基于s7-1500與變頻器的異步電機(jī)調(diào)速控制設(shè)計(jì)論文

1、基于s7-1500與變頻器的異步電機(jī)調(diào)速控制設(shè)計(jì)摘要：文章利用西門子S7-1500的PLC，采用PROFINET的通信方式，控制變頻器輸出頻率的變化，變頻器采用G120_cu250s型號(hào)，利用WINCC觸屏設(shè)定異步電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，經(jīng)過PLC程序運(yùn)算后，將運(yùn)算后的數(shù)字量通過變頻器端口送到變頻器，進(jìn)而控制調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和觸屏設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)相同，達(dá)到調(diào)速的目的。異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)具有重要的實(shí)用價(jià)值和廣闊的市場空間。研究和推廣高性能變頻器是提高生產(chǎn)生活水平、促進(jìn)節(jié)能減排、減少電網(wǎng)污染的有效途徑。因此，實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展也是人類社會(huì)的迫切需要。在研究異步電動(dòng)機(jī)相關(guān)控制技術(shù)和變頻器硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，重

2、點(diǎn)研究了變頻器驅(qū)動(dòng)單元中的無速度傳感器矢量控制技術(shù)，有助于降低系統(tǒng)成本，提高可靠性和適用性，提高了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性。e電源單元的主動(dòng)前端實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，有助于提高網(wǎng)絡(luò)側(cè)的電流質(zhì)量，提高能源利用效率，并提出了一些新的解決方案。首先，在分析適用于無速度傳感器矢量控制的磁鏈觀測器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，深入研究了速度自適應(yīng)全階磁鏈觀測器。通過對(duì)小信號(hào)模型的線性化，說明了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案在低速再生制動(dòng)條件下的不穩(wěn)定性，提出了一種改進(jìn)的全階觀測器反饋增益矩陣設(shè)計(jì)方法。然后，在異步電動(dòng)機(jī)無速度傳感器矢量控制硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后的方案可以在低速范圍內(nèi)擴(kuò)展無速度傳感器控制的穩(wěn)定工作范圍。其次，從

3、實(shí)際應(yīng)用的角度，分析了常見非理想因素對(duì)全階磁鏈觀測器的影響，并研究了相應(yīng)的解決方案。針對(duì)電機(jī)參數(shù)誤差對(duì)全階觀測器磁鏈觀測精度和速度估計(jì)精度的影響，在考慮磁鏈與速度重合關(guān)系的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析，總結(jié)了不同參數(shù)組合下觀測誤差的變化規(guī)律。與系統(tǒng)仿真結(jié)果一致。然后，對(duì)全靜態(tài)自整定和電機(jī)參數(shù)在線辨識(shí)的方法進(jìn)行了不同程度的分析和實(shí)驗(yàn)。針對(duì)驅(qū)動(dòng)單元逆變器硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的非理想因素，分別從數(shù)字化、采樣和死區(qū)效應(yīng)三個(gè)方面進(jìn)行了研究。分析了全階磁通觀測器常用離散化方法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一種前向差分與雙線性變換相結(jié)合的離散化方案，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。該方案可以同時(shí)獲得較高的精度和較低的計(jì)算量。在一定程度上解決

4、了高開關(guān)頻率應(yīng)用中離散全階觀測器的實(shí)際問題。在采樣問題中，主要分析了定子電流采樣不同頻率范圍誤差對(duì)全階觀測器速度估計(jì)和磁通觀測的影響，并闡述了合理設(shè)計(jì)定子電流采樣環(huán)節(jié)的關(guān)鍵問題。針對(duì)死區(qū)效應(yīng)問題，詳細(xì)分析了電壓源逆變器死區(qū)效應(yīng)的機(jī)理及其對(duì)觀測器定子電壓重構(gòu)的影響。在此基礎(chǔ)上，提出了一種考慮電流過零相位的電流狀態(tài)判斷電路和方法以及相應(yīng)的死區(qū)補(bǔ)償方案。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方案能夠判斷逆變器輸出電流的瞬時(shí)極性和兩種不同的過零狀態(tài)，并根據(jù)判斷結(jié)果選擇最合適的死區(qū)補(bǔ)償量，提高死區(qū)補(bǔ)償?shù)木?，從而有效地降低了死區(qū)補(bǔ)償量。定子電壓重構(gòu)誤差對(duì)磁通觀測的影響。最后，本文介紹了基于濾波器的變頻器有源前端電源

