雙閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除雙閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要技術(shù)數(shù)據(jù)：直流電動(dòng)機(jī) Ped=3kW Ued=220v Ied=17.3 ned=1500r/min電樞回路總電阻 R=2.50電動(dòng)機(jī)回路電磁時(shí)間常數(shù) TL=0.017s電動(dòng)機(jī)機(jī)電時(shí)間常數(shù) TM=0.076s電動(dòng)機(jī)電勢(shì)常數(shù) Ce=0.1352V/rmin)晶閘管裝置放大倍數(shù) Ks=53品閘管整流電路滯后時(shí)間 Ts=0.0017s速度調(diào)節(jié)范圍0-1500r/min，速度控制精度0.1%（額定轉(zhuǎn)速時(shí)）電流過(guò)載倍數(shù)為1.5倍。直流電動(dòng)機(jī)的控制電源采用晶閘管裝置輸入電壓為0-5伏時(shí)可以輸出0-264伏提供最大25安培輸出電流速度檢測(cè)采用光電編碼器（光電脈沖信號(hào)發(fā)生器）采用雙閉環(huán)環(huán)（速度環(huán)和電流環(huán)）控制方式計(jì)算機(jī)則要求采用51內(nèi)核的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制1. 分配系統(tǒng)資源，編寫系統(tǒng)初始化和主程序模塊2. 編寫數(shù)字調(diào)節(jié)器軟件模塊3. 編寫A/D轉(zhuǎn)換器處理程序模塊4. 編寫輸出控制程序模塊5. 其它程序模塊(數(shù)字濾波、顯示與鍵盤等處理程序)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖直流電機(jī)的供電需要三相直流電，在生活中直接提供的三相交流380V電源，因此要進(jìn)行整流，則本設(shè)計(jì)采用三相橋式整流電路變成三相直流電源，最后達(dá)到要求把電源提供給直流電動(dòng)機(jī)。如圖設(shè)計(jì)的總框架。三相交流電源三相橋式整流電路直流電動(dòng)機(jī)整流供電雙閉環(huán)直流調(diào)速機(jī)驅(qū)動(dòng)電路保護(hù)電路 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)總框架 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)ASR-轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR-電流調(diào)節(jié)器 TG-測(cè)速發(fā)電機(jī)TA-電流互感器 UPE-電力電子變換器 Un*-轉(zhuǎn)速給定電壓Un-轉(zhuǎn)速反饋電壓Ui*-電流給定電壓Ui-電流反饋電壓雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖直流調(diào)速系統(tǒng)常用的直流電源旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組靜止式可控整流器直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器晶閘管-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱V-M系統(tǒng))的原理圖。通過(guò)調(diào)節(jié)處罰裝置GT的控制電壓來(lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變平均整流電壓，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。和旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組及離子拖動(dòng)變流裝置相比，晶閘管整流裝置不進(jìn)在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上都很大提高，而且在技術(shù)性能上也現(xiàn)實(shí)出較大的優(yōu)越性。 VM系統(tǒng)原理電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)(假定)在設(shè)計(jì)電流環(huán)時(shí),因T1比Tm小得多,故電流的調(diào)節(jié)過(guò)程比轉(zhuǎn)速的變化過(guò)程快得多,因此在電流調(diào)節(jié)器快速調(diào)節(jié)過(guò)程中,可以認(rèn)為反電動(dòng)勢(shì)E基本不變。這樣在設(shè)計(jì)電流環(huán)時(shí),可以暫時(shí)不考慮反電動(dòng)勢(shì)E電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖變化的影響而得到圖所示的電流環(huán)近似動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。為了使電流環(huán)穩(wěn)態(tài)上做到無(wú)靜差以獲得理想的堵轉(zhuǎn)特性,動(dòng)態(tài)上保持電動(dòng)機(jī)電樞電流的不超調(diào),保證系統(tǒng)的跟隨性。把電流環(huán)校正成典型I型系統(tǒng),其傳遞函數(shù)為: 式中: Ki,i分別為電流調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)和時(shí)間常數(shù)。根據(jù)“對(duì)消原理”,為了對(duì)消掉控制對(duì)象中時(shí)間常數(shù)較大的慣性環(huán)節(jié),以使校正后系統(tǒng)的響應(yīng)速度加快,取i=T1;PI調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)Ki取決于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。