【正文】 清中斷標(biāo)志寄存器 第六章 程序設(shè)計(jì)39LDB IOC0， 01H ；允許 IHS．o 輸入LDB LOC1， 04H ；設(shè) FIF0 中有一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)；立即中斷， ；允許定時(shí)器 1 中斷和外部中斷LDB HISMODE，0l ；設(shè)定 HIS。 本章小結(jié)本章介紹了設(shè)計(jì)的步驟和仿真的結(jié)果，得出了比較好得 結(jié)果茂名學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文：數(shù)字式 PI 控制的轉(zhuǎn)差型交流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)38第六章 程序設(shè)計(jì) 匯編程序清單：HISMODE EQU 03H ；定義專用寄存器及工作寄存器 HS0TIME EQU 04HHSOCOMMAND EQU 06HHISTHME EQU 04HINTMASK EQU 08HINTPEND[NG EQU 09HTIMER1 EQU 0AHIOC0 EQU 2lHIOC1 EQU 22H SP EQU 18HRSEG at 28HPERIOD： DSW 1 ； 采樣周期存儲(chǔ)單元TSET： DSW 1 ； 脈沖周期設(shè)定值TIN: DSW 1 ?，F(xiàn)再用仿真計(jì)?算考慮限幅后的性能指標(biāo)列于表，其中 為退飽和超調(diào)量，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的積分初輸出?限幅值為 =15133X 136＝27132：dNIK??表 52 用仿真計(jì)算考慮轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器限幅后的性能指標(biāo)茂名學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文：數(shù)字式 PI 控制的轉(zhuǎn)差型交流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)36綜合 51，52 表可知 h=4,Ko= 綜合指標(biāo)較好，則2s=4*=?h?由開(kāi)環(huán)放大系數(shù)計(jì)算式可得，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分系數(shù)為 Matlab 仿真 開(kāi)環(huán)虛擬頻率傳遞函數(shù)為：第五章 電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)37用 MATLAB 語(yǔ)句表示如下： num=*conv([ 1],conv([ 1],[ 1]))。=*40= K ,取 70 KiC = / Ri=*10 F=*10 F= Fi?36??C =4 Toi/R。電流環(huán)i??控制對(duì)象是雙慣性型的、因此可用 PI 型電流調(diào)節(jié)器。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器 UPE。為后面的設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。圖為其個(gè)——種邏輯開(kāi)關(guān)的原理圖如給定積分器送來(lái)的信號(hào)為正，且有一定的數(shù)值(fm。調(diào)節(jié)電位器 RPRP2 與 RP當(dāng) ui0 但數(shù)值很低(對(duì)亦于 f1mm 以產(chǎn))時(shí)，隨著 ui 的升高，集成運(yùn)放的輸入電流由負(fù)向正逐漸升高，坦不足以使 VD1 號(hào)通，這段輸入輸出特性如圖 4－6 中 1—2 段所示。當(dāng) K1＝K2＝o 時(shí)，23456VTTVT??則正反相序均封鎖，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。圖 4－2 中電路將輸入信號(hào)分為兩路：如輸入為正，則經(jīng)二極管 VDl 直接輸出；如輸入為負(fù)，則 VD1 截止，信號(hào)送至集成運(yùn)放反號(hào)器再經(jīng) VD2 圖 4－2 絕對(duì)值運(yùn)算器原理圖茂名學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文：數(shù)字式 PI 控制的轉(zhuǎn)差型交流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)28 環(huán)形分配器 圖 4－3 為采用——個(gè)六 D 觸發(fā)器和一個(gè)三輸入或非門構(gòu)成的環(huán)形分配器電路，該電路的輸入輸出波形符合于圖 4－34－3 環(huán)型分配器原理圖 脈沖輸出級(jí) 脈沖輸出級(jí)的原理電路見(jiàn)圖 4－4 脈沖輸出級(jí)的正反相序改變靠圖中 8 各點(diǎn)所接的正反向二極管來(lái)實(shí)現(xiàn) K1 與 K2 為來(lái)自邏輯開(kāi)關(guān)的正反轉(zhuǎn)控制信號(hào)，當(dāng)需要電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)K1＝1，K2＝o；需要電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí) K1＝o，K2=1；需要停車時(shí) KI＝K2＝o。給定信號(hào)可以通過(guò)這個(gè)環(huán)節(jié)控制逆變器的交流電輸出頻率。在動(dòng)態(tài)性能方面，雙閉環(huán)系統(tǒng)在起動(dòng)和升速過(guò)程中表現(xiàn)出很快的動(dòng)態(tài)跟隨性，在動(dòng)態(tài)抗擾性能上，表現(xiàn)在具有較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動(dòng)，抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)。