5、單元的設(shè)計(jì)，以及網(wǎng)絡(luò)側(cè)電流優(yōu)化控制技術(shù)的研究與實(shí)驗(yàn)。在分析系統(tǒng)硬件參數(shù)和控制方案設(shè)計(jì)原理的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了以有源前端結(jié)構(gòu)為電源單元的完整的變頻器硬件樣機(jī)，并對(duì)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)和反饋制動(dòng)能力進(jìn)行了試驗(yàn)。同時(shí)，分析了電壓畸變條件下抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流的能力，說明了濾波器諧振問題對(duì)傳統(tǒng)控制方案的局限性。然后，對(duì)改進(jìn)后的控制方案進(jìn)行了研究和試驗(yàn)。一方面，從穩(wěn)定條件、補(bǔ)償功能設(shè)計(jì)和諧波抑制特性等方面詳細(xì)分析了兩種結(jié)構(gòu)的復(fù)合重復(fù)控制方案。通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)了這兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。另一方面，基于反饋電容電壓的有源衰減方案，提出了用降階觀測器代替直流觀測器來觀測電容電壓。利用傳感器對(duì)電容電壓進(jìn)行采樣，實(shí)現(xiàn)有源衰減方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果

6、表明，該方案在不增加硬件成本和復(fù)雜度的前提下，可以實(shí)現(xiàn)有源衰減，提高控制性能。并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，比較了重復(fù)控制和有源衰減的優(yōu)缺點(diǎn)?？傊疚膶?duì)異步電動(dòng)機(jī)變頻器的一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，旨在提高其性能和實(shí)用價(jià)值。在研究過程中提出了一些新的思路或改進(jìn)方案，并通過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了分析和提出的方案。關(guān)鍵詞：PROFINET；WINCC觸屏；西門子S7-1500；變頻調(diào)速系統(tǒng)；通信方式；變頻器；無速度傳感器矢量控制,自適應(yīng)全階觀測器,數(shù)字控制,死區(qū)補(bǔ)償,濾波器,重復(fù)控制,有源衰減Speed control design of asynchronous motor based on s7-1500 and fr

7、equency converterAbstract: This paper uses Siemens S7-1500 PLC and PROFINET communication mode to control the output frequency of the converter. The converter adopts G120_cu250s model and WINCC touch screen to set the speed of the asynchronous motor. After the operation of the PLC program, the calcu

8、lated digital quantity is sent to the converter through the port of the converter, and then the motor speed is controlled to be adjusted the same as that of the touch screen. To achieve the purpose of speed regulation.The variable frequency speed control system of asynchronous motor has important pr

9、actical value and broad market space. Research and promotion of high-performance frequency converter is an effective way to improve production and living standards, promote energy saving and emission reduction, and reduce grid pollution. Therefore, the realization of scientific and technological pro

10、gress and sustainable development is also an urgent need of human society. On the basis of studying the related control technology of asynchronous motor and the hardware implementation structure of frequency converter, the speed sensorless vector control technology in the drive unit of frequency con

11、verter is mainly studied, which helps to reduce the cost of the system, improve the reliability and applicability, and improve the reliability and practicability of the system. The active front-end architecture of E power supply unit is helpful to improve the current quality and energy efficiency of

12、 network side, and some new solutions are put forward.Firstly, on the basis of analyzing the structure of flux observer suitable for speed sensorless vector control, the speed adaptive full-order flux observer is deeply studied. By linearizing the small signal model, the instability of the tradition

13、al design scheme under the condition of low-speed regenerative braking is illustrated, and an improved full-order observer feedback gain matrix design method is proposed. Then, based on the design and implementation of speed sensorless vector control hardware system for induction motor, the experime

14、ntal results show that the improved scheme can extend the stable working range of speed sensorless control in low speed range.Secondly, from the point of view of practical application, the influence of common non-ideal factors on the full-order flux observer is analyzed, and the corresponding soluti

15、ons are studied. In view of the influence of motor parameter errors on flux observation accuracy and speed estimation accuracy of full-order observer, a detailed theoretical analysis is carried out considering the overlap relationship between flux and speed, and the variation law of observation erro

16、rs under different parameter combinations is summarized. The simulation results are consistent with those of the system. Then, the methods of full static self-tuning and on-line identification of motor parameters are analyzed and experimented to varying degrees. Aiming at the non-ideal factors in th

