【正文】 長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)出版社，1998[15]陳治明。單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[M]。[3]王兆安?？傊?，通過(guò)本次設(shè)計(jì)不僅進(jìn)一步強(qiáng)化了專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還掌握了設(shè)計(jì)系統(tǒng)的方法、步驟等，為今后的工作和學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第二階段，ASR飽和，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒值電流給定作用下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，電流基本上保持不變，拖動(dòng)系統(tǒng)恒加速，轉(zhuǎn)速線形增長(zhǎng)。外部中斷INT0，完成同步校正的數(shù)據(jù)測(cè)量功能。當(dāng)電樞電流斷續(xù)時(shí)，晶閘管調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性和電流連續(xù)相比有明顯的差別，其動(dòng)態(tài)性能也發(fā)生兩項(xiàng)重要變化。而位置式算法必須要同時(shí)設(shè)積分限幅和輸出限幅。圖510速度環(huán)狀態(tài)反饋簡(jiǎn)化圖圖511 PI調(diào)節(jié)器加比例微分負(fù)反饋框圖比較圖510和圖511可得 （526）比較式(526)兩邊系數(shù)有：KP = , τ = , Tf = , 相應(yīng)速度調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 (527)比例微分反饋的傳遞函數(shù)為Gfn（s）= 1 + Tfs = 1 + (528)由式(527)可得到速度調(diào)節(jié)器的離散化方程和差分方程為 （529） （530）由式(528)可得比例微分反饋差分方程為Ufn（k）= USF（k）+ [USF（k） USF（k1）] （531）（3）速度環(huán)穩(wěn)定性分析考慮反電勢(shì)的影響,數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)框圖如圖512所示?？梢宰C明，當(dāng)系統(tǒng)完全能控是，即能控矩陣式(521)的秩為n時(shí)，問(wèn)題一定有解，[B ┊AB┊A2B┊┈┈An1B] （521）且為U*(t)=KX(t) （522）其中K = R1BTP （523）上式為狀態(tài)反饋陣，P是nn對(duì)稱(chēng)陣,它是Riccati代數(shù)方程PAATP+PBR1BTPQ=0 （524）的解。圖55 電流環(huán)最簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)圖其中, DLT(s)為電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù), GLS(s)電流環(huán)廣義控制對(duì)象。第5章 調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 對(duì)象的數(shù)學(xué)模型單片機(jī)控制直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖51所示。在這里，測(cè)速時(shí)間緣于編碼器輸出脈沖的周期，所以又稱(chēng)周期法。圖45 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器示意圖上述脈沖序列正確地反映了轉(zhuǎn)速的高低，但不能鑒別轉(zhuǎn)向。圖44 電流測(cè)量框圖如圖44所示，交流電流通過(guò)電流互感器變成0～5V電壓信號(hào)，經(jīng)整流和濾波后加到ADC0808的IN0上。對(duì)于用于軋機(jī)傳動(dòng)等要求響應(yīng)快、精度高的調(diào)速系統(tǒng)，一般需要使用16位的單片機(jī)，如Inter的MCS96或者M(jìn)otorola的M68HC16等。這樣，須把角度轉(zhuǎn)換成時(shí)間值。六個(gè)晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)镾CRSCRSCRSCRSCRSCR6，如圖42所示。根據(jù)本電路形式查得=所以==3）電動(dòng)機(jī)電感量和變壓器漏電感量電動(dòng)機(jī)電感量（單位為mH）可按下式計(jì)算式中 、n－直流電動(dòng)機(jī)電壓、電流和轉(zhuǎn)速，常用額定值代入；p－電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)；－計(jì)算系數(shù)。電流上升率：導(dǎo)通時(shí)電流上升率太大，則可能引起門(mén)極附近過(guò)熱，造成晶閘管損壞。因此，一般不采用阻容保護(hù)，而只用壓敏電阻作過(guò)電壓保護(hù)。正確的保護(hù)是晶閘管裝置能否可靠地正常運(yùn)行的關(guān)鍵。第3章 主電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算電動(dòng)機(jī)的額定電壓為230V，為保證供電質(zhì)量，應(yīng)采用三相減壓變壓器將電源電壓降低；為避免三次諧波電動(dòng)勢(shì)的不良影響，三次諧波電流對(duì)電源的干擾，主變壓器采用D/Y聯(lián)結(jié)。