基于pid的交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2024-11-16 00:53本頁(yè)面
【正文】 個(gè)參數(shù)選擇得不合適都會(huì)影響控制效果。 基于 PID 的交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)（偏軟） 14 第 4 章 調(diào)試 當(dāng)把上述的要求都做好后，就要進(jìn)行調(diào)試工作。 注 3：將操作量限位控制指定設(shè)為有效（“ 1”）時(shí)，請(qǐng)對(duì)各值進(jìn)行如下所示的設(shè)定。 注 2：如果設(shè)定 000,2PID 參數(shù)α將轉(zhuǎn)成 。 第七信道 C+7 與第八通道 C+8 為設(shè)定 最小、最大值，故第七通道為 0，第八通道為 5A0。 在輸入最大值 10V 時(shí)，轉(zhuǎn)換得到的結(jié)果的長(zhǎng)度為 13位，所以 PID的第六通道C+6的 811位輸入數(shù)據(jù)位數(shù)應(yīng)設(shè)為 5；輸出跟輸入一致， 03位輸出數(shù)據(jù)位也設(shè)為 5；47位對(duì)于積分與微分單位規(guī)定為 ms，即設(shè)置為 9；不對(duì)操作量進(jìn)行限制。 對(duì)于濾波 系數(shù)，本實(shí)驗(yàn)用其最大值， 163。 基于 PID 的交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)（偏軟） 13 首通道 C 是設(shè)定值信道，該信道內(nèi)僅僅就是為了設(shè)置用戶(hù)希望達(dá)到的目標(biāo)值，本設(shè)計(jì)中即是對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。若不用觸摸屏，則設(shè)置的程序如下圖： 圖 337 程序控制圖 PID通道的設(shè)置 本實(shí)驗(yàn)中 PID 通道的設(shè)置數(shù)制為十六進(jìn)制。 最后將 FIX（浮點(diǎn)到十六位 BIN）轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)（即 D110）送給 210信道（ D/A首信道）就完成了。由于第六通道的設(shè)置可知，得到數(shù)字量的范圍為 0~213，故而轉(zhuǎn)換的公式 為： 模擬量輸出通道的數(shù)值 =（ PID 輸出 /213） *F 其中 F是分辨率 方法和輸入通道一樣，具體操作如下：如圖 335 基于 PID 的交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)（偏軟） 11 圖 335 PID輸出處理圖 如 P D100中為 PID 的輸出值，先將其轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)后進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算。 （ 4） PID 的處理 圖 334 PID的處理圖 由于 PID 中的處理數(shù)據(jù)為二進(jìn)制，所以要將浮點(diǎn)數(shù)變?yōu)槎M(jìn)制。下圖也是如此。 （ 1） 啟動(dòng)停止控制 圖 331 啟動(dòng)停止控制圖 作為開(kāi)始按鈕， 作為停止按鈕。 本設(shè)計(jì)中我們使用的是 12020的分辨率，測(cè)速儀的數(shù)值在輸送給模擬量通道后，模擬量通道（本實(shí)驗(yàn)是 200）里顯示的數(shù)值已經(jīng)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量即 A/D轉(zhuǎn)換，所以我們還要把相應(yīng)的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速量。之前已經(jīng)說(shuō)明了，轉(zhuǎn)速儀所測(cè)得的轉(zhuǎn)速范圍是 0~1440r/min，對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)為 0~，而我們?cè)O(shè)置 PLC 的模擬量的輸入單元量程是 0~10V，故而必須要把相應(yīng)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為 0~10V 對(duì)應(yīng)的電壓，即我們?cè)O(shè)置輸入量程時(shí)應(yīng)該 1920r/min。本編程中用的是轉(zhuǎn)速作為統(tǒng)一量。 編程的操作流程 注：由于 PID 在進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，它的測(cè)量值與設(shè)定值的量必須為同一個(gè)量。 D/A轉(zhuǎn)換是將數(shù)字離散信號(hào)轉(zhuǎn)變成為模擬連續(xù)信號(hào)。 公式： A/D 數(shù)值 =F* ? ?? ?0/ AAs m ? (2) 其中 F為分辨率， s為測(cè)速儀的測(cè)量值， Am為設(shè)置量程的最大值， A0為設(shè)置量程的最 小值。本設(shè)計(jì)運(yùn)算思路圖如下 32： 基于 PID 的交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)（偏軟） 8 ? ?? ? ? ??? /1//11 TiTia ??? 目 標(biāo) 值 濾 波 ? ?)/*1( //* ?? ?TdTdKp ?)//( ?TikpKp ?設(shè) 定 值測(cè) 量 值++比 例 + 積 分 要 素操 作 量 圖 32 設(shè)計(jì)思路圖 其中 :Kp 比例常數(shù) :Ti 積分時(shí)間 :Td 微分時(shí)間 :? 2PID 參數(shù) :? 取樣周期 :? 不完全微分系數(shù) 編程 CP1H 模擬量輸入 /輸出單元 （ 1） A/D、 D/A 功能： A/D 是模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，通常簡(jiǎn)稱(chēng)為：模數(shù)轉(zhuǎn)換。 