根據(jù)“電子最佳調(diào)節(jié)原理”中的“二階最佳系統(tǒng)”原理。取KiTi=05,由此可得: 確定時(shí)間常數(shù)（1）整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)Ts。由電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)課本附表可知，三相橋式電路的平均失控時(shí)間 Ts=0.0017s。（2）電流濾波時(shí)間常數(shù)Toi。三相橋式電路的每個(gè)波頭的時(shí)間是3.3ms，為了基本濾平波頭，應(yīng)有（12）Toi=3.3ms，因此取Toi=2ms=0.002s。（3）電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取。（4）電磁時(shí)間常數(shù)的確定。由前述已求出電樞回路總電感。 則電磁時(shí)間常數(shù) 選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，并保證穩(wěn)態(tài)電流無(wú)靜差，可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對(duì)象是雙慣性型的，因此可用PI型調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 式中 -電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；-電流調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能：,參照附表6.2的典型I型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能，各項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的，因此基本確定電流調(diào)節(jié)器按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。計(jì)算電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)：。電流開環(huán)增益：要求時(shí)，取，因此 于是，ACR的比例系數(shù)為 式中 電流反饋系數(shù)；晶閘管專制放大系數(shù)。校驗(yàn)近似條件電流環(huán)截止頻率：（1） 晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件 滿足近似條件。（2） 忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件 滿足近似條件。（3） 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件 滿足近似條件。計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容按所用運(yùn)算放大器取R0=40k，各電阻和電容值為 , 取 ，取 ，取 按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達(dá)到的動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)為，滿足設(shè)計(jì)要求。 含濾波環(huán)節(jié)的PI型電流調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)時(shí),可以把已經(jīng)設(shè)計(jì)好的電流環(huán)作為轉(zhuǎn)速環(huán)的控制對(duì)象。由此得到轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖所示。為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差,提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能,把轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計(jì)成典型II型系統(tǒng),其傳遞函數(shù)為: 式中: Kn,n分別為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器比例放大倍數(shù)和時(shí)間常數(shù)。根據(jù)II型典型系統(tǒng)參數(shù)確定的方法,有T1=hT2,于是有n=hTn,其中h為中頻寬, Tn=Ton+2Ti,根據(jù)“調(diào)節(jié)器最佳整定設(shè)計(jì)法”,一般取h=5。然后按典型II型系統(tǒng)的最小閉環(huán)幅頻特性峰值Mrmin準(zhǔn)則,得: 確定時(shí)間常數(shù)（1）電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)1/KI。由前述已知，則 （2）轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)，根據(jù)所用測(cè)速發(fā)電機(jī)紋波情況，取.（3）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)按照設(shè)計(jì)要求，選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)式為 計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨和抗擾性能都較好的原則，先取h=5，則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為 則轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益 K 可得ASR的比例系數(shù)為 式中 電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。