采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級(jí)聯(lián)接，這樣就可以實(shí)現(xiàn)在起動(dòng)過(guò)程中只有電流負(fù)反饋，而它和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋不同時(shí)加到一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入端，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，只靠轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不靠電流負(fù)反饋發(fā)揮主要的作用，這樣就能夠獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能。電機(jī)轉(zhuǎn)速通過(guò)光電脈沖轉(zhuǎn)換器的計(jì)數(shù)，再直接連到單片機(jī)。同時(shí)，由于電機(jī)的容量較大，又要求電流的脈動(dòng)小?？紤]使電路簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)且滿足性能要求，選擇晶閘管三相全控橋交流器供電方案。受器件各量限制，適用于中、小功率的系統(tǒng)。適用于調(diào)速要求不高，要求可逆運(yùn)行的系統(tǒng)，但其設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不便。系統(tǒng)用調(diào)速方案的優(yōu)劣直接關(guān)系到系統(tǒng)調(diào)速的質(zhì)量。轉(zhuǎn)差頻率控制方式，雖然與恒壓頻比控制的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)相比前進(jìn)了一步，系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)特性都有一定的提高。由于s?max?繼續(xù)下降 ＜!— !，則 ＜o(jì)，這時(shí)極性鑒別器的輸出改變了相序，使異步電動(dòng)max?s?機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)開(kāi)始反方向旋轉(zhuǎn)，此時(shí)與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，所以 s＞l，即電動(dòng)機(jī)變?yōu)榉唇又苿?dòng)狀態(tài)，因 ASR 輸出未變，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)矩 Teimax 也未變、所以電動(dòng)機(jī)很決制動(dòng)到 ＝0。節(jié)器 ASR 反向積分直到限幅輸出 ＝ 一方面函數(shù)發(fā)生器輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)*??*max= ；的 值，使磁通 恒定；另一方面，電動(dòng)機(jī)定子角頻率，將出原來(lái)*?*max*SI?的 嘩變到 ，s39。同時(shí)，經(jīng)函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生 對(duì)應(yīng)的定max?子電流 ，使電動(dòng)機(jī)磁通 保持不變。*??通常 ASR 都是采用 PI 調(diào)節(jié)器，這樣在起動(dòng)過(guò)程中 ASR 的輸出一直為限幅值，這個(gè)限幅值就是最大轉(zhuǎn)差角頻率的給定值此：，它對(duì)應(yīng)電機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩 由此可見(jiàn)，轉(zhuǎn)maxeiT差頻率控制方式最大特點(diǎn)是在起動(dòng)過(guò)程中能維持一個(gè)最大的趙動(dòng)轉(zhuǎn)矩恒定不變，從而可知，電機(jī)起動(dòng)過(guò)程是沿著丁 特性曲線的包絡(luò)線(如圖 2。由前所述可知，轉(zhuǎn)差頻率控制方式就是通過(guò)控制異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 Tn 達(dá)到對(duì)轉(zhuǎn)速的控制。1i〔3)非線件函數(shù) Um；＝ 的分段模擬運(yùn)算是有 一 定誤差的。 綜上所述的閉環(huán)變頻調(diào)速條統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)差頻率控制的基本思想：能夠在控制過(guò)程中保持磁通 的恒定．能夠限制轉(zhuǎn)差頻率的變化范圍，且通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率調(diào)節(jié)異步m?電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。系統(tǒng)件的電流按照該設(shè)定進(jìn)行調(diào)節(jié)。按照異步電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)轉(zhuǎn)短表達(dá)式 Te =Cm mImcos?2?式中 Cm 為電機(jī)常數(shù)cos = 于是2?Te=Cm m ?定義以 t＝S 叫為轉(zhuǎn)差角瀕率，則有 Te= ?1為電動(dòng)機(jī)常數(shù)1. 轉(zhuǎn)差頻率控制的基本思想就是基于上述推導(dǎo)而來(lái)：只要 a 限制轉(zhuǎn)差角頻率的最大茂名學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文：數(shù)字式 PI 控制的轉(zhuǎn)差型交流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)18值 b 保持主磁通 恒定，c 控制轉(zhuǎn)差角頻率 叫．