【正文】 RC 吸收電路及壓敏電阻過壓保護(hù)之外，還設(shè)置了過電流、過壓保護(hù)電路，由電流互感器與過電流檢測電路所捕捉的過電流信號負(fù)跳變被送至單片機(jī)的 INTO 口申請中斷，它具有最高優(yōu)先級，被響應(yīng)后再由軟件判斷是否要改變移相控制電壓，進(jìn)行封鎖三相觸發(fā)脈沖，并從 。如圖 所示為主電路中過流、過壓的檢測保護(hù)電路。INT0如圖 主電路中過流、過壓的檢測保護(hù)電路。 報(bào)警電路 當(dāng)過流、過壓時(shí)，則 。光電隔離電路輸出由低變高，繼電器 K1 動(dòng)作，電鈴響，同時(shí)，紅燈亮。圖 為聲光報(bào)警電路。R362KR3710K+15K1+5VR441kR451k（a ）R382KR3910K2CP12+15HRR4051+5V R46 1kR471k(b)圖 聲光報(bào)警電路 PID 調(diào)節(jié)模塊控制原理和有關(guān)的設(shè)計(jì)PID 控制算法有位置式和增量式之分，所謂增量式 PID 是指數(shù)字控制器的輸出只是控制量的增量△u(k)增量式 PID 控制算法 （41） 式中： ——積分系數(shù)；IPITK? ——微分系數(shù)。DP可以看出，由于一般計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用恒定的采樣周期 T，一旦確定 KP,KI,KD只要使用前 3 次測量值的偏差，即可求出控制增量。采用增量式算法時(shí)，計(jì)算機(jī)輸出的控制增量△u(k)對應(yīng)的是本次執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的增量。對應(yīng)閥門實(shí)際位置的控制量，即控制量增量的積累 u(k)=∑△u(k)需要采用一定的方法來解決，例如采用積累作用的元件來實(shí)現(xiàn)。而目前較多的是利用算式 u(k)=u(k1)+△u(k)，通過執(zhí)行軟件來完成。從圖 可以看出，就整個(gè)系統(tǒng)而言，位置式與增量式控制算沒有本質(zhì)的區(qū)別，兩者仍然全部由計(jì)算機(jī)承擔(dān)計(jì)算。增量式控制雖然只是在算法上做了一點(diǎn)改進(jìn)，卻帶來了不少的優(yōu)點(diǎn)：由于計(jì)算機(jī)只輸)]2()1(2)[)()]1()[)( ??????? kekekekuDIP ][??I出增量，所以誤動(dòng)作時(shí)影響小，必要時(shí)可增設(shè)邏輯保護(hù)；手動(dòng)/自動(dòng)切換時(shí)沖擊?。凰闶街胁恍枰奂?，只需記住四個(gè)歷史數(shù)據(jù)，即 e(k2)、e(k1)、e(k)和 u(k1)，占用內(nèi)存小，計(jì)算方便。圖 增量式 PID 控制原理增量式控制也有其不足之處：積分截?cái)嘈?yīng)大，有靜態(tài)誤差，溢出的影響大。因此，在選擇時(shí)不可一概而論，一般認(rèn)為在以晶閘管作為執(zhí)行器或在控制精度要求高的系統(tǒng)中，可采用位置式控制算法，而在以異步電動(dòng)機(jī)或電動(dòng)閥門作為執(zhí)行器的系統(tǒng)中，則可采用增量式控制算法。在RAM區(qū)中需要選擇適當(dāng)?shù)膯卧４娈?dāng)前的速度給定Vs，當(dāng)前實(shí)際轉(zhuǎn)速V i、以及當(dāng)前的和前兩次的速度偏差e i, ei1和e i2。在此基礎(chǔ)上PID算法的軟件編寫非常簡單。從上述公式中可以看到其中有K U, KP, KI, KD等參數(shù)是在系統(tǒng)調(diào)試后確定的，而且一旦調(diào)試完成后即不宜變動(dòng)，也不能因掉電而丟失。在模擬式的控制單元中，上述參數(shù)可以用電位器通過調(diào)試來設(shè)置。而在全數(shù)字化的控制單元中則需要通過人機(jī)接口(如鍵盤顯示裝置)來進(jìn)行設(shè)置。一旦調(diào)試設(shè)置完成，這些參數(shù)均應(yīng)存儲在NOVRAM或EEPROM的指定單元中。在PID調(diào)節(jié)程序啟動(dòng)時(shí)，程序到這些指定單元中去尋取有關(guān)參數(shù)。PID控制器的輸出U 1應(yīng)通過轉(zhuǎn)換而成為代表控制角A的計(jì)數(shù)值。我們知道晶閘管調(diào)壓環(huán)節(jié)是一個(gè)非線性環(huán)節(jié)，即控制角A與晶閘管調(diào)壓器的輸出電壓之間呈非線性關(guān)系。如果我們把這種關(guān)系制成一個(gè)對照表(lookup table)存儲起來，并且在軟件算法利用這個(gè)對照表，有可能使PID控制輸出與調(diào)壓器輸出電壓之間形成一個(gè)線性環(huán)節(jié)。 系統(tǒng)工作原理開機(jī)時(shí)合上電源，啟動(dòng)單片機(jī)，運(yùn)行程序。程序先初始化，然后進(jìn)入控制循環(huán)。