【導(dǎo)讀】為了消掉干擾，直流調(diào)速系統(tǒng)采用了閉環(huán)系統(tǒng)，而在很多。差、良好的靜動態(tài)性能被廣泛使用。控制，數(shù)字化控制憑借著體積小、實現(xiàn)方便的優(yōu)點被廣泛應(yīng)用。為控制核心的直流調(diào)速系統(tǒng)是最準(zhǔn)確、最方便、最快速的控制方法。中的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器均運用了PI控制，可以實現(xiàn)穩(wěn)定無靜差，關(guān)鍵詞直流電動機；調(diào)速；PI控制；雙閉環(huán)；

　　

【正文】 C B A 選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 可編程定時 /計數(shù)器 Intel8253 的工 作原理 數(shù)字轉(zhuǎn)速表和數(shù)字觸發(fā)移動可編程定時器 /計數(shù)器 Intel8253，在本系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)數(shù)字化，就需要雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速環(huán)要從作為轉(zhuǎn)速反饋檢測元件的主軸脈沖發(fā)生器上獲取轉(zhuǎn)速反饋信號。主軸脈沖發(fā)生器的功能就是可以將以角度為單位的位移信號轉(zhuǎn)換成脈沖發(fā)生序列，然后可以通過計數(shù)器 Intel8253 轉(zhuǎn)換便能得到轉(zhuǎn)速反饋的數(shù)字信號。對于 NMOS 管構(gòu)成的可編程定時器 /計數(shù)器是 Intel8253，它能迅速的將脈沖發(fā)生序列轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的脈沖發(fā)生序列與 AT89C51 單片機相連接實現(xiàn)單片機控制雙閉環(huán)調(diào)速 系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速環(huán)。 Inter8253 有較多特殊的特點，下面就可編程計時 /計數(shù)器 intel8253 的功能進(jìn)行簡單的介紹。 1. Intel8253 芯片有 24 個引腳，這是封裝在 Protel99se 雙列直插陶瓷殼里面，它的引腳和功能兼容 。下圖 54 為可編程的定時 /計數(shù)器 Intel8253的功能引腳圖。 圖 54 intel8253 的功能引腳圖 從圖中我們可以知道可編程定時 /計數(shù)器 Intel8253 的 24 個引腳分別為： （ 1.） D0D7：數(shù)據(jù)總線緩沖器（ 8 位雙向三態(tài)輸出）； （ 2.） CLK：計數(shù)脈沖的時鐘信號端，有三個通道（ 0、 2）； （ 3.） OUT：計數(shù)值為 0 時輸出一個脈沖；有三個通道（ 0、 2）； （ 4.） GATE：門控信號允許端，當(dāng)門控信號為 1 時，允許計數(shù)，也有三個通道（ 0、 2）； 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 （ 5.） GND：接地引腳； （ 6.） VCC：電源端； （ 7.） /CS：片選信號，低電平有效； （ 8.） /RD：讀信號，低電平有效； （ 9.） /WR：寫信號，低電平有效； 當(dāng) A1A0 的端口信號分別為 00、 0 11 時，將有不同的功能控制，其中可將 WR、 RD、 CS 設(shè)為不同電平與 A1A0 端口配合使用，如下表 53 所示為不同工作方式的控制功能表。 表 53 控制功能表 CS RD WR A1A0 功能 0 1 0 00 寫計數(shù)器 0 0 1 0 01 寫計數(shù)器 1 0 1 0 10 寫計數(shù)器 2 0 1 0 11 寫控制字 0 0 1 00 讀計數(shù)器 0 0 0 1 01 讀計數(shù)器 1 0 0 1 10 讀計數(shù)器 2 0 0 1 11 無操作 1 X X XX 禁止使用 0 1 1 XX 無操作 2. Intel8253 芯片內(nèi)部有計數(shù)器 0、計數(shù)器 1 和計數(shù)器 2 三個計數(shù)器，他們的機構(gòu)功能相同，沒有什么差別。可以知道這三個計數(shù)器彼此互相獨立，每個計數(shù)器都透過三個引腳與外部聯(lián)系，分別是時鐘輸入控制端CLK、門控信號輸入端 GATE、輸出端 OUT。并且每個內(nèi)部均有 8 位的控制寄存器和一個計數(shù)初值寄存器 CR，寄存器 CR 為 16 位的、一個用于計數(shù)的執(zhí)行元件 CE 和一個用于通道輸出的鎖存器 OL， Intel8253 芯片的里面構(gòu)造圖如下圖 55 所示。 圖 55 intel8253 芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 3. Intel8253 芯片中的各個通道有 6 種不同執(zhí)行功能的通道 工作 模式，模式 0（計數(shù)結(jié)束中斷工作模式）；模式 1（工作脈沖發(fā)生器可編程的模式）；模式 2（速度波發(fā)生器模式）；模式 3（輸出的方波信號發(fā)生器的工作模式）；模式 4（軟件觸發(fā) 計數(shù)工作）；模式 5（硬件觸發(fā)計數(shù)工作）；通過這些模式完成各種特殊功能，計時，計數(shù)等。 