就能控制異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩m?m?s?Te 恒定對(duì)定子電流的控制要求?通過(guò)控制 以來(lái)控制轉(zhuǎn)矩 Te 是在保持 恒定的前提下成立的，于是問(wèn)題又轉(zhuǎn)化為如s m何才能保持 ，與電動(dòng)機(jī)電流內(nèi)關(guān)系。 轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 轉(zhuǎn)差額率控制的變領(lǐng)調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型假設(shè)異步電動(dòng)機(jī)工作在小轉(zhuǎn)差下(s=0)，并忽略電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)對(duì)電流 Id 的影響，對(duì)于導(dǎo)通型逆變器而言，可得電壓 Ud 與電流 Id 之間的傳遞函數(shù)為012（6）電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式可以 寫為 （7）電機(jī)運(yùn)動(dòng)方程式茂名學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文：數(shù)字式 PI 控制的轉(zhuǎn)差型交流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)16 （8）對(duì)(8)進(jìn)行拉氏變換得到(9)上式中 為電機(jī)的機(jī)電的時(shí)間常數(shù) 依據(jù)式(9)繪制的交 —立—交電流源型逆變器一異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差頻率摔制變頻調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖所示交—直交電流源型逆變器異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差頻率控制變頻調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 圖中，ASR ,ACR 分別為轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)器．可根據(jù)需要選擇其類型，并可利用此框圖綜合 ASR ,ACR 之參數(shù)，分析其動(dòng)態(tài)過(guò)程，其方法步驟類似于直流調(diào)速系統(tǒng),另外，對(duì)于其他類型的轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型可類似建立。增量式 PI 調(diào)節(jié)只需輸出限幅，而位置式算法必須同時(shí)設(shè)積分限幅和輸出限幅，缺—不可；若沒(méi)有積分限幅，當(dāng)反饋大于給定，使調(diào)節(jié)器退出飽和時(shí)，積分項(xiàng)可能仍很大，將產(chǎn)生較大的退飽和超調(diào)!帶有積分限幅和輸出限幅的位置式數(shù)字PI 調(diào)節(jié)程序框圖如圖 31 所示 第三章 基于數(shù)字式 PI 控制轉(zhuǎn)差頻率控制的交流調(diào)速系統(tǒng)1331 位置式數(shù)字 PI 調(diào)節(jié)程序框圖 調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)模擬系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器一般為 PI 調(diào)節(jié)器，比例部分起快速調(diào)節(jié)作用，積分部分消除穩(wěn)態(tài)偏差。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。第三章 基于數(shù)字式 PI 控制轉(zhuǎn)差頻率控制的交流調(diào)速系統(tǒng)11第三章 基于數(shù)字式 PI 控制轉(zhuǎn)差頻率控制的交流調(diào)速系統(tǒng) 模擬 PI 調(diào)節(jié)器的數(shù)字化 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‘當(dāng)輸入是誤差函數(shù) e(t)、輸出函數(shù)是 u(t)時(shí)，PI 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)見(jiàn)式（1）式中 調(diào)節(jié)器比例部分的放大系數(shù) 調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間常數(shù)。圖 3 示出 PI 控制和模糊 PI 控制在調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用波形，由圖可見(jiàn)，模糊 PI 控制系統(tǒng)具有良好的性能且超調(diào)小，在突加 倍負(fù)載時(shí)，即系統(tǒng)啟動(dòng)開(kāi)始～2s 時(shí)的抗沖擊能力比較強(qiáng)。由以上分析可得 ，來(lái)調(diào)整 PI 參數(shù)的公式：?kp=［ +（1 ）EC ］k ≥Ev?1E11uEkp=［ ′ +（1 ′）EC ］k ≤Ev（1）式中 Ev———調(diào)整因子轉(zhuǎn)換時(shí)的誤差值（3）確定個(gè)模糊子集的隸屬函數(shù)根據(jù)上述模糊規(guī)則，可以確立 E，EC 及 U 各模糊狀態(tài)的隸屬函數(shù)，分別示于表 表 2 和表 3。\??2}（2）模糊 PI 控制器控制原則在常規(guī) PID 基礎(chǔ)上，應(yīng)用模糊理論建立參數(shù) ，與偏差絕對(duì)值 和偏差變化率絕對(duì)值 的二元連續(xù)函數(shù)關(guān)系。模糊變量有：輸入相應(yīng)誤差 E，誤差變化率 EC，輸出為控制量 U。