【正文】 PID控制器的輸出U1應(yīng)通過轉(zhuǎn)換而成為代表控制角A的計數(shù)值。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。在此基礎(chǔ)上PID算法的軟件編寫非常簡單。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。采用增量式算法時，計算機輸出的控制增量△u(k)對應(yīng)的是本次執(zhí)行機構(gòu)位置的增量?？刂屏坑嬎惴浅：唵危ǔ２捎闷揭品▽v史數(shù)據(jù)e(k1)和e(k2)保存起來即可完成計算。輸出控制指令為零時，執(zhí)行機構(gòu)位置仍可保持前一步位置，不會給被控對象帶來較大的擾動。本設(shè)計采用的事增量式PID。③算法簡單明了，并形成了完整、成熟的設(shè)計和參數(shù)整定方法，很容易為工程技術(shù)人員所掌握。其中比例代表了當(dāng)前的信息，起糾正偏差的作用，是過程反應(yīng)迅速；微分在信號變化時有超前控制的作用，代表了將來的信息，減小過程超調(diào)，克服震蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，加快系統(tǒng)的過度過程；積分代表了過去的積累信息，它能消除靜差，改善系統(tǒng)的靜態(tài)特性，此三種作用配合得當(dāng)，可使動態(tài)過程快速、平穩(wěn)、準(zhǔn)確，收到良好的效果。PID控制的實質(zhì)是根據(jù)反饋后計算機得到的輸入作為差值，按比例、積分、微分的函數(shù)關(guān)系進行計算，其輸出結(jié)果用以輸出控制。只有做出一個假設(shè)，并在穩(wěn)態(tài)工作點附近進行泰勒級數(shù)展開才能得到近似的函數(shù)。采用閉環(huán)控制時，當(dāng)負(fù)載變化后，通過轉(zhuǎn)速反饋，自動控制加在電動機定子上的電壓高低。已知異步電動機機械特性的實用表達式為：當(dāng)電動機在額定負(fù)載下運行時，轉(zhuǎn)差率s很小，則s/scrscr/s,故：在忽略定子電阻R1的條件下，可得到電動機的臨界轉(zhuǎn)矩為：將臨界轉(zhuǎn)矩和U1代入表達式，得靜態(tài)表達式：下圖為不同的靜態(tài)特性曲線：從物理概念上分析，對速度閉環(huán)系統(tǒng)，設(shè)開始給定電壓為UN1,負(fù)載轉(zhuǎn)矩為TL，系統(tǒng)工作在特性⑤的a點上。a轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系數(shù)。下圖為調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖：各控制環(huán)節(jié)的輸入輸出關(guān)系為： Uct=kn(Un*Un) U1=KsUct Un=ankn速度調(diào)節(jié)器的靜態(tài)放大倍數(shù)。如果采用PI調(diào)節(jié)器，照樣可以做到無靜差。按照反饋控制規(guī)律，將A、AA11連接起來便是閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性。上圖（b）所示的是（a）所示的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。開環(huán)控制很難解決這個問題。其一般采用籠式交流異步電動機，用晶閘管可控硅調(diào)壓電路調(diào)節(jié)其定子電壓，從而實現(xiàn)調(diào)速。改變定子電壓調(diào)速方法的缺點是，調(diào)速時的效率較低，功率因數(shù)比轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻是更低。調(diào)壓調(diào)速多用于一些調(diào)速范圍不大（S較?。┗?qū)儆诙虝r工作制以及短時重復(fù)工作制中、小功率調(diào)速系統(tǒng)中。如果用于普通的籠型異步電動機，則必須在低速時欠載運行，或短時工作。