17、e implementation of the hardware system of the drive unit inverter, three aspects of digitization, sampling and dead-time effect are studied respectively. The advantages and disadvantages of common discretization methods for full-order flux observers are analyzed. A discretization scheme combining f

18、orward difference and bilinear transformation is proposed and verified by experiments. The scheme can achieve high accuracy and low computational complexity at the same time. To some extent, it solves the practical problem of discrete full-order observer in high switching frequency applications. In

19、the sampling problem, the influence of different frequency range errors of stator current sampling on full-order observer speed estimation and flux observation is mainly analyzed, and the key problems of reasonable design of stator current sampling link are expounded. Aiming at the dead-time effect,

20、 the mechanism of the dead-time effect of voltage source inverters and its effect on stator voltage reconfiguration are analyzed in detail. On this basis, a current state judgment circuit and method considering zero-crossing phase of current and corresponding dead-time compensation scheme are propos

21、ed. The theoretical analysis and experimental results show that the scheme can judge the instantaneous polarity of the output current of the inverter and two different zero-crossing states, and select the most suitable dead-time compensation according to the judgment results, so as to improve the ac

22、curacy of dead-time compensation, thus effectively reducing the dead-time compensation. The influence of stator voltage reconstruction error on flux observation.Finally, this paper introduces the design of active front-end power supply unit of frequency converter based on filter, and the research an

23、d experiment of network side current optimization control technology. Based on the analysis of the system hardware parameters and the design principle of control scheme, a complete prototype of frequency converter with active front-end structure as power unit is realized, and the driving and feedbac

24、k braking capability of the system is tested. At the same time, the ability of restraining harmonic current on the grid side under voltage distortion is analyzed, and the limitation of filter resonance to traditional control scheme is explained. Then, the improved control scheme is studied and teste

25、d. On the one hand, the composite repetitive control schemes of the two structures are analyzed in detail from the aspects of stability conditions, compensation function design and harmonic suppression characteristics. The advantages and disadvantages of these two structures are summarized through e

26、xperiments. On the other hand, based on the active attenuation scheme of feedback capacitor voltage, a reduced-order observer is proposed to replace the DC observer to observe capacitor voltage. The capacitor voltage is sampled by sensors to realize the active attenuation scheme. The experimental re

27、sults show that the scheme can achieve active attenuation and improve control performance without increasing hardware cost and complexity. According to the experimental results, the advantages and disadvantages of repetitive control and active attenuation are compared.In a word, this paper studies s

28、ome key technologies of asynchronous motor frequency converter in order to improve its performance and practical value. In the course of the research, some new ideas or improvement schemes are put forward, and the analysis and the proposed schemes are verified by a large number of experiments.Key Wo

29、rds: PROFINET; WINCC touch screen; Siemens S7-1500; frequency conversion speed regulation system; communication mode; frequency converter; speed sensorless vector control, adaptive full-order observer, digital control, dead-time compensation, filter, repetitive control, active attenuation目錄第1章 概述6第2

30、章 技術(shù)概況72.1 S7-1500 PLC控制器相關(guān)控制技術(shù)的概況72.2異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)相關(guān)控制技術(shù)的概況92.2.1異步電機(jī)變頻調(diào)速控制方案的發(fā)展背景92.2.2異步電機(jī)的無速度傳感器矢量控制及其關(guān)鍵技術(shù)112.2.3異步電機(jī)變頻器的硬件結(jié)構(gòu)11第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)173.1系統(tǒng)硬件組態(tài)173.2觸屏畫面設(shè)計(jì)183.3變頻器參數(shù)設(shè)定18第4章 程序設(shè)計(jì)18第5章 參考文獻(xiàn)20第6章 結(jié)語20第7章 致謝21第1章 概述隨著人類科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事國防、現(xiàn)代社會(huì)的日常生活等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。根據(jù)粗略的統(tǒng)計(jì)數(shù)字1，全球約65%的能源消耗

