【正文】 )( （ 215） PI 調(diào)節(jié)器的傳函 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 和電流調(diào)節(jié)器 ACR 為了實(shí)現(xiàn)快速無(wú)靜差，可以將它們均設(shè)為比例積分控制規(guī)律，即兩個(gè)調(diào)節(jié)器的比例部分 P 能使控制作用迅速的被響應(yīng)，達(dá)到要求但有靜差，因此加上積分部分 I 來(lái)消除穩(wěn)態(tài)誤差。 圖 24 雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)圖 從圖 24 中可以看到， *nU 表示轉(zhuǎn)速外環(huán)的轉(zhuǎn)速給定電壓， nU 為轉(zhuǎn)速外環(huán)的轉(zhuǎn)速反饋電壓，兩者的差值 nU? 代表了轉(zhuǎn)速外環(huán)的偏差值作用于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 的輸入端，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 的比例放大和積分去靜差使得其輸出端變?yōu)殡娏髡{(diào)節(jié)器 ACR 的輸入給定電壓 *iU ， *iU 表示電流內(nèi)環(huán)的電流給定電壓，由電流互感器 TA 經(jīng)二極管轉(zhuǎn)化的電壓 iU 反向作用于電流調(diào)節(jié)器 ACR 的輸入端， iU 代表電流內(nèi)環(huán)的電流反饋電壓，它與電流內(nèi)環(huán)的電流給定電壓做差所得的值 iU? 作用于電流調(diào)節(jié)器 ACR 的輸入端，同樣經(jīng)過(guò)比例積分調(diào)節(jié)使得輸出端作為電力電子變換器 UPE 的輸入端，電力電子變換器 UPE 經(jīng)過(guò)變換可從直流電機(jī)中輸出轉(zhuǎn)速 n，最后轉(zhuǎn)速 n 與測(cè)速發(fā)電機(jī) TG 連接轉(zhuǎn)換為電壓的方式給到轉(zhuǎn)速外環(huán)，如此形成循環(huán)，構(gòu)成閉合回路 [9]。2%)范圍之內(nèi)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間我們稱之為恢復(fù)時(shí)間 vt 。它 主要反映的 是輸出量 在 調(diào)節(jié) 期間 的快慢 程度 。 3. 變壓調(diào)速系統(tǒng)中調(diào)速范圍 D、靜差率 s 和轉(zhuǎn)速降落 n? 之間的關(guān)系 在直流調(diào)速系統(tǒng)中，可認(rèn)為電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為最高轉(zhuǎn)速，該系統(tǒng)在最低速時(shí)的靜差率 s 見(jiàn)下式（ 25）： NNN nn nnns Δ+Δ=Δ=m i nm i n0 （ 25） 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 因此最低轉(zhuǎn)速 minn 為下式（ 26）： NNN ns snsnn ???????? 1m in (26） 而調(diào)速范圍 D 為 : minminmax nnnnD N== 將上面幾式聯(lián)立可得下式（ 27）： )1( sn snD NNΔ= （ 27） 由上式知，在一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)中，讓轉(zhuǎn)速降落一定，若靜差率 s 的值變小 ,調(diào)速范圍 D 也變小 [7]。 控制轉(zhuǎn)速的大小可以使調(diào)速性能發(fā)生變化。 本 論文 選 用 VM 系統(tǒng) ，因?yàn)?VM 系統(tǒng)應(yīng)用范圍較廣 。此法屬于有級(jí)調(diào)速，控制效率較低，而且平滑性較差，很軟的機(jī)械特性。今天，發(fā)達(dá)國(guó)家基本上已經(jīng)完全落實(shí)了數(shù)字化控制雙閉環(huán)。而在各個(gè)數(shù)字化調(diào)速系統(tǒng)中，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的控制使得制作成本特別低，結(jié)構(gòu)也非常簡(jiǎn)單。 因此希望輸入端只有 電流負(fù)反饋 作用，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋不作用。 PI control。 哈 爾 濱 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題 目： 數(shù)字化雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院、 系： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 系 主 任： 年 月 日 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 數(shù)字化雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 直流調(diào)速系統(tǒng)是交流調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)，雖然交流調(diào)速系統(tǒng)在現(xiàn)今發(fā)展迅猛，但是直流調(diào)速系統(tǒng)憑借著控制特性良好的優(yōu)點(diǎn)仍然是電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的最主要方式。 Speed regulation。 如果想要得到電流為最大值的恒流系統(tǒng)，而且要實(shí)現(xiàn)在很短的時(shí)間內(nèi)快速啟動(dòng)，可以 按照反饋 系統(tǒng)的 控制規(guī)律， 選取 電流負(fù)反饋就能 收獲恒定的電流 。 最后由于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的主要是以實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智能化為主，故經(jīng)過(guò)時(shí)間的洗禮，數(shù)字化直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)被大量的使用在各個(gè)領(lǐng)域。 國(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀 從 1980 年起，數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)在對(duì)全世界的公司影響非常深遠(yuǎn)，故直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展提高了很多；在國(guó)外，采用電 源換相的控制方式，而且特別采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)以及其他先進(jìn)的技術(shù)，受到國(guó)內(nèi)外各大電氣公司廣泛的應(yīng)用 [4]。 3. 改變電樞回路電阻 R 的控制方法。 3. PWM 脈寬調(diào)制交換器， 這種方法是 用 某一特 定直流或不可控 的整流電源 來(lái)供電的，然后通過(guò) PWM 生成 可 調(diào) 的電壓 ，然而元器 件 易受很多因素的影響，此系統(tǒng)在 中、小功率的系統(tǒng) 中受到歡迎 ?？梢愿鶕?jù)一些必要條件來(lái)選取最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。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)。 (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。 %或 (177。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。 而失控時(shí)間是影響這個(gè) 滯后 作用的主要因素 。下圖31 表示增加濾波環(huán) 節(jié)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 [12]。