系統(tǒng)采樣周期設(shè)為 5ms，每隔 5ms 采樣給定 UN 和轉(zhuǎn)速反饋 U 一次，將 UN 與 U 進(jìn)行比較，得到偏差△U，由△U 進(jìn)行 PID 運(yùn)算，求得 U1，再將 UN 和 U1 相加得到信號 U2，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后了輸入 89C52，然后再經(jīng)由 軟件 PID 調(diào)節(jié)處理后，輸出移相控制電壓數(shù)字量,再經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換后輸入觸發(fā)脈沖，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。啟動(dòng)的第一階段中，△U總是大于0，所以PID 運(yùn)算后，U 2不斷的上升直到飽和，使輸出電壓不斷上升，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不斷升高，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升超過給定轉(zhuǎn)速時(shí)，偏差△U變負(fù)，r(k) u(k)e(k) △u(k)PID增量控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對象PID運(yùn)算的結(jié)果獲得負(fù)的控制增量△U ，于是U 1減少，U 2減少，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降。經(jīng)反復(fù)調(diào)節(jié)，最后使電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行于給定轉(zhuǎn)速。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，U 2 減少，出現(xiàn)正的偏差△U ，經(jīng) PID 運(yùn)算獲得正的控制量△U，于是 U1 增大，使得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升，經(jīng)過不斷的調(diào)節(jié)，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速又回到給定值并穩(wěn)定運(yùn)行于給定值。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩減少時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升，U N 增大，出現(xiàn)負(fù)的偏差△U，經(jīng) PID 運(yùn)算獲得負(fù)的控制量△U，于是 U1 減少，使得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，經(jīng)過不斷的調(diào)節(jié)，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速又回到給定值并穩(wěn)定運(yùn)行于給定值。5 系統(tǒng)軟件的總體設(shè)計(jì)及流程圖系統(tǒng)軟件采用模塊式的設(shè)計(jì)原則，主干程序有:主程序、中斷保護(hù)程序和鍵盤中斷服務(wù)程序。其余是可被調(diào)用的子程序模塊，它們分別是: 啟動(dòng)子程序、鍵值處理子程序、PID程序和顯示子程序。下面分別介紹各模塊所實(shí)現(xiàn)的功能，并給出程序流程圖。 主干程序 主程序及流程圖系統(tǒng)上電復(fù)位后進(jìn)入運(yùn)行主程序。首先進(jìn)行初始化、傳遞工作參數(shù)，開中斷后進(jìn)入軟起動(dòng)。軟起動(dòng)結(jié)束后即進(jìn)入自動(dòng)調(diào)速的節(jié)電運(yùn)行工況，通過檢測給定與反饋量，計(jì)算出移相控制電壓，從而改變晶閘管導(dǎo)通角，以這樣的導(dǎo)通角觸發(fā)晶閘管，可達(dá)到隨負(fù)載大小變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出大小，從而達(dá)到節(jié)電運(yùn)行的目的。YN開始關(guān)觸發(fā)脈沖、關(guān)報(bào)警初始化、傳遞工作參數(shù)開中斷軟起動(dòng)調(diào)顯示子程序采樣給定與反饋量PID 子程序采樣周期到 主程序流程圖 中斷保護(hù)服務(wù)程序及流程圖 中斷保護(hù)服務(wù)程序流程圖 鍵盤中斷服務(wù)程序及流程圖鍵盤中斷服程序?qū)⑼瓿涉I盤輸入命令鍵值的讀取，然后將鍵值送89C52。 鍵盤中斷服務(wù)程序流程圖讀鍵值送 89C52返回鍵盤中斷服務(wù)程序YYNN改變控制電壓封鎖三相輸出脈沖聲光報(bào)警延時(shí)過流/壓否？仍過流/壓否？返回 子程序模塊: 軟起動(dòng)子程序 [10]采用降壓軟起動(dòng)。在起動(dòng)初瞬，由程序設(shè)置一個(gè)較大的移相控制電壓，對應(yīng)的導(dǎo)通角較小，因而端電壓較低。