31、與輸電系統(tǒng)有關(guān)。如果將這些電驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用領(lǐng)域劃分為兩種基本形式：材料加工和材料傳輸，其中很大一部分需要實(shí)現(xiàn)可調(diào)的電驅(qū)動(dòng)，例如用于加工金屬、木材、紙張和其他明確的立體打印工藝的切割機(jī)和印刷機(jī)，以及用于加工的電驅(qū)動(dòng)。食品、塑料和其他不確定性。物料輸送形式使用的攪拌機(jī)、離心機(jī)，包括輸送包括人在內(nèi)的固體物料的電梯、輸送帶、起重機(jī)等，輸送水、油等液體物料的泵，輸送空氣等氣體物料的風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等，只有實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度控制，才能在上述應(yīng)用領(lǐng)域中，我們滿足了精確控制傳動(dòng)系統(tǒng)速度和扭矩的要求。在流量控制的應(yīng)用領(lǐng)域，與傳統(tǒng)的節(jié)流控制方法相比，電機(jī)轉(zhuǎn)速控制還可以提供30%的節(jié)能潛力，在能源危機(jī)和環(huán)境問題日益嚴(yán)重的現(xiàn)代社

32、會(huì)具有更重要的現(xiàn)實(shí)意義。雖然電機(jī)應(yīng)用的歷史已經(jīng)超過100年，但對(duì)電機(jī)速度控制的研究從未停止過。在電機(jī)調(diào)速的早期應(yīng)用領(lǐng)域，直流傳動(dòng)曾經(jīng)占有絕對(duì)的主導(dǎo)地位，因?yàn)橹绷麟姍C(jī)可以通過使用非常簡單的變換器和控制方案來實(shí)現(xiàn)非常好的速度和轉(zhuǎn)矩控制特性。但直流電機(jī)也存在著價(jià)格高、維護(hù)成本高、可靠性低、使用環(huán)境有限等缺點(diǎn)，因?yàn)樗鼈冃枰?dú)特的電刷和換向器結(jié)構(gòu)。相反，交流電動(dòng)機(jī)，特別是籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠耐用、適用于惡劣環(huán)境等明顯優(yōu)點(diǎn)。由于其非線性和物理模型的強(qiáng)結(jié)合，對(duì)速度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了很高的要求。大多數(shù)交流電機(jī)只能用于恒速應(yīng)用領(lǐng)域，或在早期與節(jié)流閥結(jié)合使用。然而，近幾十年來電力電子器件和

33、電流技術(shù)的快速發(fā)展為實(shí)現(xiàn)高性能交流調(diào)速提供了可能。同時(shí)，針對(duì)異步電動(dòng)機(jī)模型設(shè)計(jì)的控制方案，特別是轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制的誕生，使交流傳動(dòng)系統(tǒng)具有與直流傳動(dòng)系統(tǒng)相當(dāng)?shù)恼{(diào)速性能。因此，在目前的實(shí)際應(yīng)用中，變頻調(diào)速系統(tǒng)在交流傳動(dòng)控制中的應(yīng)用越來越廣泛。交流電機(jī)控制變頻器自20世紀(jì)60年代左右問世以來，80年代在發(fā)達(dá)國家推廣應(yīng)用，據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，1990年交流傳動(dòng)在全球調(diào)速應(yīng)用領(lǐng)域的市場份額已超過直流傳動(dòng)60%。在接下來的一段時(shí)間里，交流傳動(dòng)的市場份額仍以接近10%的速度持續(xù)增長，而直流傳動(dòng)的市場份額基本保持不變。全球變頻器市場的龍頭企業(yè)主要來自歐洲、美國和日本等發(fā)達(dá)國家，包括瑞士的ABB、德

34、國的西門子、日本的安川和三菱、美國的艾默生。相對(duì)而言，我國變頻器的應(yīng)用起步較晚，直到20世紀(jì)90年代末才得到廣泛推廣。然而，如圖1-1所示，中國的變頻器行業(yè)自成立以來已經(jīng)呈現(xiàn)出驚人的增長速度。2007年以前，市場規(guī)模以年均20%以上的速度增長。雖然2008年全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)的增長速度明顯放緩，但也達(dá)到了7%的增長水平。國家經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃4萬億元，2009年后市場規(guī)模恢復(fù)較快增長。2010年，整體市場規(guī)模超過164億元。圖1-1 國內(nèi)通用變頻器市場規(guī)模及增長變化趨勢與國內(nèi)變頻器市場的快速發(fā)展相比，國內(nèi)變頻器廠家在技術(shù)水平上與上述知名品牌相比仍存在一些不足。雖然20世紀(jì)以來，在國家的大力支持下，許多國內(nèi)

