【正文】 線到達(dá)并不再超出允許誤差帶所需的最短時(shí)間間隔段稱(chēng) 為恢復(fù)時(shí)間。 （ 2）超調(diào)量 ? 輸出量超過(guò)穩(wěn)態(tài)值的最大偏差與穩(wěn)態(tài)值之比 00m a x 100??? ? ?c cc? （ 27） 0nns num??河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 7 （ 3）調(diào)節(jié)時(shí)間 st 響應(yīng)曲線到達(dá)并不再超出允許誤差帶所需要的最短時(shí)間，允許誤差帶= ?? )2~5100( 000000 穩(wěn)態(tài)值。 調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) 控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)可分為跟隨性能指標(biāo)和抗擾性能指標(biāo)兩種。調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)中調(diào)速范圍、靜差率與額定速降之間有以下關(guān)系。 （ 2）靜差率 s 當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載增加到額定負(fù)載時(shí)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落 numn? 與河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 6 理想空載轉(zhuǎn)速 0n 之比，稱(chēng)為靜差率 s，表示為： （ 23） 顯然，靜差率是用來(lái)衡量調(diào)速系統(tǒng)負(fù)載變化時(shí)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定程度，而且調(diào)速范圍和靜差率這兩項(xiàng)指標(biāo)并不是彼此孤立的，只有同時(shí)提示才有意義 。 調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo) 調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)指標(biāo) 調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的性能指標(biāo)稱(chēng)為穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)，它有調(diào)速范圍 D和靜差率 s兩個(gè)指標(biāo)。同時(shí)，由于電機(jī)的容量較大，又要求電流的脈動(dòng)小。因三相橋式全控整流電壓的脈動(dòng)頻率比三相半波高，因而所需的平波電抗器的電感 量可相應(yīng)減少約一半，這是三相橋式整流電路的 一大優(yōu)點(diǎn)。由于要求直流電壓脈動(dòng)較小，故采用三相整流電路。 本設(shè)計(jì) 根據(jù) 技術(shù)要求和特點(diǎn)選 用 VM系統(tǒng) 。通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置 GT 的控制電壓來(lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變 dU ，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，且控制作用 的 快速性能好，提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。 （ 1） 旋 轉(zhuǎn)變流機(jī)組簡(jiǎn)稱(chēng) GM 系統(tǒng)，用交流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組，以獲得可調(diào) 的直河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 5 流電壓 ， 適用于調(diào)速要求不高，要求可逆運(yùn)行的系統(tǒng)，但其 系統(tǒng)較為復(fù)雜 、體積大、效率低、維護(hù)不便。因此，調(diào)速系統(tǒng)以調(diào)壓調(diào)速為主，本設(shè)計(jì)采用調(diào)壓調(diào)速方式。此法屬于有級(jí)調(diào)速，平滑性差，機(jī)械特性軟，效率低。此種方法使電動(dòng)機(jī)從額定轉(zhuǎn)速向上變速，屬于恒功率調(diào)速方法，動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，調(diào)速范圍小。調(diào)壓調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快 ，適應(yīng)于要求大范圍內(nèi)的無(wú)級(jí)平滑調(diào)速系統(tǒng)。 直流調(diào)速系統(tǒng)的控制方法的選擇 直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的表達(dá)式如下： ??? ?e aC RIUn（ r/min） （ 21） 式（ 21）中： U—— 電樞電壓（ V）； aI —— 電樞電流（ A） 。 調(diào)速方案的選擇 調(diào)速方案的優(yōu)劣直接關(guān)系到系統(tǒng)調(diào)速的 效果，因此必須 根據(jù)電機(jī)的型號(hào)及參數(shù)選擇最優(yōu) 設(shè)計(jì) 方案，以確保系統(tǒng)能夠正常，穩(wěn)定地運(yùn)行 ，取得良好的效果 。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 4 2 直流調(diào)速 系統(tǒng) 理論研究和 方案 確定 本設(shè)計(jì) 的 主電路 供電方案 采用晶閘管三相全控橋整流電路，控制電路由軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，取代傳統(tǒng)的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 現(xiàn)階段，我國(guó)在具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全數(shù)字化調(diào)速裝 置的研發(fā)水平上還落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，而且進(jìn)口的控制器價(jià)格昂貴，因此，學(xué)習(xí)和研究國(guó)外先進(jìn)的控制器，具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和實(shí)際意義。由于微機(jī)具有較高的性?xún)r(jià)比，因此在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備控制中得到了廣泛的應(yīng)用。 