檢驗(yàn)近似條件轉(zhuǎn)速截止頻率為 （1）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件為 滿足簡(jiǎn)化條件。（2）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為 滿足近似條件。計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容取，則 ，取 , 取 , 取 含濾波環(huán)節(jié)的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量當(dāng)h=5時(shí)，查附表6.3典型型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)得，不能滿足設(shè)計(jì)要求。實(shí)際上，由于附表6.3是按線性系統(tǒng)計(jì)算的，而突加階躍給定時(shí)，ASR飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應(yīng)該按ASR退飽和的情況重新計(jì)算超調(diào)量。計(jì)算超調(diào)量。設(shè)理想空載起動(dòng)時(shí)，負(fù)載系數(shù)，已知， ， ，。當(dāng)時(shí)，查得，而調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降 式中 電機(jī)中總電阻 ；調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降 ；為基準(zhǔn)值，對(duì)應(yīng)為額定轉(zhuǎn)速。計(jì)算得 不能滿足設(shè)計(jì)要求。校核動(dòng)態(tài)最大速降 設(shè)計(jì)指標(biāo)要求動(dòng)態(tài)最大速降。在實(shí)際系統(tǒng)中，可定義為相對(duì)于額定轉(zhuǎn)速時(shí)的動(dòng)態(tài)速降。由，r/min h=5時(shí)，查附表得=81.2%，r/min 不滿足動(dòng)態(tài)最大轉(zhuǎn)速降指標(biāo)。轉(zhuǎn)速超調(diào)的抑制從計(jì)算得的退飽和超調(diào)量，可知不滿足動(dòng)態(tài)指標(biāo)要求，因此需加轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋。加入這個(gè)環(huán)節(jié)可以抑制甚至消滅轉(zhuǎn)速超調(diào)，同時(shí)可以大大降低動(dòng)態(tài)速降。在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，加入轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖6.3所示。和普通的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器相比，在轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)上并聯(lián)了微分電容Cdn和濾波電阻Rdn，即在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的基礎(chǔ)上再疊加一個(gè)帶濾波的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的基礎(chǔ)上再疊加一個(gè)帶濾波的轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋信號(hào)。 帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器含有轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示:含有轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋環(huán)節(jié)中待定的參數(shù)是和，其中轉(zhuǎn)速微分時(shí)間常數(shù)，轉(zhuǎn)速微分濾波時(shí)間常數(shù)是以選定，只要確定，就可以計(jì)算出和了。由工程設(shè)計(jì)方法，近似計(jì)算公式得： 設(shè)理想空載起動(dòng)時(shí)，負(fù)載系數(shù)，已知：， ，。設(shè)計(jì)要求動(dòng)態(tài)最大超調(diào)，取轉(zhuǎn)速超調(diào)量為，則 則微分電容 濾波電阻 再次校核動(dòng)態(tài)速降帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋時(shí)，轉(zhuǎn)速微分時(shí)間常數(shù)相對(duì)值 又因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求動(dòng)態(tài)最大轉(zhuǎn)速降，即則。上述已求出動(dòng)態(tài)速降的基準(zhǔn)值所以 參照附表6.5可知，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，而現(xiàn)在，需要滿足，符合要求?？芍獫M足要求。校核調(diào)整時(shí)間在轉(zhuǎn)速微分時(shí)間常數(shù)相對(duì)值時(shí)，則調(diào)整時(shí)間，滿足設(shè)計(jì)要求。 上述的超調(diào)校正選取是根據(jù)設(shè)計(jì)要求條件來(lái)選取的，即從開始選起，逐步減小并驗(yàn)證動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速降以及調(diào)節(jié)時(shí)間，看是否滿足要求。