【正文】 ??? ? ；轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù) onT ，根據(jù)所用測速發(fā)電機(jī)紋波情況，取 sTon ? 。轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù) nT? 按小時(shí)間常數(shù)近似處理得，sssTKT onIn 0 1 7 0 7 ?????? 。 按照設(shè)計(jì)要求，將轉(zhuǎn)速環(huán) 校正成典型 II 型系統(tǒng)，選用 PI 調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)如式： ssKW nnnASR ?? )1( ?? 按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取 h=5，則 ASR 的超前時(shí)間常數(shù)為sshT nn 0 8 1 7 ???? ?? ，則轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益為：222222 1 7 62 1 ????????? ssThhKnN， ASR 的比例系數(shù)為： 32 7 3 )1( ????? ?????? ?? n men TRh TChK ? ? 檢驗(yàn)近似條件： 轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為 111 ?? ???? ssK N ?? ，電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為：,)3/1(/)3/1( 11 iI ssTK ???? ??? 滿足簡化條件。 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件： ,)3/1(/)3/1( 11onI ssTK ???? ??滿足近似條件。 校核 轉(zhuǎn) 速 超 調(diào) 量 ： 應(yīng) 該 按 照 ASR 退 飽 和 的 情 況 計(jì) 算 超 調(diào) 量 ，???????? ?? m nNbbbn TTnnzCCnnCC ))((2)( m a x*m a x ?? 2 % 12 ( 1500 )=%10%， 能滿足設(shè)計(jì)要求。 模擬轉(zhuǎn)速調(diào) 節(jié)器離散化 PI 調(diào)節(jié)器是電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中最常用的一種控制器，在微機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)中，當(dāng)采樣頻率足夠高時(shí)，可以先按模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器，然后再離散化，就可以得到數(shù)字控制器的算法，這就是模擬調(diào)節(jié)器的數(shù)字化 。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，考慮將電流環(huán)校正成典型 I 型系統(tǒng)，選用 PI 調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為： ssKsW nnnASR ?? 1)( ?? 其參數(shù)為： ?n? ； ?nK 將上式寫成積分形式為 ])(1)([)( dtteteKtu nnnnn ??? ?= ])(08 1)([ dttete nn ?? 電流環(huán)采樣周期由下式?jīng)Q定： sTT in ?? 取 msTn 10? 為電流環(huán)采樣周期，將式離散化，得 )()()( 1 jeTKkeKku ikjnnnnnn ???? ? 33 )()]1()([)1()()( keTKkekeKkukuku nn nnnnnnnn ?????????)()]1()([ kekeke nnn ???? )1()1()()( ????? kukekeku nnnn 這就是 轉(zhuǎn)速 調(diào)節(jié)器的離散化形式。 