【正文】 sTKsW Sss +≈ 1)( （ 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，20xx: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]． 20xx [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， 20xx(7):112124． [4] 洪乃剛．《電力電子技術(shù)基礎(chǔ)》 清華大學(xué)出版社， 20xx： 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20xx： 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)， 20xx（ 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，20xx: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． 20xx（ 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)． 20xx（ 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， 20xx: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)， 20xx,30（ 1）： 6679． [12] ， ， ． PI Control System Analysis， Design， and Technology． IEEE． Trans． .IA， 20xx． 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20xx:6985． [14] 王沫然． Simulink4 建模及動(dòng)態(tài)仿真．電子工業(yè)出版社， 20xx: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， 20xx： 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，20xx． 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， 20xx． 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 ,20xx(28)： 6369. 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