而模糊控制具有較強(qiáng)的魯棒性，并且具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、上升時(shí)間快、超調(diào)小，尤其當(dāng)被控對(duì)象模型很難建立或系統(tǒng)具有非線性、大時(shí)滯、時(shí)變、強(qiáng)耦合等特性時(shí)，它的優(yōu)越性更為突出。該模糊自校正控制系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程就是模糊自校正控制器不斷采樣、校正，直至系統(tǒng)達(dá)到并保持期望的控制性能指標(biāo)。有了上面三個(gè)步驟后，再采用 MAXMIN 推理合成算法進(jìn)行模糊推理，并產(chǎn)生模糊輸出結(jié)果。變量的模糊子集為{正大，正中，正小，零，負(fù)小，負(fù)中，負(fù)大} ，相應(yīng)的語(yǔ)言變量設(shè)定為{PL，PM，PS，ZO， NS，NM，NL}。目前較為廣泛的是模糊控制與 PI 控制的串聯(lián)或者模糊控制與 PI 控制相并聯(lián)。在對(duì)象參數(shù)發(fā)生變化或受到外部擾動(dòng)時(shí)，模糊控制仍能達(dá)到較為滿意的控制效果。闡述了模糊 PI 控制器的原理以及算法，最后將其應(yīng)用到交 交變頻三相同步電機(jī)系統(tǒng)中。在當(dāng)今知識(shí)經(jīng)濟(jì)己初見(jiàn)端倪的時(shí)代、培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的重要性甚至超過(guò)了掌握具體知識(shí)的本身。針對(duì)著矢量變換信號(hào)處理任務(wù)繁重，來(lái)自轉(zhuǎn)于的參數(shù)干擾嚴(yán)重影響系統(tǒng)的控制精度，未能給出轉(zhuǎn)矩響應(yīng)與電機(jī)參數(shù)間的關(guān)系，因而增加丁快速交流位置伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的困難等方面的問(wèn)題，近年來(lái)又出現(xiàn)丁許多新的控制方案，其中最重要的是M．DePenb 毗在 A．P 帆 u 工作基礎(chǔ)上提出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)立接轉(zhuǎn)矩控制和山村 昌提出的磁茂名學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文：數(shù)字式 PI 控制的轉(zhuǎn)差型交流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)4場(chǎng)加速法，它們都能用更簡(jiǎn)單的硬、軟件結(jié)構(gòu)構(gòu)成性能與矢量變換控制相同甚至更高的交流調(diào)速系統(tǒng)。電力電子技術(shù)的進(jìn)步，各種全控型電力電子器件的出現(xiàn)，使達(dá)一設(shè)想很快變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，形成了多種型式的 PWM 式變頻器．同樣有力地促進(jìn)了交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展。另一方面的問(wèn)題是研制高性能的變頻電源。面對(duì)如此復(fù)雜的條件約束，要想改善電動(dòng)機(jī)的控制性能，僅依靠經(jīng)典電機(jī)理論和經(jīng)典控制理論是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。 交流系統(tǒng):雖然傳統(tǒng)交流調(diào)速技術(shù)在電力電子學(xué)的支持下日臻完善，但兩大缺陷仍使交流調(diào)速系統(tǒng)無(wú)法在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域與直流調(diào)速系統(tǒng)相抗衡。與模擬系統(tǒng)類似, 全數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)已發(fā)展成為緊湊式和模塊式兩大類，但全數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)還是有模擬調(diào)速系統(tǒng)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),技術(shù)更先進(jìn),操作方便。即從過(guò)去的模擬控制向模擬 數(shù)字混合控制發(fā)展,最后實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。 交流電動(dòng)機(jī)可逆調(diào)速系統(tǒng)數(shù)字化已經(jīng)走向?qū)嵱没?，其主要特點(diǎn)是： (1) 常規(guī)的晶閘管交流調(diào)速系統(tǒng)中大量硬件可用軟件代替，從而簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少了電子元件虛焊、接觸不良和漂移等引起的一些故障，而且維修方便； (2) 動(dòng)態(tài)參數(shù)調(diào)整方便； (3) 系統(tǒng)可以方便的設(shè)計(jì)監(jiān)控、故障自診斷、故障自動(dòng)復(fù)原程序，以提高系統(tǒng)的可茂名學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文：數(shù)字式 PI 控制的轉(zhuǎn)差型交流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)2靠性； (4) 可采用數(shù)字濾波來(lái)提高系統(tǒng)的抗干擾性能； (5) 可采用數(shù)字反饋來(lái)提高系統(tǒng)的精度； (6) 容易與上一級(jí)計(jì)算機(jī)交換信息； (7) 具有信息存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)通信的功能； (8) 成本較低。智能 PI 控制器能根據(jù)系