電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和 ∑iT= sT + oiT =。 其次由 節(jié)中給出的各個(gè)參數(shù)來(lái)確定時(shí)間常數(shù)。即當(dāng) z=0 ， 空 載啟 動(dòng)時(shí) 計(jì) 算。 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。 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。 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。 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(guò)利用通信接口和鍵盤(pán)的輸入來(lái)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(guò)整流分壓濾波最后將直流電流信號(hào)傳給單片機(jī)。 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。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(lái)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(lái)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)。 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 。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]。 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(guó)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)。然而再加上 Matlab 軟件仿真 可知：?jiǎn)?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(lái)，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(lái)反應(yīng)系統(tǒng)的工作狀況。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，2020:138148． [2] 常萬(wàn)倉(cāng)，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(guó)科協(xié)年會(huì)第 10 會(huì)場(chǎng) — 節(jié)能減排戰(zhàn)略與測(cè)控技術(shù)發(fā)展學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集 [C]． 2020 [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， 2020(7):112124． [4] 洪乃剛．《電力電子技術(shù)基礎(chǔ)》 清華大學(xué)出版社， 2020： 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2020： 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(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)， 2020（ 7）： 170188． [7] 史國(guó)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，2020:158175． [8] 馬國(guó)偉，孫漢旭，賈慶軒，葉平等．無(wú)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(kāi)發(fā)與創(chuàng)新． 2020（ 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)． 2020（ 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， 2020:155170． [11] 邵雪娟，張井崗，趙志誠(chéng)，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)， 2020,30（ 1）： 6679． [12] ， ， ． PI Control System Analysis， Design， and Technology． IEEE． Trans． .IA， 2020． 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2020:6985． [14] 王沫然． Simulink4 建模及動(dòng)態(tài)仿真．電子工業(yè)出版社， 2020:1730． [15] 周淵深．交直流調(diào)速系統(tǒng)與 Matlab 仿真 [M]．北京：中國(guó)電力出版社， 2020： 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，2020． 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， 2020． 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 ,2020(28)： 6369. [19] 陳海晏． 51 單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020： 1034． [20] Bimal K Bose． Modern Power Electronics and AC Drives[M]． Beijing：Press of Machinery Industry， 2020： 144156． [21] 孫和平，楊寧．單片微機(jī)原理與接口技術(shù) [M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2020： 5667． [22] 尹建華，張惠群．微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù) [M]．北京：高等教育出版社， 2020:135150． 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 31 附錄 A 表 1 典型 I 型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)和頻域指標(biāo)與參數(shù)關(guān)系 參數(shù)關(guān)系KT 阻尼比 ξ 超調(diào)量 σ 0% % % % % 上升時(shí)間rt 峰值時(shí)間pt 相角穩(wěn)定裕度 γ ? ? ? ? ? 截止頻率cω 表 2 典型 II型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo) h 3 4 5 6 7 8 9 10 σ % % % % % % % % Ttr/ Tts/ k 3 2 2 1 1 1 1 1 表 3 典型 II型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系 h 3 4 5 6 7 8 9 10 bCCmaxΔ % % % % % % % % Ttm/ Ttv/ 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 32 附錄 B 英文文獻(xiàn) Abstract DC motor speed control principle, describes the speed control of PIC16F877 microcontroller as the main control device, by capturing module, parison module and in PIC16F877 singlechip analogtodigital conversion module will trigger circuit, and gives the program flow chart