PI 調(diào)節(jié)器的參數(shù)直接影響著系統(tǒng)的性能指標(biāo)。在高性能的調(diào)速系統(tǒng)中，有 時(shí)僅僅靠調(diào)整 PI 參數(shù)難以同時(shí)滿足各項(xiàng)靜、動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。采用模擬 PI調(diào)節(jié)器時(shí)，由于受到物理?xiàng)l件的限制，只好在不同指標(biāo)中求其折衷。 而微機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的邏輯判斷和數(shù)值運(yùn)算能力，充分應(yīng)用這些能力，可以衍生出多種改進(jìn)的 PI 算法，提高系統(tǒng)的控制性能。 在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器中采用積分分離算法， 在微機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)中，把 P 和 I 分開。當(dāng)偏差大時(shí)，只讓比例部分起作用，以快速減少偏差；當(dāng)偏差降低到一定程度后，再將積分作用投入，既可最終消除穩(wěn)態(tài)偏差，又能避免較大的退飽和超調(diào)。 其控制算法如下： )1()1()()( ????? kukekeku nnnn ，當(dāng) ??)(ken 時(shí)； )()( keku nn ? ，當(dāng) ??)(ken 時(shí)。 這就是 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采用積分分離算法的離散化形式。 34 6 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 軟件部分分為主程序、 A/D 采樣程序、脈沖觸發(fā)程序、電流環(huán) PI 調(diào)節(jié)器程序、轉(zhuǎn)速環(huán) PI 調(diào)節(jié)器程序以及鍵盤顯示程序。 其中 A/D 采樣程序、脈沖觸發(fā)程序、鍵盤程序通過中斷方式實(shí)現(xiàn)的，電流環(huán) PI 調(diào)節(jié)器程序、轉(zhuǎn)速環(huán) PI 調(diào)節(jié) 器程序，顯示程序通過子程序模塊化設(shè)計(jì)的。 主程序設(shè)計(jì) 主程序主要用來完成系統(tǒng)的主要芯片的初始化，中斷的初始化等功能。為了方便本章程序的設(shè)計(jì)，現(xiàn)對單片機(jī)的 RAM 進(jìn)行分配，如表 61 所示。 主程序軟件框圖如圖 61 所示。 表 61 單片機(jī)內(nèi)部 RAM 分配 地址范圍 占用 字節(jié)數(shù) 用途 00H～ 1FH 32B 通用工作寄存器區(qū) 20H～ 2FH 16B 位尋址區(qū) 30H～ 3FH 16B 堆棧區(qū) 40H～ 55H 16B 采樣數(shù)據(jù)區(qū) /轉(zhuǎn)速換算數(shù)據(jù) 56H～ 5FH 10B 標(biāo)志數(shù)據(jù)存放區(qū) 60H～ 6FH 16B PI 運(yùn)算數(shù)據(jù)區(qū) 70H～ 73H 4B 顯示緩存區(qū)的 BCD 碼區(qū) 74H～ 75H 2B 顯示緩存區(qū)（存放轉(zhuǎn)速 值 ） 76H～ 7BH 6B 晶閘管 觸發(fā)脈沖表 35 開 始8 1 5 5 初 始 化中 斷 初 始 化脈 沖 表 初 始 化檢 查 ” 運(yùn) 行 “ 按 下 ？ N啟 動(dòng) A / D 轉(zhuǎn) 換 ， 鎖 定 I N 0 口 （ 轉(zhuǎn)速 給 定 ）Y數(shù) 據(jù) 讀 入 ， 存 到 R 0R 0 = 0 ？ Y置 α = 9 0 ? ， 開 放 中 斷啟 動(dòng) 采 樣 定 時(shí) 器 1調(diào) 用 顯 示 子 程 序 ， 等 待 中 斷 圖 61 主程序框圖 36 中斷服務(wù)程序 A/D 采樣程序 A/D 采樣程序采用定時(shí)采樣方式，由定時(shí)器 T1 中斷控制，其程序框圖如圖 62 所示 T F 1T 1 重 新 賦 予 計(jì) 數(shù) 初 值 ， 啟動(dòng) T 1置 采 樣 數(shù) 據(jù) 區(qū) 首 址指 向 0 通 道置 通 道 數(shù) 3啟 動(dòng) A / D 轉(zhuǎn) 換軟 件 延 時(shí)讀 取 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 果存 儲(chǔ) 數(shù) 據(jù) 到 采 樣 數(shù) 據(jù)區(qū)修 改 數(shù) 據(jù) 區(qū) 指 針置 采 樣 次 數(shù) 4采 樣 次 數(shù) 減 1采 了 4 次 ？指 向 下 一 通 道3 通 道 采 完 了 ？調(diào) 用 雙 閉 環(huán) 數(shù)字 P I 程 序NNY鍵 盤 是 否 在 設(shè) 定 狀 態(tài) ?給 定 轉(zhuǎn) 速 顯 示 標(biāo) 志 有 效 ？N模 擬 給 定 轉(zhuǎn)速 送 顯 示 緩存 區(qū)Y測 量 轉(zhuǎn) 速送 顯 示 緩存 區(qū)N鍵 盤 給 定 確 認(rèn) 了 嗎 ？ 鍵 盤 設(shè) 定 值 送顯 示 緩 存 區(qū)Y模 擬 給 定 值 送 入 P I 運(yùn)算 的 轉(zhuǎn) 速 給 定 單 元鍵 盤 給 定 值 送 入 P I 運(yùn)算 的 轉(zhuǎn) 速 給 定 單 元Y N返 回修 改 采 樣 數(shù) 據(jù) 區(qū) 指 針采 樣 數(shù) 據(jù) 取 平 均 值Y 圖 62 A/D 采樣程序（定時(shí)器 T1 中斷服務(wù)程序） 37 脈沖觸發(fā)程序 脈沖觸發(fā)程序由 外部中斷 0、定時(shí)器 T0、定時(shí)器 T2 來完成此功能。外部中斷 0用來捕捉同步信號，定時(shí)器 T0 用來對 ? 角度計(jì)時(shí)，定時(shí)器 T2 用來對 60176。角度計(jì)時(shí)，其軟件框圖如圖 63 所示。 I E 0中 斷 入 口定 時(shí) 器 0 工 作 于 方 式 1 ， 并 置 計(jì)數(shù) T α 初 值啟 動(dòng) 定 時(shí) 器 0返 回T F 0取 出 脈 沖 表 地 址 為 M 單 元 脈 沖( 第 1 組 ) ， 送 P 1 口置 T 2 工 作 于 方 式 1返 回置 T 2 計(jì) 數(shù) 初 值 為 T 6 0 ? 的 計(jì) 數(shù) 初值 , 并 啟 動(dòng) T 2 定 時(shí) 器 脈 沖 計(jì) 數(shù) 單 元 置 5 ， 脈 沖 表 地 址指 針 置 （ M + 1 )T F 2根 據(jù) 脈 沖 地 址 指 針 ， 取 出相 應(yīng) 單 元 的 脈 沖 給 P 1脈 沖 計(jì) 數(shù) 值 減 1 ， 并 送 回 相 應(yīng) 單元 保 存脈 沖 地 址 指 針 加 ， 并 送 回 相 應(yīng)單 元 保 存脈 沖 計(jì) 數(shù) 值 = 0 ?定 時(shí) 器 T 2 停 止 工 作置 T 2 計(jì) 數(shù) 初 值為 T 6 0 ? 的 計(jì) 數(shù)初 值 , 并 啟 動(dòng) T 2定 時(shí) 器 脈 沖 表 地 址 指 針 置 M返 回NY圖 63 脈沖觸發(fā)程序框圖 38 鍵盤處理程序 鍵盤程序采用外部中斷 1 和查詢方式共用的模式，當(dāng)有外部中斷 1 時(shí)，程序查詢哪個(gè)鍵按下，然后執(zhí)行相應(yīng)的按鍵功能，軟件 框圖如圖 64。 I E 1讀 入 8 1 5 5 的 B 口 數(shù) 據(jù)判 斷 鍵 盤 哪 個(gè) 鍵 按 下 ？S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8將 鍵 盤 給定 確 認(rèn) 標(biāo)志 ， 置 成無 效將 鍵 盤 給定 確 認(rèn) 標(biāo)志 ， 置 成有 效轉(zhuǎn) 速 鍵 盤給 定 值 加1將 轉(zhuǎn) 速 鍵盤 設(shè) 定 標(biāo)志 ， 置 成有 效將 給 定 單元 清 零 此 時(shí) “ 運(yùn)行 ” 無 效給 定 顯 示有 效 ？