【正文】 .................................................................. 20 過電壓保護(hù)和dtdu限制 ..................................................................... 21 過電流保護(hù)和dtdi限制 ..................................................................... 22 主電路及保護(hù)電路圖 ................................................................................. 23 5 數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ........................................................................... 24 控制模塊 .................................................................................................... 24 同步信號電路 ............................................................................................ 25 觸發(fā)脈沖 輸出電路 .................................................................................... 27 顯示模塊 .................................................................................................... 29 LCD 液晶顯示簡介 .......................................................................... 29 LCD 接口設(shè)計(jì) .................................................................................. 32 速度給定電路 ............................................................................................ 32 監(jiān)控電路的設(shè)計(jì) ........................................................................................ 33 MAX813L芯片及其引腳 ................................................................. 33 硬件電路圖 ...................................................................................... 34 通信接口設(shè)計(jì) ............................................................................................ 35 RS232C通信接口標(biāo)準(zhǔn) .................................................................... 36 串口通信電路 .................................................................................. 36 脈沖信號反饋模塊 .................................................................................... 37 6 數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ........................................................................... 39 采樣周期 T 的選擇 .................................................................................... 39 主程序的設(shè)計(jì) ............................................................................................ 39 數(shù)字測速的軟件設(shè)計(jì) ................................................................................. 40 顯示模塊的軟件設(shè)計(jì) ................................................................................. 42 觸發(fā)脈沖的軟件設(shè)計(jì) ................................................................................. 44 同步中斷子程序 .............................................................................. 44 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 HSO中斷 服務(wù)程序流程 .................................................................... 45 轉(zhuǎn)速環(huán)計(jì)算子程序 .................................................................................... 46 電流環(huán)計(jì)算子程序 .................................................................................... 47 7 總結(jié)與展望 .......................................................................................................... 48 工作總結(jié) .................................................................................................... 48 研究展望 .................................................................................................... 48 致謝 ......................................................................................................................... 