4. Intel8253 芯片中 具有 3 個 各自工作 的計數(shù)通道， 它們都 采用 門控信號有效時，每輸入一次脈沖作 減 1 的 計數(shù)方式。當(dāng)計數(shù)脈沖周期時鐘信號時，計數(shù)就 作為 定時 器控制 [22]。 本章小結(jié) 本章首先主要介紹了數(shù)字化雙閉環(huán)直流電機調(diào)速系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，并對 AT89C51 單片機的引腳功能和工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。 然后本章又分別對模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC080可編程的定時 /計數(shù)器Intel8253 的引腳功能和工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。相信 數(shù)字控制系統(tǒng)在今后的發(fā)展中具有更高的發(fā)展前景。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 結(jié)論 本論文深深的衡量了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，在對直流調(diào)速系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，逐步建立了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。本系統(tǒng)運用 PI 調(diào)節(jié)器，使系統(tǒng)保證恒速無靜差運行，為了實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)字化控制，本論文加入單片機調(diào)速在里面， 從而使直流調(diào)速系統(tǒng) 變成 數(shù)字化調(diào)速系統(tǒng) 。 再 用 matlab 仿真 軟件 對雙閉環(huán)中的電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)進(jìn)行建模仿真，從而獲得理想的波形圖。 本論文主要分下列幾點介紹了數(shù)字化雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。 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)的國內(nèi) 外發(fā)展情況，實現(xiàn)數(shù)字化控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點。 2. 其次本文介紹了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的幾種控制方法并選擇出最優(yōu)控制方案 、直流電機雙閉環(huán)性能指標(biāo)、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理、數(shù)學(xué)模型（穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)和動態(tài)結(jié)構(gòu)）。 3. 再次本文又詳細(xì)的介紹了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工程設(shè)計方法，并且舉例計算說明滿足靜態(tài)性能和動態(tài)性能的必要條件。 4. 然后用 Matlab 仿真軟件對電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)（雙閉環(huán)）進(jìn)行仿真調(diào)試，為了達(dá)到最佳直觀清晰地效果，不斷地對其參數(shù)進(jìn)行修改。 5. 最后本文又重點介紹了用單片機代替雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)，并分別 對其硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了細(xì)致的分析，對其實現(xiàn)數(shù)字化控制花費了大量筆墨。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)作為直流調(diào)速系統(tǒng)中運用最寬廣的系統(tǒng)，其靜動態(tài)調(diào)速特性非常好，雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的操控方案、設(shè)計方法等都是電力控制系統(tǒng)的重中之重，也是必要基礎(chǔ)。所以要特別學(xué)好雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的根本構(gòu)成。 運用計算機控制后，使得調(diào)速系統(tǒng)變?yōu)閿?shù)字化控制，用單片機控制的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)有很多優(yōu)點，例如：性價比高、精確度特別高、較高的系統(tǒng)可靠性，方便簡單的制作操作、電機運行的動態(tài)性能較高等。