35、廠商取得了長足的進(jìn)步，如因維登、森蘭等。然而，國內(nèi)品牌的市場份額仍然只有25%左右2，主要集中在中低端市場。進(jìn)入國外品牌占據(jù)的高端市場，仍存在著較高的技術(shù)壁壘?！笆濉背跗冢鞔_提出了提高產(chǎn)業(yè)核心競爭力、加強(qiáng)資源節(jié)約管理的方針。因此，開發(fā)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能變頻器也是大好時(shí)機(jī)。因此，深入研究和探索交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)我國工業(yè)技術(shù)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。第2章 技術(shù)概況2.1 S7-1500 PLC控制器相關(guān)控制技術(shù)的概況西門子 S7-1500 是高端 PLC 控制器, 新一代 PLC 控制器, 致力于高端設(shè)備和工廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)服務(wù)。該控制器具有運(yùn)動(dòng)控制、工業(yè)信息安全和故

36、障安全等功能。S7-1500 具有以下優(yōu)點(diǎn): 響應(yīng)速度快, 性能大大提高, 功能強(qiáng)大, 有足夠的內(nèi)存空間供用戶使用, S7 定時(shí)器, 計(jì)數(shù)器有2048。強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制, 支持多達(dá)20個(gè)速度控制軸、定位軸和具有高速計(jì)數(shù)和測量功能的外部編碼器。S7-1500 還可以使用 PROFINET 通信, 可以保證快速響應(yīng)時(shí)間和高精度系統(tǒng)響應(yīng)的確定, 最短的周期時(shí)間可以達(dá)到250us。PROFINET通信模式是基于工業(yè)以太網(wǎng)通信模式的實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn)的開放標(biāo)準(zhǔn)。IO控制器最多可連接256個(gè)設(shè)備，整個(gè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不受限制。IO控制器可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)PROFINET CBA通信，最小刷新時(shí)間為1毫秒

37、。由于其開放性，可以應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)、電子郵件等服務(wù)，同時(shí)可以傳輸文本、語音、視頻等數(shù)據(jù)。節(jié)點(diǎn)安裝非常簡單，可以連接到交換機(jī)上，用辦公局域網(wǎng)增加和減少設(shè)備非常簡單方便?，F(xiàn)有的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，如PROFIBUS、AIS和INTERBUS，可以無縫集成。PROFINET還支持通過PROFISAFE規(guī)則在安全節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行故障保護(hù)系統(tǒng)通信。PROFINET最突出的特點(diǎn)是它的實(shí)時(shí)性能。傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線通信也可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能。然而，在實(shí)時(shí)性要求較高的情況下，特別是在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，其高速響應(yīng)性能不能與PROFINET通信方式相比，也不能達(dá)到PROFINET最小實(shí)時(shí)周期250us的精度。PROFINET的另

38、一個(gè)突出特點(diǎn)是以太網(wǎng)通信，可用于傳輸TCP或IP數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)、文本、語音、圖像等數(shù)據(jù)，與PROFIBUS不可比?，F(xiàn)場總線的缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在設(shè)備的增加上，這也有更多的局限性。PROFINET采用以太網(wǎng)連接通訊、交換機(jī)連接、網(wǎng)線插入等方式成功連接。與LAN類似，當(dāng)需要添加設(shè)備時(shí)，只需連接到交換機(jī)的端口。PROFINET通信方式和PROFIBUS通信方式主要不同，由于通信速度不同，PROFINET通信方式的通信速度更快，數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲髱挒?00Mbps，PROFIBUS通信方式的數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲髱挒?2Mbps。數(shù)據(jù)傳輸方式也不同，PROFINET通信方式為全雙工，PROFIBUS通信方式為半雙工。本

39、文設(shè)計(jì)的變頻調(diào)速系統(tǒng)采用PROFINET通信方式。西門子S7-1500通過PROFINET控制G120變頻器的調(diào)速。也就是說，變頻調(diào)速由網(wǎng)絡(luò)控制，通過設(shè)置相應(yīng)的控制字來設(shè)置變頻器的工作狀態(tài)，然后通過網(wǎng)絡(luò)將電機(jī)轉(zhuǎn)速傳送給變頻器，從而實(shí)現(xiàn)變頻器控制電機(jī)調(diào)速的功能。2.2異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)相關(guān)控制技術(shù)的概況2.2.1異步電機(jī)變頻調(diào)速控制方案的發(fā)展背景早期的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法主要有降壓調(diào)速、電磁滑動(dòng)離合器調(diào)速、繞線轉(zhuǎn)子串電阻或串級(jí)調(diào)速、變極對(duì)數(shù)調(diào)速等。這些方法具有效率低、調(diào)速性能差、電機(jī)成本大幅度提高、只能完成步進(jìn)調(diào)速等不可忽視的缺點(diǎn)，使異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能完全無法與直流電動(dòng)機(jī)相比。隨著電力電子器件