最后選擇為最佳整定超調(diào)。從以上分析可得出結(jié)論，帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的直流調(diào)速系統(tǒng)不僅使轉(zhuǎn)速超調(diào)大大減小，而且大大降低動(dòng)態(tài)速降。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流自動(dòng)調(diào)速轉(zhuǎn)速與電流雙閉環(huán)直流自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的工作過(guò)程 啟動(dòng)過(guò)程雙閉環(huán)直流自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程可分為以下 3 個(gè)階段。(1) 電流上升階段。開始啟動(dòng)時(shí), n=0, Ufn=0, Usi=Ug, 故 ST 的輸入值很高, 使 ST 的輸出 Us 迅速達(dá)到飽合限幅值- Usm, 在此后的啟動(dòng)升速過(guò)程中, 只要 Usi( 即 nn1)Ug/n, 則 ST 就將保持該飽和值而不能起調(diào)節(jié)作用。LT 的輸入偏差電壓 Uic=- Us+Uif, 由于此時(shí)- Us=- Usm, 而 Uif=Id, 故Uci=- Usm+Id0, LT 的積分作用將使 Uc 快速上升, 電流 Id 以最快速度上升, 電動(dòng)機(jī)獲得較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩, 加快了電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。直到 Ufi=Id=Usm( 即 Uic=0) 時(shí), Uc 不再增加, Ud 也不再增加, 電動(dòng)機(jī)電流 Id 達(dá)到所允許的最大電流 Idm。(2) 電流保持恒值, 電動(dòng)機(jī)恒加速階段。此階段從 Id 剛上升到 Idm 開始, 到 n 達(dá)到其期望值 n1 為止。在此階段中, 由于 nn1 的轉(zhuǎn)速超調(diào)現(xiàn)象。但在 nn1 后, 由于 UnfUg, 故 Usi0, ST 的積分電容改變, 使 ST退出飽和, 進(jìn)入線性區(qū), ST 便開始進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié), 在 ST 進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時(shí), 由于 ST 的輸出 Us 的變化, 即 LT 的給定值發(fā)生變化, 故 LT 也要進(jìn)行電流調(diào)節(jié), 力圖使 Id 盡快跟隨 ST 的輸出 Us。由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)在外環(huán), 故 ST 起主導(dǎo)作用, 最終使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在期望轉(zhuǎn)速 n1 上。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速和電流波形.雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速和電流波形.穩(wěn)態(tài)時(shí), Usi=0, Uci=0, 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為期望速 n=n1=Ug/n, 其電流也為穩(wěn)定電流 Id=Id1=Us1/Id。當(dāng)負(fù)載增大時(shí), 自動(dòng)調(diào)速過(guò)程如下:在自動(dòng)調(diào)速過(guò)程中, 轉(zhuǎn)速環(huán)是主環(huán), 在穩(wěn)速過(guò)程起主導(dǎo)作用, 其主要作用是保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定, 能將轉(zhuǎn)速保持在給定值 Ug/n 上。電流環(huán)是副環(huán),其主要作用是穩(wěn)定電流, 將影響和干擾轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié), 但轉(zhuǎn)速環(huán)的調(diào)節(jié)作用可以改變 Us, 使電流環(huán)跟隨 Us 調(diào)節(jié), 故最終仍能消除轉(zhuǎn)速偏差。直流電動(dòng)機(jī)有三種調(diào)速方法，分別是改變電樞供電電壓、勵(lì)磁磁通和電樞回路電阻來(lái)調(diào)速。調(diào)壓調(diào)速是調(diào)速系統(tǒng)的主要調(diào)速方式。直流調(diào)壓調(diào)速需要有專門的可控直流電源給直流電動(dòng)機(jī)，隨著電力電子的迅速發(fā)展，直流調(diào)速系統(tǒng)中的可控變流裝置廣泛采用晶閘管，將晶閘管的單向?qū)щ娦耘c相位控制原理相結(jié)合,構(gòu)成可控直流電源,以實(shí)現(xiàn)電樞端電壓的平滑調(diào)節(jié)。微機(jī)(單片機(jī))控制電動(dòng)機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理框圖系統(tǒng)中設(shè)置的轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器，為了獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，兩個(gè)調(diào)節(jié)器都采用PI調(diào)節(jié)器。