在晶閘管調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)中，晶閘管可借負(fù)載電流過零進而自行關(guān)斷，不需要另加換流裝置，故線路簡單、調(diào)試容易、成本低廉，調(diào)壓調(diào)速在低速時由于電動機的轉(zhuǎn)差損耗增大，致使電動機發(fā)熱嚴(yán)重。這種控制方式中，控制晶閘管的觸發(fā)角α，就可以對輸出交流基波電壓有效值進行控制，對不同的觸發(fā)角α，負(fù)載電壓波形Ur=f(t)不同，觸發(fā)角α越大，負(fù)載上的電壓面積越小，負(fù)載上的交流基波電壓有效值越低，從而起到了調(diào)整交流電壓的作用。晶閘管出現(xiàn)以后，由于它幾乎不消耗銅、鐵材料，體積小、重量輕、控制方便，因此晶閘管組成的調(diào)壓器，現(xiàn)已成為交流調(diào)壓器的主要形式。圖11當(dāng)今用于交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)中的電動機一般是采用高轉(zhuǎn)子電阻的交流力矩電動機。在調(diào)定子相電壓有效值時，交流異步電動機的臨界轉(zhuǎn)差率Sm和同步轉(zhuǎn)速n都不變，使電動機在恒定負(fù)載下的調(diào)速范圍只在0Sm之間，如下圖圖11。交流異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩表達式為：式中: s 一一電機轉(zhuǎn)差率 m1 一一電機定子的相數(shù) ω0 一一轉(zhuǎn)子同步機械角速度r1 一一定子繞組電阻 x1 一一定子繞組漏電抗 r21 一一折算到定子邊的轉(zhuǎn)子電阻x21 一一折算到定子邊的轉(zhuǎn)子漏電抗其他參數(shù)恒定的情況下，電磁轉(zhuǎn)矩T與定子的相電壓有效值U1平方成正比。且對性能指標(biāo)的要求不十分高的場合，得到了廣泛的應(yīng)用。由于晶閘管調(diào)壓電路用閉環(huán)系統(tǒng)可實現(xiàn)平滑調(diào)速，得到低速硬特性與較大的調(diào)速范圍，且具有結(jié)構(gòu)緊湊、輕便、成本較低，動態(tài)響應(yīng)較快等優(yōu)點，它已經(jīng)取代了笨重的飽和電抗器等。早在二三十年以前，人們就已經(jīng)開始采用在感應(yīng)電動機定子上接如調(diào)壓變壓器或飽和電抗器等方式對感應(yīng)電動機進行調(diào)壓調(diào)速了，以飽和電抗器為例，它有一些重大的缺點：比較笨重，成本較高，動態(tài)響應(yīng)慢等等。以上三種調(diào)速方案，變極對數(shù)P調(diào)速和變頻調(diào)速屬于改變同步轉(zhuǎn)速n0的調(diào)速方案，在調(diào)速過程中，轉(zhuǎn)差率s是一定的，故系統(tǒng)效率不會因調(diào)速而降低， 而變轉(zhuǎn)差率調(diào)速屬于不改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方案，存在著調(diào)速范圍愈寬，系統(tǒng)效率η愈低的問題，經(jīng)濟性較差?；\型異步電動機采用改變定子電壓、滑差離合器及脈沖調(diào)速等調(diào)速方法，都屬于能耗轉(zhuǎn)差的調(diào)速方法，其共同的特點是轉(zhuǎn)差功率都消耗在籠型轉(zhuǎn)子或滑差離合器的電樞電路中，調(diào)速時發(fā)熱；較為嚴(yán)重，效率不高。但直流電動機用銅量大得多，維護復(fù)雜，價格要貴2～3倍，在向大功率發(fā)展時，直流電動機制造困難，而異步電動機便于制造，且采用鋁導(dǎo)線后可節(jié)約大量的銅。前者損耗較大，效率低，調(diào)速指標(biāo)都不高，范圍不大，平滑性差，低速特性較軟，但因比較簡單，在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下應(yīng)用較多；后者（串級調(diào)速）可用晶閘管等裝置接入轉(zhuǎn)子電路，達到平滑調(diào)速的目的。 Mn — 電動機額定電磁轉(zhuǎn)矩ωs — 定子旋轉(zhuǎn)磁場角速度ωr 一 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度ω2 — 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差角速度隨著轉(zhuǎn)差率s的增大，系統(tǒng)效率η降低。