單片機(jī)在同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)中的應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計(jì)(參考版)
2024-09-01 21:36本頁(yè)面
【正文】 算術(shù)平均值法主要對(duì)壓力，流量等含有周期性脈動(dòng)的信號(hào)有效，而對(duì)突發(fā)的脈沖干擾效果則不太理想。 算術(shù)平均值濾波 設(shè)測(cè)量值為 c(n),則每采集了 n 個(gè)數(shù)據(jù)后，進(jìn)行一次算術(shù)平均，其計(jì)算方法如下： ??? ? Ni iennC 1 )(1)（ （ 413） 根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)的理論，上式的算術(shù)平均值實(shí)際上是這樣一個(gè)值，它與各采樣值間的誤差的平方和最小。除了用硬件進(jìn)行濾波外，對(duì)輸入計(jì)算機(jī)的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波也是十分必要的。因此，在實(shí)際控制中，增量式算法應(yīng)用更為廣泛。如果采用增量算法，則由于式中不出現(xiàn)u0 項(xiàng)，易于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)到自動(dòng)的無(wú)沖擊切換。 增量式 PID 算法與位置式相比有以下優(yōu)點(diǎn) ： （ 1） 位置式算法每次輸出與整個(gè)過去狀態(tài)的關(guān)，計(jì)算式中要用到過去偏差的累加值，容易產(chǎn)生較大的累計(jì)誤差 ； 而增量式只需計(jì)算增量，當(dāng)存在計(jì)算誤差或精度不足時(shí)，對(duì)控制量計(jì)算的影響較小。由（ 47）可得： 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)在同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 31 ? ??????? ???????? ???10 )2()1()()1()1(nidipneneTTieTTneknu （ 48） 因?yàn)椋?n時(shí)刻控制量的增量為： )1()()( ???? nununu （ 49） 將式（ 47）和式（ 48）分別代入上式得： ? ? ??????? ????????????? )2()1(2)()()1()()1()()( neneneTTneTTneneknununu dip ? ? ? ?)2()1(2)()()1()( ???????? neneneKneKneneK dip （ 410） 其中： Ii TTK? 稱為積分系數(shù) TTK dd? 稱為微分系數(shù) 根據(jù)具體控制系統(tǒng)問題的需要，可以用 u（ n）也可以用 )(nu? 來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 4． 2 .2 增量型 PID 控制算法 由于位置型控制算法存在諸多的問題，人們對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，提出了以下增量型控制算法。將一個(gè)微分方程用差分方程近似離散化。 只要采樣間隔時(shí)間 T與 iT ， dT 相比足夠小，式（ 47）就與（ 43）足夠近似。 為了能在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行，必須將 （ 45） 用一個(gè)差分方程來(lái)近似。 數(shù)字 PID 算法的實(shí)現(xiàn) 由于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)只能處理數(shù)字信號(hào)，因此與模擬控制系統(tǒng)相比，微機(jī)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是離散化和數(shù)字化；一般控制系統(tǒng)的控制量和反饋量都是連續(xù)的模擬信號(hào)，為了把它 們輸入計(jì)算機(jī)，必須首先在具有一定周期的采樣時(shí)刻對(duì)它們進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，形成一連串的脈沖信號(hào)；采樣后得到的離散模擬信號(hào)本質(zhì)上還是模擬信號(hào)，不能直接輸入計(jì)算機(jī)，還必須經(jīng)過數(shù)字量化，即用一組數(shù)碼（如二進(jìn)制碼）來(lái)逼近離散模擬信號(hào)的幅值，將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，這就是數(shù)字化。但是如果積分 時(shí)間 Ti 太小，則積分控制作用太強(qiáng)，會(huì)使控制器系統(tǒng)輸出的超調(diào)量加大，甚至產(chǎn)生震蕩。 比例控制能迅速的反映偏差，其控制作用的大小與偏差成比例。例如，比例 (P)調(diào)節(jié)器、比例積分 (PI)調(diào)節(jié)器、比例微分 (PD)調(diào)節(jié)器等。 PID 調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) PID 調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器，它是將設(shè)定值 w 與實(shí)際輸出值 y 進(jìn)行比較，構(gòu)成控制偏差 e =wy (41) K pK i / sK d / s對(duì) 象++++uy－ew測(cè) 量 變 送 圖 41 PID 調(diào)節(jié)器框圖 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)在同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 29 并將其比例、積分、微分通過線性組合構(gòu)成控制量（如圖 41 所示），所以簡(jiǎn)稱為 P（比例）、 I（積分）、 D(微分 )調(diào)節(jié)器。 因此，在本單片機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中采用了數(shù)字 PID控制算法。由于本勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用了單片機(jī)為核心的微機(jī)控制器，因此在控制算法的選擇上有很大的靈活性，只需要通過對(duì)軟件的修改就可以使控制的效果得到改善。