給 定 顯示 ， 置成 有 效給 定 顯示 ， 置成 無 效NY將 P 1 口 置成 1 ， 停止 觸 發(fā) 脈沖 輸 出將 增 加 后的 轉(zhuǎn) 速 送入 顯 示 緩存 區(qū)轉(zhuǎn) 速 鍵 盤給 定 值 減1將 減 少 后的 轉(zhuǎn) 速 送入 顯 示 緩存 區(qū)將 轉(zhuǎn) 速 鍵盤 設(shè) 定 標(biāo)志 ， 置 成無 效返 回延 時(shí) 去 抖 動(dòng)圖 64 鍵盤程序軟件框圖 39 子程序設(shè)計(jì) 顯示子程序 本設(shè)計(jì)中顯示子程序?yàn)椴捎脛?dòng)態(tài)顯示方式， 就是一位一位地輪流各位顯示器，其軟件框圖如圖 65 所示。 開 始取 出 待 顯 示 數(shù) 據(jù)送 寄 存 器 R 2 R 3（ R 2 R 3 ） 除 以 1 0 0 0 ， 商 送顯 示 緩 存 區(qū) 的 千 位 字 節(jié) ，余 數(shù) 送 回 寄 存 器 R 2 , R 3（ R 2 R 3 ） 除 以 1 0 0 ， 商 送顯 示 緩 存 區(qū) 的 百 位 字 節(jié) ，余 數(shù) 送 回 寄 存 器 R 2 , R 3（ R 2 R 3 ） 除 以 1 0 ， 商 送 顯示 緩 存 區(qū) 的 十 位 字 節(jié) ， 余數(shù) 送 顯 示 緩 存 區(qū) 的 個(gè) 位 字節(jié)顯 示 緩 存 器 指 針 置 初 值 ，顯 示 緩 存 區(qū) 的 個(gè) 位 字 節(jié) 地址 → R 0掃 描 模 式 置 初 值R 3 ← 0 1 H8 1 5 5 C 口 ← R 3取 顯 示 數(shù) 據(jù) 查 表 轉(zhuǎn) 換 為 端數(shù) 據(jù) 碼 送 8 1 5 5 A 口延 遲 1 m s顯 示 緩 存 區(qū) 指 針 R 0 加 1 （ R 3 ） . 3 = 1 ?R 3 左 移 一 位N返 回Y圖 65 顯示程序框圖 40 電流環(huán) PI 調(diào)節(jié)器程序 電流環(huán)離散化形式： )()]1()([)1()()( keTKkekeKkukuku ii iiiiiiii ????????? )1()1()()( ????? kukekeku iiii ，其軟件框圖如圖 66 所示。 開 始NYNY返 回iii UUke ??*)(?0)( ?ke i取補(bǔ))( ke i)1()1()()()u 1i ?????? kukeKkeKKk iiPiIiPi（?)( FFHkui?Y)( kei)1()()()1()u i ?????? keKkeKKkuk iPiiIiPii（?00)( Hkui?NHkui00)( ?FFHkui?)(查 表 換 算 出 T α 值 ， 并 算 出 T α 初 值 ， 存 入相 應(yīng) 單 元)( kui存)1()( ?? kekeii)1()( ?? kukuii圖 66 電流環(huán) PI 調(diào)節(jié)器程序框圖 41 轉(zhuǎn)速環(huán) PI 調(diào)節(jié)器 其控制算法如下： )1()1()()( ????? kukekeku nnnn ，當(dāng) ??)(ken 時(shí)； )()( keku nn ? ，當(dāng) ??)(ken 時(shí)。 這就是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采用積分分離算法的離散化形式 開 始存返 回nnn UUke ???)(?0)( ?ke nNYYNNYYN)()( keke nn 取補(bǔ)，?)( ??ken)()( keKku nPnn ??)( ??ke nHkun00)( ?N?00)( Hkun?Y?)( F FHku n ?FF Hku n ?)()1()1()()()( ?????? kukeKkeKKkunnPnnInPnn)1()()()1()( ?????? keKkeKKkukunPnnInPnnn)1()( ?? kekenn)1()( ?? kukunn)( kun圖 67 轉(zhuǎn)速環(huán) PI 調(diào)節(jié)器程序框圖 42 結(jié) 論 本設(shè)計(jì) 利用