這些方案都能使異步電動機實現(xiàn)平滑調(diào)速，但共同的缺點是在調(diào)速過程中存在轉(zhuǎn)差損耗，這消耗在轉(zhuǎn)子電路中，使轉(zhuǎn)子發(fā)熱，系統(tǒng)效率降低。 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速 n0— 同步轉(zhuǎn)速常用改變轉(zhuǎn)差率的方案有改變異步電動機的定子電壓調(diào)速、采用滑差電動機調(diào)速、轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速以及串級調(diào)速。變頻調(diào)速主要用于籠型異步電動機，性能優(yōu)異，調(diào)速范圍大，平滑性高，低速特性較硬，調(diào)速過程中如保證電壓頻率成正比變化，可實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，并保持過載能力不變。 變頻調(diào)速通過改變定子繞組的供電頻率f1是可以調(diào)速的。調(diào)速時低速的人為特性較硬，靜差率較高，經(jīng)濟性較好。第二章 設(shè)計原理 交流調(diào)速方案由電機學(xué)已知，異步電動機的轉(zhuǎn)速為 式中， — 異步電動機定子電壓供電頻率 — 異步電動機的磁極對數(shù) — 異步電動機的轉(zhuǎn)差率所以調(diào)節(jié)交流電動機的轉(zhuǎn)速有三種方案 改變電動機的磁極對數(shù)通過改接定子繞組的連接方式來得到不同的極數(shù)和轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)在越來越多的廠家采用單片機來提高性價比。當(dāng)前電機控制器的發(fā)展方向越來越趨于多樣化和復(fù)雜化，現(xiàn)有的專用集成電路未必能滿足苛刻的新產(chǎn)品的開發(fā)要求，為此可考慮開發(fā)電機的新型單片機控制器。但專用集成電路之間并無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，所以產(chǎn)品及其分散，且不斷地有新產(chǎn)品的出現(xiàn)。本課題主要涉及和研究采用單片機作為晶閘管觸發(fā)器和電機控制器，最初的電機控制器都是采用分立元件的模擬電路，后來隨著技術(shù)的發(fā)展，集成電路甚至專用電機控制電路被大量的使用。無論被控量的大與小，都可以保證足夠的控制精度。在系統(tǒng)調(diào)試和升級的時候，可以不斷城市選擇不同的參數(shù)，非常方便。（3） 靈活性和適應(yīng)性：單片機的控制方式是由軟件完成的。采用單片機后，絕大多數(shù)控制邏輯可以通過軟件來實現(xiàn)。 選題的科學(xué)依據(jù)、意義以前電動機大多使用由模擬電路組成的控制柜進行控制，現(xiàn)在單片機已經(jīng)開始取代模擬電路作為電機控制器。（3） 可以使交流調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)高性能、高精度的轉(zhuǎn)速控制，除了控制部分可以得到和支路調(diào)速系統(tǒng)的良好的性能外，異步電動機本身固有的優(yōu)點又使整個系統(tǒng)得到更好的動態(tài)性能。交流調(diào)速控制作為對電動機控制的一種手段，作用相當(dāng)明顯，就交流系統(tǒng)的目前發(fā)展水平而言，可概括如下：（1） 已從中容量等級發(fā)展道大容量、特大容量等級，并解決了交流調(diào)速性能指標(biāo)問題，填補了直流調(diào)速系統(tǒng)在特大容量的空白?？捎糜谳p工、化工、冶金等行業(yè)取代直流調(diào)速系統(tǒng)。 大容量交交變頻器供電的同步電動機矢量控系統(tǒng)此系統(tǒng)用于低速大型無齒輪傳動中。 永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)此系統(tǒng)主要用于小于10KW、要求有良好的靜態(tài)性能和動態(tài)響應(yīng)的伺服裝置中。隨著電力電子技術(shù)、微電子學(xué)、現(xiàn)代控制理論、微機控制進一步發(fā)展，同步