因三相橋式全控整流電壓的脈動(dòng)頻率比三相半波高，因而所需的平波電抗器的電感量可相應(yīng)減少約一半，這是三相橋式整流電路的一大優(yōu)點(diǎn)。由于以微處理器為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)硬件電路的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，制作成本低，且不受器件溫度漂移的影響。在VM系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器給定電壓，即可移動(dòng)觸發(fā)裝置GT輸出脈沖的相位，從而方便的改變整流器的輸出，瞬時(shí)電壓Ud。其硬件結(jié)構(gòu)如圖21所示。故選晶閘管的型號(hào)為。允許偏差+10％（242V）。因此作用于晶閘管的正相電壓上升率應(yīng)有一定的限制。通常負(fù)載需要的只是直流分量，對(duì)電動(dòng)機(jī)負(fù)載來(lái)說(shuō)，過(guò)大的交流分量會(huì)使電動(dòng)機(jī)換向惡化和鐵耗增加，引起過(guò)熱。圖31 主電路及保護(hù)電路原理圖第4章 控制電路與單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 晶閘管觸發(fā)控制電路設(shè)計(jì) 晶閘管觸發(fā)方法晶閘管三相全控橋式整流電路簡(jiǎn)圖如圖41所示。 控制算法設(shè)相鄰控硅之間觸發(fā)脈沖間距角為Δ。為了方便起見(jiàn)，可建立一個(gè)脈沖分配表，如表41，它放于程序存儲(chǔ)器中。寫(xiě)入該地址，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器，通道地址由AAA0決定。絕對(duì)式編碼器常用于檢測(cè)轉(zhuǎn)角，若需得到轉(zhuǎn)速信號(hào)，必須對(duì)轉(zhuǎn)角進(jìn)行微分處理。所以M法測(cè)速只適用于高速段。同步校正由80C31的定時(shí)器T0和外部中斷實(shí)現(xiàn)。取TLF = 。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行為初態(tài)，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)到零時(shí)為平衡狀態(tài)，即當(dāng)速度給定突然變?yōu)榱銜r(shí)尋找制動(dòng)過(guò)程最優(yōu)控制律。圖中KSF是對(duì)1000r/min時(shí)，若令USF= , 則KSF = /（1000r/min）= 位置式PI調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)清晰，P和I兩部分作用分明，參數(shù)調(diào)整簡(jiǎn)單明了。首先檢查下速度給定UGn和速度反饋UFn是否為零或者小于某臨界值n0，若不為零系統(tǒng)正常運(yùn)行。在中斷返回前應(yīng)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)使中斷的上級(jí)程序正確可靠地恢復(fù)運(yùn)行。從仿真結(jié)果可以看出，它非常接近于理論分析的波形。同時(shí)在對(duì)硬件電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，鞏固了我的專(zhuān)業(yè)課知識(shí)，使自己受益匪淺。[2]徐維祥。單片微機(jī)控制技術(shù)[M]?？刂葡到y(tǒng)數(shù)字仿真[M]。北京電力電子技術(shù)[M]。高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)手冊(cè)[M]。[4]何立民。首先要感謝我敬愛(ài)的指導(dǎo)教師張教授在學(xué)術(shù)上的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求，在思想、學(xué)習(xí)和生活等各個(gè)方面的典范作用，在科研中創(chuàng)造的良好學(xué)術(shù)氣氛，在系統(tǒng)研究和調(diào)試過(guò)程中給予的及時(shí)幫助。轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR輸入端出現(xiàn)負(fù)偏差電壓，使它退出飽和狀態(tài)，進(jìn)入線性調(diào)節(jié)階段，使轉(zhuǎn)速保持恒定，實(shí)際仿真結(jié)果基本上反映了這一點(diǎn)。定時(shí)器T0中斷服務(wù)程序，它完成晶閘管觸發(fā)輸出和同步校正計(jì)算功能。當(dāng)電流斷續(xù)時(shí)情況不同，由于電感對(duì)電流的延緩作用已在一個(gè)波頭結(jié)束，平均電壓突變后，下一個(gè)波頭的平均電流便也立即隨電壓變化。在數(shù)字測(cè)速中，硬件電路只能對(duì)編碼器輸出脈沖起到整形、倍頻的作用，往往用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波。 453jz3 = z4 = 由此可見(jiàn),全部根都在單位圓內(nèi),所以系統(tǒng)是穩(wěn)定的。圖57求狀態(tài)反饋陣K程序框圖 速度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)（1） 速度環(huán)的狀態(tài)方程由圖55,再考慮加入給定濾波器（為了減少超調(diào)量）,則電流環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)為即Ki = , Ti = 。 把以上參數(shù)代入式（513）和式（514）可得: （515） Ck =Ck1+ （516）由式（515）和式（516）可立即作出程序框圖,由計(jì)算機(jī)求解。