然而再加上 Matlab 軟件仿真 可知：啟動時，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，系統(tǒng)運行 穩(wěn) 定 時， 這時 轉(zhuǎn)速 外 環(huán) 作為主要的結(jié)構(gòu) ， 用來反應(yīng)系統(tǒng)的工作狀況。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 28 致謝 首先，非常感謝我的指導(dǎo)老師侯甲童老師，是侯老師的悉心指導(dǎo)才使我順利的完成此次畢業(yè)設(shè)計，侯老師 學(xué)識淵博，為人和藹可親。在整個 畢設(shè)過程中給了我很多寶貴的意見，侯老師不但在學(xué)術(shù)方面為人師表 ,在生活上也給了我很多幫助 ,在教導(dǎo)我學(xué)習(xí)科學(xué)知識的同時還教導(dǎo)我如何為人處世。通過與侯老師的溝通學(xué)習(xí)使我學(xué)到了許多寶貴的東西 ,使我獲益匪淺終生難忘。在此向老師們表示最誠 摯的敬意。 其次 我要感謝幫助我的同學(xué)們，是你們的耐心指導(dǎo)才使我順利的完成此次論文，和他們一起討論相關(guān)的課題和解決設(shè)計中遇到的問題，使我發(fā)現(xiàn)了自己在某些專業(yè)知識上的不足，使我的思路得到極大的開闊。此外，我深深的體會到同學(xué)間的友誼和互助對于一個個體代表的是什么。真心的謝謝你們！ 最后我要感謝在此次畢業(yè)論文中幫助我的朋友們和在遠(yuǎn)方的父母親，是你們的鼓勵才讓我能夠堅定信心我能順利并成功的完成。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．電氣自動控制原理與系統(tǒng) [M]．北京；機械工業(yè)出版社，2020:138148． [2] 常萬倉，杜翠靜．雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)工程設(shè)計與仿真 [A]．第十三屆中國科協(xié)年會第 10 會場 — 節(jié)能減排戰(zhàn)略與測控技術(shù)發(fā)展學(xué)術(shù)研討會論文集 [C]． 2020 [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， 2020(7):112124． [4] 洪乃剛．《電力電子技術(shù)基礎(chǔ)》 清華大學(xué)出版社， 2020： 第 1 版 [5] 陳伯時．電力拖動自動控制系統(tǒng) [M]．上海；機械工業(yè)出版社，第 4 版2020： 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]．科技情報開發(fā)與經(jīng)濟， 2020（ 7）： 170188． [7] 史國生．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，2020:158175． [8] 馬國偉，孫漢旭，賈慶軒，葉平等．無刷直流電動機的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計．機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新． 2020（ 6）： 6368． [9] 曲娟．微機控制雙閉環(huán)直流數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)，遼寧大學(xué)學(xué)報． 2020（ 1）： 6688． [10] 范正翹．電力傳動與自動控制系統(tǒng) [M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020:155170． [11] 邵雪娟，張井崗，趙志誠，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， 2020,30（ 1）： 6679． [12] ， ， ． PI Control System Analysis， Design， and Technology． IEEE． Trans． .IA， 2020． 4(4) [13] 陳伯時．電力拖動自動控制系統(tǒng) [M]．上海：機械工業(yè)出版社，第 4 版2020:6985． [14] 王沫然． Simulink4 建模及動態(tài)仿真．電子工業(yè)出版社， 2020:1730． [15] 周淵深．交直流調(diào)速系統(tǒng)與 Matlab 仿真 [M]．北京：中國電力出版社， 2020： 131139． [16] 何正風(fēng)． MATLAB 動態(tài)仿真實例教程．北京：人民郵電出版社，2020． 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)計算 [M]．電子工業(yè)出版社， 2020． 1:92106． [18] 加云崗，陳增錄．計算機控制的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 [J]．制造業(yè)自動化 ,2020(28)： 6369. 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