這種雙閉環(huán)調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)能恰當(dāng)發(fā)揮電流截止負(fù)反饋和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的作用。再加上微機(jī)控制系統(tǒng)能采用高分辨率的數(shù)字觸發(fā)器和高精度數(shù)字測(cè)速裝置，可以更好地滿足高性能工業(yè)傳動(dòng)的要求。調(diào)速系統(tǒng)的硬件組成系統(tǒng)的主電路是晶閘管三相全控橋，直流電動(dòng)機(jī)。晶閘管觸發(fā)脈沖的產(chǎn)生和移相由微機(jī)控制電路輸出。轉(zhuǎn)速的檢測(cè)采用數(shù)字測(cè)速器，它是用微機(jī)讀取與電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸的光電編碼器輸出的脈沖數(shù)，經(jīng)微機(jī)計(jì)算后得出轉(zhuǎn)速值。整個(gè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示，使用的主要芯片AT89C51單片機(jī)：用作系統(tǒng)的監(jiān)控，讀取采樣數(shù)據(jù)，進(jìn)行PI運(yùn)算，輸出控制量。8253：可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器芯片，具有3個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器，用于數(shù)字測(cè)速和數(shù)字觸發(fā)移相。8155：可編程IO接口擴(kuò)展芯片，用于輸出三相全控橋六個(gè)晶閘管的雙脈沖觸發(fā)信號(hào)，并保證觸發(fā)脈沖與三相電網(wǎng)的同步。256個(gè)片內(nèi)RAM用于存放采樣數(shù)據(jù)。8279：可編程鍵盤、顯示接口芯片，用于轉(zhuǎn)速設(shè)定值和電動(dòng)機(jī)起?？刂泼畹淖x入以及電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中轉(zhuǎn)速、電流和系統(tǒng)監(jiān)控狀態(tài)的顯示。ADC0809：8位AD轉(zhuǎn)換芯片，將電樞電流Id的值轉(zhuǎn)換為數(shù)宇量。數(shù)字移相觸發(fā)脈沖輸出電路 要提高調(diào)速系統(tǒng)的控制精度，首先必須保證數(shù)字觸發(fā)的移相精度并嚴(yán)格與三相電源保持同步。同步電路為了使主電路三相全控橋的各相觸發(fā)脈沖與晶閘管陽(yáng)極電壓保持嚴(yán)格的相位關(guān)系，控制系統(tǒng)要設(shè)置專門的同步電路，如圖3所示。圖中，同步變壓器與主變壓器一樣接成YY012接法，同步電壓先由二級(jí)RC濾波電路濾除電源干擾，并通過(guò)調(diào)整R值，實(shí)現(xiàn)90。移相，使三個(gè)相同步電壓分別與晶閘管電源三相線電壓保持同相位。 同步電路原理圖觸發(fā)脈沖輸出電路觸發(fā)器輸出電路用兩片74LSl75四D觸發(fā)器作為移相觸發(fā)脈沖輸出的控制門，觸發(fā)脈沖的寬度由74LSl23單穩(wěn)電路控制。由74LSl23的6個(gè) 端輸出六個(gè)晶閘管觸發(fā)字碼，經(jīng)光電隔離，脈沖經(jīng)功放后觸發(fā)對(duì)應(yīng)的晶閘管。 端在控制門關(guān)閉時(shí)都為“1”，此時(shí)6塊觸發(fā)功放板上的光耦TIL113截止，VT1導(dǎo)通，后級(jí)的脈沖功放管3DK9截止，無(wú)觸發(fā)脈沖輸出；在觸發(fā)脈沖門開啟時(shí)，由晶閘管雙脈沖觸發(fā)要求，在6個(gè) 端中每次必有兩位為“0”的負(fù)觸發(fā)脈沖，此時(shí)對(duì)應(yīng)的光耦導(dǎo)通，VTl截止，3DK9導(dǎo)通，輸出的觸發(fā)脈沖經(jīng)脈沖變壓器送到相應(yīng)的晶閘管門極。數(shù)字測(cè)速電路轉(zhuǎn)速檢測(cè)的精度和快速性對(duì)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能影響極大。為了在較寬的速度范圍內(nèi)獲得高精度和快速的數(shù)字測(cè)速，本系統(tǒng)使用每轉(zhuǎn)1024線的光電編碼器作轉(zhuǎn)速傳感器，它產(chǎn)生的測(cè)速脈沖頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速有固定的比例關(guān)系，微機(jī)對(duì)該頻率信號(hào)采用MT法測(cè)速處理。數(shù)字測(cè)速用8253的0號(hào)、1號(hào)計(jì)數(shù)器分別對(duì)m1和m2進(jìn)行計(jì)數(shù)，D觸發(fā)器F1用來(lái)使m2的計(jì)數(shù)與測(cè)速脈沖計(jì)數(shù)同步，由于8253為下降沿計(jì)數(shù)，故使用反相器G，啟動(dòng)測(cè)速和停止測(cè)速信號(hào)由8031單片機(jī)的軟件向P1.2口輸出，P1.3口用于測(cè)速電路軟件輸出復(fù)位脈沖信號(hào)。鍵盤顯示接口 整個(gè)微機(jī)控制系統(tǒng)的人機(jī)聯(lián)系采用了8279可編程鍵盤顯示接口芯片。為了便于操作和符合人們的習(xí)慣，8279采用傳感器陣列式工作方式，作為按鍵和撥盤的輸入接口。此處選用3*8陣列。顯示器是5位LED數(shù)碼管，它包括1位狀態(tài)符號(hào)顯示和4位數(shù)據(jù)顯示，都采用動(dòng)態(tài)顯示方式。調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)用AT89C51單片機(jī)代替了直流電動(dòng)機(jī)雙環(huán)調(diào)速裝置中的電流和轉(zhuǎn)速控制器以及6路觸發(fā)脈沖發(fā)生電路。整個(gè)控制程序由主程序、外中斷服務(wù)程序、PI運(yùn)算程序及各種輔助程序組成。