然后按一定規(guī)律逐漸減小移相控制電壓，使電機(jī)的端電壓逐漸升高直至轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到規(guī)定值為止。分析與實(shí)踐證明，為使系統(tǒng)能順利地、平滑地和無沖擊起動(dòng)。軟起動(dòng)可以省去一套起動(dòng)設(shè)備，節(jié)省設(shè)備成本。 起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)端電壓的上升U1UNO起動(dòng)結(jié)束 軟起動(dòng)子程序流程圖 鍵值處理子程序及流程圖該子程序模塊完成對鍵值的判斷與處理功能。89C52讀取鍵值后，由鍵值處理子程序作出判斷，判斷其是命令鍵或是數(shù)字鍵，是數(shù)字鍵則轉(zhuǎn)入數(shù)字鍵處理程序，命令鍵則轉(zhuǎn)入命令鍵處理程序。YN保護(hù)現(xiàn)場命令鍵處理數(shù)字鍵處理恢復(fù)現(xiàn)場返回鍵值值處理子程序命令鍵？YYNYNY延時(shí)開始起動(dòng)狀態(tài)？電壓設(shè)定值?降低控制電壓 Uk結(jié)束電壓加速上升到額定延時(shí) 鍵值處理子程序流程圖 PID子程序及流程圖開始輸入 UA(k)和 UN(k)計(jì)算 E(k)=UA(k)－U N(k)計(jì)算 UI=KIE(k)計(jì)算 UP=KP(E(k)－E(k － 1))計(jì)算 S=UP＋U I計(jì)算 UＤ =KＤ [E(k)－2E(k－1)＋E(k－2)]計(jì)算 W=S＋U D計(jì)算 U (k)= U(k－1) ＋WU (k)→U(k－1)，E(k)→E(k －1)E(k－1)→E(k －2)返回 PID程序流程圖 子程序及流程圖可根據(jù)給定值實(shí)現(xiàn)功能，啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)、停車均需調(diào)用此子程序。結(jié)束NNYYRUN 鍵?STOP 鍵 ?啟動(dòng)輸出程序關(guān)中斷NYFED/REV?正、反轉(zhuǎn)向處理NNNNYYYY開 始UP 鍵？鍵按下？DOWN鍵 ?RST 鍵?設(shè)置加 1設(shè)置加 1復(fù)位圖 子程序流程圖結(jié)束語經(jīng)過四個(gè)月的緊張?jiān)O(shè)計(jì),本次設(shè)計(jì)任務(wù)可以基本完成。通過這次設(shè)計(jì)我最有感觸的是，設(shè)計(jì)雖然辛苦，但學(xué)到了很多知識，擴(kuò)展了自己的知識面，并更加鞏固了專業(yè)知識。在設(shè)計(jì)之初，我到處尋找資料，并理清設(shè)計(jì)的思路。由于是第一次做設(shè)計(jì)，我遇到很多了困難，通過不斷地閱讀有關(guān)資料，對設(shè)計(jì)有了清晰的概念后，就開始了本設(shè)計(jì)，并不斷的改進(jìn)，加上我們指導(dǎo)老師和同學(xué)的幫助，終于完成了這次設(shè)計(jì)。我覺得沒有這次設(shè)計(jì)，我就無法切實(shí)感受到那些知識的不足；沒有這次設(shè)計(jì)，我就很難感受到理論聯(lián)系實(shí)際的重要性。所以這次設(shè)計(jì)給我的新任務(wù)就是有更多的實(shí)踐知識要我今后去學(xué)習(xí)。本論文是在指導(dǎo)老師李白雅教授的悉心指導(dǎo)下完成的，她學(xué)識廣博，平易近人。李老師負(fù)責(zé)執(zhí)著的精神深深地激勵(lì)著我，使我能不畏懼困難，積極上進(jìn)地完成設(shè)計(jì)。李老師給予我的關(guān)心和幫助，使我難以忘懷，終身受用。值此畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，我向李老師致以最真誠的敬意和感謝！通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我更加了解本專業(yè)，進(jìn)一步鞏固了自己的專業(yè)知識。在設(shè)計(jì)當(dāng)中，盡管我遇到了很多難題，但是在同學(xué)們的鼓勵(lì)和幫助下，我一一克服了它們，在這里，我向我的同學(xué)們表示深深的感謝。所有這些都將會使我在今后的人生道路上更加信心百倍的挑戰(zhàn)自我、挑戰(zhàn)極限、追求卓越、創(chuàng)造輝煌!由于本人水平有限，文中存在的不妥之處，敬請各位老師和同學(xué)指正。再次向所有曾關(guān)心我?guī)椭业娜藗儽硎旧钌罡兄x！參考文獻(xiàn)[1][M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2022.[2]王兆安，[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2022.[3][J].振動(dòng)、測試與診斷，1998，第 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