)（雙閉環(huán)）的系統(tǒng)仿真 ............................................................. 17 轉(zhuǎn)速環(huán)（雙閉環(huán)）仿真模型 .......................................................... 17 轉(zhuǎn) 速環(huán)（雙閉環(huán)）的仿真結(jié)果 ...................................................... 18 轉(zhuǎn)速環(huán) (雙閉環(huán) )的仿真結(jié)果分析 ................................................... 19 本章小結(jié) ................................................................................................. 19 第 5 章 數(shù)字化雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) .............................................................. 20 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 IV 總體設(shè)計(jì)方案 ......................................................................................... 20 單片機(jī) AT89C51 的工作原理 ............................................................... 20 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0809 的工作原理 ...................................................... 22 可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 Intel8253 的工作原理 .......................................... 24 本章小結(jié) ................................................................................................