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12ABCD121110987654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eA1D a t e : 5 J un 2 0 0 7 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \笨魚 \桌面 \勵(lì)磁 0 70 3 0 D BD r a w n B y:M C 11 04V C C123M A X 2C 1 +1V+2C 1 3C 2 +4C 2 5V6T 2O7R 2 I N8R 2 O9T 2I N10T 1I N11R 1 O12R 1 I N13T 1O14GND15V S S16U4M A X 2 32M C 21 04123M A X 1M C 31 04M C 51 04M C 41 04VR X D _1 6T X D _1 6R X D _8T X D _8 圖 317 通訊電路原理圖 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)在同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 28 第四章 系統(tǒng)控制算法的研究 微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的軟件以硬件為基礎(chǔ)，通過算法處理及程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。 MAX232 芯片是用來(lái)進(jìn)行 RS232 通信，通信距離通常不大于 15米，它抗干擾能力強(qiáng)，適用于近距離通訊。 T19VC11 00 0 uC21 00 uC30 .1 uC40 .1 uV i n1GND3+ 5V 2U1L M 7 80 5 C K12J25V12J1A C 2 20 V1234D1 圖 316 電源設(shè)計(jì)原理圖 通訊接口電路設(shè)計(jì) 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)在同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 27 為了實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信，本系統(tǒng)采用了電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232。 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)在同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 26 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12ABCD121110987654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eA1D a t e : 5 J un 2 0 0 7 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \ 笨魚 \桌面 \勵(lì)磁 0 70 3 0 D BD r a w n B y:1234 56789101112 13141516e1d2dp3c4g54G6b73G82G9f10a111G12L E 4e1d2dp3c4g54G6b73G82G9f10a111G12L E 3e1d2dp3c4g54G6b73G82G9f10a111G12L E 1e1d2dp3c4g54G6b73G82G9f10a111G12L E 2V C CL C D _S C KL C D _R C KV C CL C D _S C KL C D _R C KL C D _D A TS M 1S M 2S M 3S M 4S M 5S M 6S M 7S M 8S N 1S N 2S N 3S N 4S N 5S N 6S N 7S N 8S M 1S M 2S M 3S M 4S M 5S M 6S M 7S M 8S N 7S N 5S N 3S N 8S N 2S N 6S N 1S N 412345678910111213141516G13RCK12S E R14S R C L R10S R C K11QA15QB1QC2QD3QE4QF5QG6QH7QH19V C C16GND8U7S N 74 L S 59 5 Z Z V C C V C CG13RCK12S E R14S R C L R10S R C K11QA15QB1QC2QD3QE4QF5QG6QH7QH19V C C16GND8U9S N 74 L S 59 5 Z ZG13RCK12S E R14S R C L R10S R C K11QA15QB1QC2QD3QE4QF5QG6QH7QH19V C C16GND8U8S N 74 L S 59 5 Z ZV C C V C CV C CL C D _S C KL C D _R C KV C CL C D _S C KL C D _R C K17181920S L 1S L 2S L 3S L 4S L 5S L 6S L 7S L 817181920G13RCK12S E R14S R C L R10S R C K11QA15QB1QC2QD3QE4QF5QG6QH7QH19V C C16GND8U 1 1S N 74 L S 59 5 Z ZG13RCK12S E R14S R C L R10S R C K11QA15QB1QC2QD3QE4QF5QG6QH7QH19V C C16GND8U 1 0S N 74 L S 59 5 Z ZV C C V C CV C CL C D _S C KL C D _R C KV C CL C D _S C KL C D _R C Ke1d2dp3c4g54G6b73G82G9f10a111G12L E 6e1d2dp3c4g54G6b73G82G9f10a111G12L E 5S L 1S L 2S L 3S L 4S L 5S L 6S L 7S L 82122232421222324L C D _D A T 1L C D _D A T 2L C D _D A T 3L C D _D A T 4L C D _D A T 5數(shù)碼顯示G13RCK12S E R14S R C L R10S R C K11QA15QB1QC2QD3QE4QF5QG6QH7QH19V C C16GND8U6S
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