40、和相應(yīng)的變換器技術(shù)的成熟，可以實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速控制。隨著數(shù)字微處理器的迅速發(fā)展，越來越先進(jìn)的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速方案在實(shí)際應(yīng)用中逐漸得到廣泛應(yīng)用。變頻調(diào)速的最大特點(diǎn)是同時(shí)控制電機(jī)的供電幅度和頻率，在控制磁鏈的基礎(chǔ)上控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。這樣，可以充分利用電機(jī)的磁芯，達(dá)到更好的調(diào)速性能。最初的變頻調(diào)速方法是開環(huán)恒壓頻比控制。其基本思想是，在不考慮電機(jī)定子電阻電壓降的情況下，只要定子電壓與其頻率成一定的比例，磁鏈的大小就可以保持不變。這種開環(huán)控制方法在穩(wěn)態(tài)精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)和負(fù)載特性等方面都不能達(dá)到很高的性能，只適用于要求較低的應(yīng)用場合。基于恒壓頻比控制的一種有效改進(jìn)方法是增加速度反饋回路和轉(zhuǎn)差

41、頻率控制回路。改進(jìn)的恒壓頻比控制不僅實(shí)現(xiàn)了電機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制，而且根據(jù)恒磁通狀態(tài)下穩(wěn)態(tài)方程導(dǎo)出的轉(zhuǎn)差與轉(zhuǎn)矩的比例關(guān)系實(shí)現(xiàn)了電機(jī)轉(zhuǎn)矩的閉環(huán)控制，從而提高了調(diào)速性能。在一定程度上表現(xiàn)出來。這可以歸類為變頻調(diào)速的標(biāo)量控制方法，即只關(guān)注被控制異步電動(dòng)機(jī)模型中變量的幅度和頻率，而不考慮其相位。這種標(biāo)量控制方法原理簡單，成本低，在一般逆變器中得到了廣泛的應(yīng)用。即使目前，它在風(fēng)機(jī)、水泵等低端變頻器市場上仍占有非常重要的地位。然而，基于標(biāo)量控制變量大小的電機(jī)模型是不完整的，它沒有考慮變量相位之間的重合，因此其調(diào)速性能仍略低于直流電機(jī)。與標(biāo)量控制相對(duì)應(yīng)，矢量控制方法考慮了每個(gè)變量的大小、相位和頻率。矢量控制方案

42、是轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制，在電流變換器中得到了廣泛應(yīng)用。哈斯于1968年首次提出，1971年在西門子獲得Blaschke的專利。轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制方法的基本思想是將電機(jī)的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為與轉(zhuǎn)子磁鏈同步旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系，將定子電流分解為勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量，其中轉(zhuǎn)子磁鏈只與轉(zhuǎn)子磁鏈的勵(lì)磁分量有關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁通量恒定時(shí)，定子電流和定子電流的轉(zhuǎn)矩分量與定子電流的轉(zhuǎn)矩分量成正比。這樣，異步電動(dòng)機(jī)的磁通量和轉(zhuǎn)矩就可以通過類似于直流電動(dòng)機(jī)的控制方法獨(dú)立控制。根據(jù)獲得磁場方向角的不同方法，轉(zhuǎn)子磁場方向的矢量控制可分為兩種方法3。在Hasse方法中，通過旋轉(zhuǎn)速度和估計(jì)滑動(dòng)積分得到磁場方向角。在間接矢量控制方法中，通過計(jì)