主程序主要功能是：上電初始化，設(shè)堆棧指針，AT89C51和主要芯片初始化，查詢傳感器陣列的狀態(tài)并檢查到的命令鍵設(shè)置相應(yīng)的控制命令標(biāo)志位，故障檢測(cè)報(bào)警以及等待同步脈沖外中斷等。同步外中斷服務(wù)程序的主要功能是：轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)采樣，按控制命令標(biāo)志位對(duì)應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)轉(zhuǎn)速環(huán)進(jìn)行PI運(yùn)算，電流反饋信號(hào)采樣，按控制命令標(biāo)志位對(duì)應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)電流環(huán)進(jìn)行PI運(yùn)算，控制移相角的時(shí)間值量化，讀電源狀態(tài)字碼S1、S2、S3及判定下一拍應(yīng)送觸發(fā)脈沖的晶閘管的字碼等。電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的離散化Pl運(yùn)算都以差分方程形式實(shí)現(xiàn)，其輸出經(jīng)工程量變換量化后，變?yōu)榕c控制移相所對(duì)應(yīng)的時(shí)間TD，為了提高控制精度，程序中要采用16位的四則運(yùn)算。由于整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化控制，所以能很方便地通過(guò)軟件引入各種特殊的控制方式。在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，通過(guò)程序的判斷，可以使轉(zhuǎn)速環(huán)PI數(shù)字調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)積分分離，直接進(jìn)行大比例系數(shù)的P數(shù)字調(diào)節(jié)器運(yùn)算；保證電流環(huán)的給定立即達(dá)到最大僧，從而使起動(dòng)電流穩(wěn)定在最大允許值上，實(shí)現(xiàn)快速起動(dòng)。又如，在程序中可設(shè)定零電流比較值與電流反饋信號(hào)進(jìn)行比較，以判別電流是否斷續(xù)，在電流斷續(xù)時(shí)自動(dòng)將電流環(huán)節(jié)的數(shù)字PI運(yùn)算改為積分運(yùn)算，并直接修改相應(yīng)的控制參數(shù)，從而使控制系統(tǒng)進(jìn)人一種簡(jiǎn)單的自適應(yīng)控制模式，提高了微機(jī)電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)因數(shù)。為了增強(qiáng)系統(tǒng)的檢錯(cuò)和抗干擾能力，程序設(shè)計(jì)時(shí)采取了以下措施：(1)程序?qū)斎胼敵龀霈F(xiàn)非常量時(shí)的檢錯(cuò)。操作人員由于失誤從撥盤輸入了超出規(guī)定范圍的轉(zhuǎn)速給定值或者當(dāng)計(jì)算機(jī)讀人電源狀態(tài)字碼與前次電源狀態(tài)字碼順序出現(xiàn)混亂時(shí)，控制程序能夠通過(guò)判斷及時(shí)進(jìn)行出錯(cuò)處理：一方面用顯示器給出“出錯(cuò)標(biāo)志”，同時(shí)由單片機(jī)復(fù)立，即停發(fā)觸發(fā)脈沖，斷開主電路，使電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止運(yùn)行。(2) 采用程序運(yùn)行監(jiān)視定時(shí)器(Watch dog Timer)。在主程序上電初始化時(shí)，建立軟件的監(jiān)視定時(shí)器系統(tǒng)，使用AT89C51單片機(jī)片內(nèi)定時(shí)器中斷，并設(shè)其定時(shí)時(shí)間為10ms。為此，在每次(3.33ms)同步外中斷服務(wù)程序中，要對(duì)定時(shí)器清零一次。AD轉(zhuǎn)換程序ADC_CONTR EQU 0BCH ;A/D轉(zhuǎn)換寄存器ADC_RES EQU 0BDH ;8位A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器(CPU A/P1ASF EQU 09DH ;P1口中的相應(yīng)位作為模擬功能使 ADCSPEED2 EQU 11100010B ;P1.2口作為A/D輸入ADCRESULT EQU 32H ;P1.2通道A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOV SP,#07FH;設(shè)置堆棧ACALL ADC_POWER_ON ;開ADC電源ACALLSET_ADC_CHANNEL_2 ;設(shè)置P1.2口作為A/D轉(zhuǎn)換ACALLGET_AD_RESULT ;測(cè)量電壓并且取A/D的RETGET_AD_RESULT: ;測(cè)量電壓并且取A/D的轉(zhuǎn)換結(jié)果PUSH ACC ;入棧保護(hù)MOV ADC_RES,#0ORL ADC_CONTR,#00001000B;啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換NOP NOP NOP NOP WAIT_AD_FINISHE:MOV A,#00010000B ;判斷AD轉(zhuǎn)換是否完成ANL A,ADC_CONTR;JZ WAIT_AD_FINISHE ;AD轉(zhuǎn)換尚未完成,繼續(xù)等待ANL ADC_CONTR,#11100111BMOV A,ADC_RESMOV ADC_CHANNEL_2_RESULT,APOP ACCRETADC_POWER_ON: ;打開A/D轉(zhuǎn)換電源PUSH ACCORL ADC_CONTR,#80H ;開A/D轉(zhuǎn)換電源MOV A,#20HACALL DELAY ;開A/D轉(zhuǎn)換電源后要加延時(shí)POP ACCRETSET_AD