采用微機(jī)控制后，整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化、智能化，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，制作成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，操作和維護(hù)較為方便，電機(jī)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)性能較高，精度也達(dá)到了一定 的要求。在數(shù)字化系統(tǒng)中 ， 除具有常規(guī)的調(diào)速功能外 ， 還具有故障報(bào)警 ， 診斷及 數(shù)據(jù)采集和顯示 等功能 ， 同時(shí) ， 數(shù)字系統(tǒng)通常具有較強(qiáng)的通信能力 和較強(qiáng)的抗干擾能力 。 電機(jī) 調(diào)速通常通過(guò)給定環(huán)節(jié) ,中間放大環(huán)節(jié) ,校正環(huán)節(jié) ， 反饋環(huán)節(jié)和保護(hù)環(huán)節(jié)等來(lái)實(shí)現(xiàn) 。 直流調(diào)速 系統(tǒng) 是指人為地或自動(dòng)地 調(diào)節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 ， 以滿(mǎn)足 控制系統(tǒng)性能的 要求 。 目前，國(guó)內(nèi)外一些主要電氣公司，已 經(jīng)研制出全數(shù)字直流調(diào)速裝置，有成熟的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的應(yīng)用產(chǎn)品供各生產(chǎn)企業(yè)和科研單位選用。 直流調(diào)速系統(tǒng)，特別是雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用最廣的電氣傳動(dòng)裝置之一。世界上許多國(guó)家都開(kāi)發(fā)出了數(shù)字式調(diào)速裝置 ，當(dāng)前直流調(diào)速技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)很高的水平：功率元件采用可控硅，控制方式采用換相、相位控 制等。 隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù) 、電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制理論 的發(fā)展，電力電子器件、超大規(guī)模集成電路和傳感器的出現(xiàn)，電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)不斷向前發(fā)展。晶閘管整流裝置逐漸取代了水銀整流裝置，使直流電力拖動(dòng)完成了一次巨大的飛河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 2 躍。調(diào)速系統(tǒng)的控制方案是依靠軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn) ，軟件的模塊化結(jié)構(gòu)可以實(shí)時(shí)增加、更改、刪減應(yīng)用程序，當(dāng)時(shí)及系統(tǒng)變化時(shí)也可以徹底更新，軟件控制的這種靈活性大大增強(qiáng)了控制器對(duì)被控對(duì)象的適應(yīng)能力，使各種新的控制策略和控制方法得到實(shí)現(xiàn)。 數(shù)字化調(diào)速系統(tǒng)是指用微 機(jī)處理器代替以往的模擬調(diào)速器，它具有體積小、實(shí)現(xiàn)方便等優(yōu)點(diǎn)，不僅是一般的 PID控制，就是復(fù)雜的矢量控制、非線性魯棒控制、模糊控制等方法都可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)，這給設(shè)計(jì)和構(gòu)造調(diào)速系統(tǒng)帶來(lái)了許多便利。 在傳統(tǒng) 的直流調(diào)速系統(tǒng) 中，控制回路全部采用模擬電子器件 ， 如晶體管、各種線性運(yùn)算電路等， 雖 然 一定程度上滿(mǎn)足了生產(chǎn) 過(guò)程的要求，但是因?yàn)?在使用中易受外界干擾影響 ，線路復(fù)雜、通用性差，而且容易老化 ，控制 系統(tǒng)的效果 受到器件性能、溫度等 不確定 因素的影響，致使系統(tǒng)的運(yùn)行特性也隨之變化，故系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性及準(zhǔn)確性得不到保證， 可靠性較差。但是在 要求高起、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，快速響應(yīng)和較寬速度調(diào)節(jié)范圍的電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中，仍然采用直流電動(dòng)機(jī)作為調(diào)速系統(tǒng)的執(zhí)行電機(jī)。 由于直流電動(dòng)機(jī)的電壓、電流和磁通的耦合較弱，使直流電動(dòng)機(jī)具有良好的運(yùn)行性能和控制特性，能夠在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，啟動(dòng)、制動(dòng)性能良好，其在 20 世紀(jì) 70 年代以來(lái)一直在高精度，大調(diào)速范圍的傳動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)占據(jù)主導(dǎo)地位。 PID control。as most functions are carried out by software,the rate of malfunction is ,as SCM works with digital signal,its control is flexible and its ability to antiinterference is very high. The paper is based on the theory of DC speed this paper， a 80C196KC SCM is used as the processor for the speed control system of DC motor. The kind of speed controller is PID and that of current controller is PI. It is also discussed in this paper how to analyze the math model of double close loop speed control system by analyzing the functions and characteristics of the speed controlling system for DC motor， and find out the proportion and integral factors of the current and voltage loop. Moreover， the system adopted digital speed measuring method to enhance the accuracy of speed control. Key words： DC motor。 