參數(shù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為:電動(dòng)機(jī)電樞電阻: RD=電動(dòng)機(jī)電樞電感: LD=電抗器電阻: RP=電抗器電感: LP=整流變壓器直流電阻: RT=整流變壓器電感: LT=單片機(jī)控制直流調(diào)速系統(tǒng)被控對(duì)象是直流電動(dòng)機(jī),由圖51可知: UDO E= IDRε+LεdID∕dt = Rε(ID+TDdID∕dt) (51)對(duì)式（51）取拉式變換得 ID(s) 1/Rε UDO(s) – E(s) TDs+1 (52)其中, Rε= RD+2 RT +RP +Rr, RR為晶閘管重疊角等效電阻。設(shè)高頻時(shí)鐘脈沖的頻率為f0，則準(zhǔn)確的測(cè)速時(shí)間Tt=M2/f0，而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為采用M/T法測(cè)速時(shí)，應(yīng)保證高頻時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)器與旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖計(jì)數(shù)器同時(shí)開(kāi)啟與關(guān)閉，以減少誤差，只有等到編碼器輸出脈沖前沿到達(dá)時(shí)，兩個(gè)計(jì)數(shù)器才同時(shí)允許開(kāi)始或者停止計(jì)數(shù)。采用簡(jiǎn)單的鑒相電路就可以分辨出方向。這時(shí)，四位LED上將顯示對(duì)應(yīng)于電位器輸入的速度給定值，可調(diào)整電位器至顯示值為所需的給定值。綜上，本系統(tǒng)采用Inter的MCS51中的80C31單片機(jī)。每隔3600來(lái)一個(gè)同步脈沖（取自線電壓uac的過(guò)零點(diǎn)），以此為基準(zhǔn)點(diǎn)。圖43 晶閘管觸發(fā)時(shí)刻(α=00)及觸發(fā)順序單片機(jī)在觸發(fā)晶閘管時(shí),根據(jù)電流控制器的輸出控制值uk，以同步基準(zhǔn)點(diǎn)位參考點(diǎn)，算出晶閘管控制角α的大小，再通過(guò)定時(shí)器按控制角的大小以及觸發(fā)順序，準(zhǔn)確地向各個(gè)晶閘管發(fā)出觸發(fā)脈沖。本設(shè)計(jì)中取=、=6所以==4）實(shí)際串入電抗器的電感量考慮輸出電流連續(xù)時(shí)的實(shí)際電感量：Ｎ在三相橋式電路中?。玻溆嚯娐房扇。?。限制，除在阻容保護(hù)中選擇合適的電阻外，也可采用與限制相同的措施，即在每個(gè)橋臂上串聯(lián)一個(gè)電感。3）閘管及整流二極管兩端的過(guò)電壓保護(hù) 查下表：阻容保護(hù)的數(shù)值一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定晶閘管額定電流/μA1020501002005001000電容/μF12電阻/Ω1008040201052抑制晶閘管關(guān)斷過(guò)電壓一般采用在晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護(hù)電路方法。Error! No bookmark name given. 阻容保護(hù) 即在變壓器二次側(cè)并聯(lián)電阻R和電容C進(jìn)行保護(hù)。一般可按下式計(jì)算，即：式中Udmax 整流電路輸出電壓最大值；nUT 主電路電流回路n個(gè)晶閘管正向壓降；C 線路接線方式系數(shù)；Usk 變壓器的短路比，對(duì)10～100KVA，Usk =～；I2/I2N變壓器二次實(shí)際工作電流與額定之比，應(yīng)取最大值。同時(shí)，由于電機(jī)的容量較大，又要求電流的脈動(dòng)小。本文介紹的是用一臺(tái)26KW的直流電動(dòng)機(jī)，8051單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)。靜止可控整流器又稱(chēng)VM系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來(lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變Ud，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，且控制作用快速性能好，提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。顯然靜特性?xún)?yōu)于單閉環(huán)系統(tǒng)。②當(dāng)元件的冷卻條件低于標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，也應(yīng)降低元件的額定電流值。錯(cuò)誤！未找到引用源。1） 交流側(cè)快速熔斷器的選擇I2= 選取RLS10快速熔斷器，熔體額定電流6A。式中 －與整流電路形式有關(guān)的系數(shù)，可由表查得；－最小負(fù)載電流，常取電動(dòng)機(jī)額定電流的5％～10％計(jì)算。RPL 為與電動(dòng)機(jī)配套的磁場(chǎng)變阻器，用來(lái)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流。對(duì)于單相電路，均使用絕對(duì)觸發(fā)方式。由于一般均用時(shí)間值來(lái)表示α，所以還需要對(duì)α轉(zhuǎn)換成時(shí)間值Tα。另外利用一片74LS374的多余輸出線，外接兩個(gè)LED發(fā)光管，一個(gè)用于顯示工作正常與否，它每隔1秒閃亮一次；另一個(gè)用于顯示是否處于運(yùn)行狀態(tài)。光電式旋轉(zhuǎn)編碼器是