計算機控制技術(shù)課程設(shè)計--數(shù)字雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)
2024-12-13 12:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 Id Ri Ci Ud + + R0 R0 Rn Cn ASR ACR LM GT V RP1 Un U*i LM M TG UPE MTGA/P/ 3ACTAAC RASRA/D_A/DD /A圖 13 數(shù)?；旌峡刂葡到y(tǒng) 第一章 數(shù)字雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)總體設(shè)計 3 MP LGD /PAC RASRU*n +P/D/ 3ACTAUiUnUcU*i_A/D主電路 微機控制電路 ~ U*n Un Ui U*i Uc 圖 14 數(shù)字電路控制系統(tǒng) MP LGD /PAC RASRU*n +P/D/ 3ACTAUiUnUcU*i_A/D ~ U*n Un Ui U*i Uc 數(shù)字控制電路 主電路 圖 15 微機電路控制系統(tǒng) 第二章 數(shù)字雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)硬件設(shè)計 4 第二章 數(shù)字雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 硬件設(shè)計 主電路設(shè)計 中小功率的可逆直流調(diào)速系統(tǒng)多采用橋式可逆 PWM 變換器，圖 41 為調(diào)速系統(tǒng)的主電路的原理圖，圖中的左半部分是由 6 個二極管組成的 整流器，采用不可控整流，把電網(wǎng)提供的交流電整流成直流電；中間部分是大電容濾波；右半部分是橋式 PWM 變換器。 圖 21 橋式可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路的原理圖 硬件電路結(jié)構(gòu)圖 微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖 22 所示，系統(tǒng)由主電路 、檢測電路 、 控制電路 、 給定電路 和 顯示電路組成 。 三相交流電源經(jīng)不可控整流器變換為電壓恒定的直流電源，再經(jīng)過直流 PWM 變換器的到可調(diào)的直流電壓，給直流電動機供電；檢測回路包括電壓、電流溫度和轉(zhuǎn)速檢測，其中 電壓、電流和溫度檢測由 A/D 轉(zhuǎn)換通道 變?yōu)閿?shù)字量送入微機 ， 轉(zhuǎn)速檢測用數(shù)字測速。 微機控制還具備故障檢測功能，對電壓、電流、溫度等信號進行實時監(jiān)測和分析比較，若發(fā)生故障立即采取措施，避免故障進一步擴大，并同時報警，以便人工處理。數(shù)字控制器是系統(tǒng)的核心，一般選用專為電機控制設(shè)計的單片微機，配以顯示、第二章 數(shù)字雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)硬件設(shè)計 5 鍵盤等外圍電路，通過通信接口與上位機或其他外設(shè)交換數(shù)據(jù)。這中微機芯片本身都帶有 A/D 轉(zhuǎn)換器、通用 I/O 和通信接口，還帶有一般微機并不具備的故障保護、數(shù)字測速和 PWM 生成功能，可大大簡化數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件電路。 圖 22 微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流 PWM 調(diào)速系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 控制電路的設(shè)計 調(diào)節(jié)器的設(shè)計 圖 23 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 U*n ? Uc IdL n Ud0 Un + ? + Ui WASR(s) WACR(s) Ks Tss+1 1/R Tl s+1 R Tms U*i Id 1/Ce + E 第二章 數(shù)字雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)硬件設(shè)計 6 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計 ： 根據(jù)設(shè)計要求并保證穩(wěn)態(tài)電流無差，可按典型 I型系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，因此可用 PI 型電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 WACR（ S） =Ki（τ is +1） /τ is Ki電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； τ i電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù) 。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計： 轉(zhuǎn)速環(huán)開 環(huán)傳遞函數(shù)應(yīng)共有兩個積分環(huán)節(jié)，所以應(yīng)該設(shè)計成典型 II 系統(tǒng)，系統(tǒng)同時也能滿足動態(tài)抗擾性能好的要求。 ASR 也應(yīng)該采用 PI 調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為： WASR（ s） = Kn（τ ns +1） /τ ns Kn轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； τ n轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。 圖 24 電流環(huán) 結(jié)構(gòu) 簡化圖 圖 25 轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)簡化圖 第二章 數(shù)字雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)硬件設(shè)計 7 計算機控制單元 三相過零檢測電路： 為了達到與電源電壓同步的目的，除了可以使用鎖相同步 電路 外，還可以實時檢測 電源電壓的過零點和頻率，根據(jù)過零點和頻率就可以跟蹤輸入的電源電壓的相位，實現(xiàn)同步輸入。 PWM 信號發(fā)生電路設(shè)計： 鐘電路是用來產(chǎn)生 AT89C51 單片機工作時所必須的時鐘信號， AT89C51 本身就是一個復(fù)雜的同步時序電路，為保證工作方式的實現(xiàn)， AT89C51 在唯一的時鐘信號的控制下嚴(yán)格的按時序執(zhí)行指令進行工作 ，時鐘的頻率影響單片機的速度和穩(wěn)定性。 圖 26 三相過零檢測電路 圖 27 PWM信號發(fā)生電路 第二章 數(shù)字雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)硬件設(shè)計 8 A/D 轉(zhuǎn)換接口電路 : ADC0809 是 8位逐次逼近性 A/D轉(zhuǎn)換器。帶 8個模擬量輸入通道，有通道地址譯碼鎖存器，輸出帶 三態(tài)數(shù)據(jù)鎖存器。啟動信號為脈沖啟動形式。 ADC0809內(nèi)部設(shè)有時鐘電路，故 CLK 時鐘需外部輸入，允許范圍 500KHz～ 1MHz,典型值為 66～ 73 個脈沖，大約 100～ 110 μ s。 電機驅(qū)動接口 電路 : 采用 L298N 驅(qū)動器，接受單片機的輸入信號并放大，驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)。 電源電路圖： 用 78 系列的芯片產(chǎn)生 5V電壓供給單片機使用，給單片機供電。 圖 210 A/D 轉(zhuǎn)換接口電路 圖 211 電機驅(qū)動接口電路 第二章 數(shù)字雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)硬件設(shè)計
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