CX— Programmer 具體個(gè)項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置修改如下 ：如圖 31 圖 所以輸入占用的 AD 0CH 信道地址 200CH；選用 12020 的分辨率。將鼠籠電機(jī)與測(cè)速計(jì)同軸連接，即可測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速。三相鼠籠異步電 機(jī)的運(yùn)行方式有星型和三角型，具體接線方法如圖 25所示：本設(shè)計(jì)使用的是星型接法。由于是用外部信號(hào)控制，所以將參數(shù) P09 設(shè)為 4。 本實(shí)驗(yàn)選用 Panasonic 的 VF0 型變頻器，其額定輸入電壓是 200V，額定功率是 。 由于本設(shè)計(jì)只用到第一路輸出，所以只介紹 11號(hào)引腳的含義，其它引腳也類(lèi)似。 模擬量輸出單元 模擬量輸出單元是將指定的數(shù)字量（二進(jìn)制數(shù)）轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)或電流信號(hào)，端子臺(tái)如下圖 24 從左到右分別是引腳 9~16，其中 11控制第一路信號(hào)輸出， 1 114控制第二路信號(hào)輸出。 由于本設(shè)計(jì)只用到第一路輸入，所以只介紹 2 引腳的含義，其 它的引腳其實(shí)也類(lèi)似。設(shè)計(jì)的控制圖如 21，設(shè)計(jì)的思路圖如 22. 圖 21 PID的交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的硬件控制圖 變頻器三相異步電機(jī)速度計(jì)速度0 ~ 10 V 反饋電壓三相電壓0 ~ 10 V 控制電壓 PLC 基于 PID 的交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)（偏軟） 4 啟 動(dòng)設(shè) 定 值是 否 相 等ND / A 模 塊三 相 異 步 電機(jī)P I D 調(diào) 節(jié)執(zhí) 行 器速 度 計(jì)A / D 模 塊測(cè) 量 值結(jié) 束 圖 22PID的交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的思路圖 CP1H 模擬量輸入單元 （ 1）在端子臺(tái)上方的電壓 /電流輸入信號(hào)切換開(kāi)關(guān)如下圖 23所示： 圖 23 切換開(kāi)關(guān) 本設(shè)計(jì)使用的模擬量就是電壓信號(hào)，所以本設(shè)計(jì)不用改變，就直接使用出廠設(shè)定 基于 PID 的交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)（偏軟） 5 的就行。 PLC 通過(guò)處理將結(jié)果經(jīng) D/A 模塊傳給變頻器。 具體的設(shè)計(jì)思路是如下： 通過(guò)速度計(jì)測(cè)得三相異步電機(jī)的速度，經(jīng) A/D 模塊傳給 PLC。選出速度偏差在 %5? 的結(jié)果。根據(jù)硬件的參數(shù)設(shè)置，編寫(xiě) PLC 控制程序。 然后，按照設(shè)計(jì)需要連接各種儀器。 首先，了解 PID 控制理論，知道 PLC 模擬量的輸入、輸出模塊。 通過(guò)制作出來(lái)裝置，可以按照用戶(hù)的要求來(lái)控制電機(jī)的速度。 基于 PID 的交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)（偏軟） 2 主要介紹了模擬量的輸入、輸出模塊， Panasonic 的 VF0 型變頻器，三相鼠籠異步電機(jī)， 測(cè)速計(jì)，歐姆龍 PLC。通常使用 PLC 的 PID指令來(lái)控制變頻器完成。 變頻調(diào)速是通過(guò) 改變定子電壓、頻率的高效調(diào)速方法 。 三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式為： )1(/60 spfn ?? (1) 從上式可見(jiàn)，改變供電頻率 f、電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù) p及轉(zhuǎn)差率 s均可達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。 在實(shí)際應(yīng)用中，交流電動(dòng)機(jī)總是與生產(chǎn)機(jī)械相聯(lián)系，形成電力拖動(dòng)系統(tǒng)。有利用 PID 控制實(shí)現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實(shí)現(xiàn) PID 控制功能的可編程控制器 (PLC)，還有可實(shí)現(xiàn) PID 控制的 PC 系統(tǒng)等等。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。不同的控制系統(tǒng)，其傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)是不一樣的。一個(gè)控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輸入輸出接口。智能控制的典型實(shí)例是模糊全自動(dòng)洗衣機(jī)等。 關(guān)鍵詞： PID 控制，模擬量，電機(jī)調(diào)速 基于 PID 的交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)（偏軟） III Abstract Analysis of the PID control of motor speed functions and advantages and disadvantages, introduces the realization of
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