50 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 51 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 1 1 緒論 引言 按照拖動的電動機(jī)的類型來劃分，自動調(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。 數(shù)字化調(diào)速系統(tǒng) 通過數(shù)字控制器和數(shù)字觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)調(diào)速控制，從而達(dá)到預(yù)期的控制精度 和要求 。特別是采用微處理器和其他先進(jìn)技術(shù)，數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)具有越來越具有 優(yōu)良的控制性能，較高的精度和較強(qiáng)的抗干擾能力，在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。 隨著微電子技術(shù) ， 微處理器 以 及計(jì)算機(jī)軟件的 發(fā)展， 使調(diào)速控制的各種功能幾乎 全部 可通過微處理機(jī) ， 借助軟件來實(shí)現(xiàn) ,實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。 根據(jù)目前的發(fā)展 趨勢 ，展望未來，全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)必將向高性能 、高精度的方向發(fā)展， 朝著 調(diào)試手段更 加 先進(jìn)，控制、通訊功能更豐富的 方向 邁進(jìn)，尤其是它的 控制精度和平滑性 還可以得到進(jìn)一步的提高。 （ 2）減弱磁通調(diào)速。 （ 2） 靜止 變流裝置 ，例如，晶閘管可控整流器，以獲得可調(diào)直流 電壓， 采用 靜止 變流裝置又稱 VM 系 統(tǒng) 。晶閘管可控整流裝置無噪聲、響應(yīng)快、重量輕、投資省 ， 而且工作可靠，能耗小，效率高。 在調(diào)壓調(diào)速中，常以電機(jī)額定轉(zhuǎn)速 nom 為最高轉(zhuǎn)速，若在額定負(fù)載時轉(zhuǎn)速降為 nomn? ，則該系統(tǒng)的靜差率應(yīng)是最低轉(zhuǎn)速時的靜差率，即 min0nns nom?? （ 24） 于是 s nsnsnnnn nomnomnomnom ?????????? )1(m i n0m i n，而調(diào)速范圍為： minminmax nnnnD nom?? （ 25） 將 minn 代入上式得 )1( sn snD nomnom ??? （ 26） 對于同一調(diào)速系統(tǒng)，它的特性硬度或 nomn? 值是一定的，因此，由上式（ 26）可見，如果對靜差率要求越嚴(yán)，即要求 s越小時，系統(tǒng)能夠允許的調(diào)速范圍也越小。電機(jī)轉(zhuǎn)速通過光電脈沖轉(zhuǎn)換器的計(jì)數(shù)，再直接連到單片機(jī)。在動態(tài)性能方面，雙閉環(huán)系統(tǒng)在起動和升速過程中表現(xiàn)出很快的動態(tài)跟隨性，在動態(tài)抗擾性能上，表現(xiàn)在具有較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動，抗電網(wǎng)電壓擾動。 PID 控制器具有簡單而固定的控制形式，可以在很管得范圍內(nèi)保持較好的魯棒性，三種不同形式的控制作用組合起來跟隨被控對象的變化，可以減小動態(tài)誤差。 （ 2） 積分環(huán)節(jié) ： 主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。 dk 是微分系數(shù)， TTkk dpd /? . 位置式 PID 算法 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，使用的 是數(shù)字 PID控制器，數(shù)字 PID控制算法通常又分為位置式 PID控制算法和增量式 PID控制算法。 位置算法執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對象 圖 32 位置式 PID 控制系統(tǒng)原理圖 調(diào)速單元 PI 參數(shù)的整定 本 系統(tǒng)選用的控制對象 為 322?Z 直流電動機(jī)， 基本參數(shù)為： 額定功率為 NP =，額定電壓為 NU =110V，額定電流 NI =46A，額定轉(zhuǎn)速為N =1500rpm，電樞內(nèi)阻為 R=? ，電磁時間常數(shù)為 Td=，電勢常數(shù) eC = 5 /minVWb r? ， 機(jī)電時間常數(shù) MT =，三相橋式晶閘管整流器的滯后時間為 z? =，放大倍數(shù)為 SK =20，速度反饋系數(shù) ? = min/Vr? ， 速度反饋濾波時間常數(shù) ONT 為 ，河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 15 電流反饋系數(shù)， ? = 直流電 動 機(jī) 的數(shù)學(xué)模型 在電力拖動 自動 控制系統(tǒng)中，直流電動機(jī)通常以電樞電壓 作 為輸入量，以電動機(jī)轉(zhuǎn)速 作為輸出量。 對于速度閉環(huán)， PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)可以表示為 1() nnnnsW s K ? ? ?? （ 316） 式中 nK 調(diào)節(jié)器比例系數(shù)； n? 調(diào)節(jié)器時間常數(shù)。本設(shè)計(jì)采用的是直流電 動 機(jī)，故還 要 通過整流電路使之 轉(zhuǎn)換 成連續(xù)的直流電壓 。 結(jié)合 課題提供的參數(shù)，選擇適當(dāng)型號的晶閘管十分重要。設(shè)計(jì)晶閘管電路除了正確的選擇晶閘管的額定電壓、額定電流等參數(shù)外，還必須采取必要的過電壓、過電流保護(hù)措施。 （ 1） 交流側(cè)過電壓保護(hù) ： 本設(shè)計(jì)采用阻容保護(hù)，如 圖 41所示。允許偏差 +10％（ 253V）。 造成電壓上升率過大的原因一般有兩點(diǎn)：由電網(wǎng)侵入的過電壓；由于晶閘管換相時相當(dāng)于線電壓短路，換相結(jié)束后線電壓有升高，每一次換相都可能造成 過大。 交流側(cè)快速熔斷器的選擇 由 I2= 選取 RLS10 快速熔斷器，熔體額定電流 40A。 主回路晶軋管門極觸發(fā)脈沖輸出驅(qū)動電路速度給定程序存儲器顯示模塊電流反饋值測速脈沖信號同步中斷模塊路觸發(fā)脈沖 圖 51 基于 80C196KC 的直流電動機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 控制模塊 系統(tǒng)中的控制模塊主要負(fù)責(zé)完成數(shù)字 PI 算法的實(shí)現(xiàn)，電壓、電流 A/D 轉(zhuǎn)換與高速 I/O 掃描等功能是整個數(shù)字控制系統(tǒng)的核心，一般采用高性能的單片機(jī)構(gòu)成。 同步信 號電路 同步信號電路是數(shù)字 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的一個重