關(guān)鍵詞：直流電動(dòng)機(jī)； 調(diào)速； PID 控制 ；雙閉環(huán) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 說(shuō)明書(shū) Design of Digital Double Closedloop DC Speed Regulation System Abstract In recent years， autocontrol system has been widely used and developed in every walk of DC speed regulation,as the artery in the area of electic drive system acts the main effect in the development of the microelectritcity,the use of the puter in speed regulation system simplies the system,reduces the volume,increases the Optimum Control is achieved by the use of both classical methods and intelligent methods. The digital speed control system for DC motor,which use Chip Microcontroller(SCM) as its processor has many speed giving and speed measuring adopt digital method,the system can measure the speed accuracy within a wide range,which expans the speed control scope and enhances its precession。 并且 介紹了直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的功能和特 性 ，分析 了 雙閉環(huán) PID 控制的 調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，確定了電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的比例和積分系數(shù)。 以 單片機(jī)為控制核心的數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)有 著 許多優(yōu)點(diǎn)：由于速度給定和測(cè)速采用 了數(shù) 字化，能夠在很 寬 的范圍內(nèi)高精度測(cè)速，所以擴(kuò)大了調(diào)速 的 范圍，提高了測(cè)速控制 系統(tǒng)的精度；由于硬件 的 高度集成化，所以 使得零部件數(shù)量大大減少；由于 很多功能都是由軟件 實(shí)現(xiàn) 的，使硬件得以簡(jiǎn)化， 因此 故障率??；單片機(jī)以數(shù)字信號(hào)工作，控制方法靈活便捷，抗干擾能力 較 強(qiáng)。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 全數(shù)字直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要 近年來(lái) ，自動(dòng)化控制系統(tǒng)在各行業(yè) 中 得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，而直流調(diào)速系統(tǒng)作為電力拖動(dòng)系統(tǒng) 的主要方式之一，在現(xiàn)代化生產(chǎn)中起著 十分重要的 作用。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)在調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 使 控制 系統(tǒng) 得到 簡(jiǎn)化，體積減小，可靠性提高，而且各種經(jīng)典和智能算法 也都 分別在調(diào)速系統(tǒng)中得到了靈活的應(yīng)用，以此來(lái) 達(dá)到 最優(yōu)控制 效果 。 本論文在直流調(diào)速系統(tǒng)理論研究的基礎(chǔ)上， 以 80C196KC 單片機(jī)為控制核心， 對(duì)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采 了 用 PID 控制算法、電流調(diào)節(jié)器采用 了 PI 算法， 設(shè)計(jì)了一套 全 數(shù)字直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。此外， 本次設(shè)計(jì) 采用 了 數(shù)字式速度給定和數(shù)字式測(cè)速方法， 大大 提高了速度控制的精度。the hardware is highly integrated,the number of the parts is sharply minimized。Speed regulation。 Doubleclosedloop河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 目 錄 1 緒論 ....................................................................................................................... 1 引言 ............................................................................................................. 1 課題的背景 .................................................................................................. 1 課題研究的目的和實(shí)際意義 ....................................................................... 2 2 直流調(diào)速 系統(tǒng)理論研究和方案確定 ..................................................................... 4 調(diào)速方案的選擇 ...............................................