43、算轉(zhuǎn)子磁鏈估計(jì)值得到磁場定向角，稱為直接矢量控制方法。此外，根據(jù)定子磁鏈定向和氣隙磁鏈定向，還可將其劃分為磁鏈定向矢量控制4。這兩種方法都有各自的特點(diǎn)。當(dāng)籠型異步電動(dòng)機(jī)定子側(cè)可測量時(shí)，定子磁鏈的估計(jì)精度只受定子電阻的影響。因此，在參數(shù)靈敏度方面，定子磁鏈定向優(yōu)于轉(zhuǎn)子磁鏈定向，而氣隙磁鏈定向有其自身的特點(diǎn)。由于測量的可能性，氣隙磁通定向在一些應(yīng)用中有輕微的優(yōu)勢。然而，兩者的問題都是無法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁場定向中磁鏈和轉(zhuǎn)矩的災(zāi)難性特性，必須在控制系統(tǒng)中進(jìn)行額外的災(zāi)難性補(bǔ)償5。直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）是繼矢量控制之后的又一種革命性的變頻調(diào)速方案。它采用了與面向場矢量控制完全不同的實(shí)現(xiàn)方法。首先根據(jù)被控電機(jī)的模

44、型和實(shí)時(shí)采樣電壓電流，直接估計(jì)電機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，然后聯(lián)合選擇磁鏈比較器和轉(zhuǎn)矩比較器的輸出結(jié)果。變換器的最佳輸出電壓矢量可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)定子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩的增量控制。這種控制方法是1985年由德國的DeephBrock首次提出的，其中定子磁鏈采用六邊形軌跡。不久之后，日本高橋提出了另一種基于定子磁鏈軌跡的方法。然后，在這兩種方法的基礎(chǔ)上，對(duì)如何優(yōu)化電壓矢量選擇表進(jìn)行了研究，包括固定頻率空間矢量調(diào)制、無差拍技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯，并將其應(yīng)用于故障診斷碼的求解。ABB公司在Dependbrock提出的解決方案的基礎(chǔ)上，于1988年開始研究，并將其投入到變頻器的市場應(yīng)用中。由于直接通過查表獲得開關(guān)

45、控制信號(hào)的方法，使得直接轉(zhuǎn)矩控制與磁通比較的結(jié)果在直接轉(zhuǎn)矩控制中更好地結(jié)合了電力電子變換器的開關(guān)特性，因此在控制系統(tǒng)中省去了坐標(biāo)變換和電流反饋控制回路，從而實(shí)現(xiàn)了直接轉(zhuǎn)矩控制方案。對(duì)于控制回路本身來說，更簡單、更健壯。因此，在感應(yīng)電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的高性能應(yīng)用領(lǐng)域，矢量定向控制已成為最重要的兩種解決方案。此外，將更先進(jìn)的控制理論引入變頻調(diào)速控制也是近年來研究的熱點(diǎn)之一，包括反饋線性化控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、自抗擾控制、多模型自適應(yīng)控制、人工智能等。然而，這些方案在實(shí)際過程中仍然受到控制器處理能力的限制。2.2.2異步電機(jī)的無速度傳感器矢量控制及其關(guān)鍵技術(shù)在傳統(tǒng)的異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，速度閉環(huán)反饋

46、環(huán)節(jié)通常通過在被控制電機(jī)上安裝速度編碼器來實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際速度的采樣。該方法的主要問題是不僅提高了整個(gè)輸電系統(tǒng)的配置和維護(hù)成本，而且降低了系統(tǒng)的可靠性。為了解決這一問題，無速度傳感器矢量控制技術(shù)已成為電機(jī)控制領(lǐng)域的關(guān)鍵研究方向之一，實(shí)現(xiàn)無速度傳感器控制在許多應(yīng)用領(lǐng)域也具有重要意義。例如，普通的風(fēng)扇和泵應(yīng)用通常對(duì)系統(tǒng)成本敏感。無傳感器速度控制用軟件代替實(shí)際的速度編碼器，有利于提高系統(tǒng)的整體經(jīng)濟(jì)效益。例如，在電動(dòng)汽車、軌道牽引等運(yùn)輸領(lǐng)域，一方面由于車輛工作環(huán)境惡劣，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因行駛振動(dòng)、溢油等問題導(dǎo)致編碼器故障6。此外，日本的調(diào)查數(shù)據(jù)表明，編碼器的故障平均每六個(gè)月發(fā)生一次，因此實(shí)現(xiàn)了無速度傳感器。該控制

47、有效地解決了速度編碼器對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)正常工作環(huán)境和工作壽命的限制問題。另一方面，車輛空間有限，速度編碼器的寬度可達(dá)到電機(jī)定子鐵心尺寸的20%。這意味著無速度傳感器控制可以增加傳輸系統(tǒng)在原始空間條件下的容量。此外，在采礦等重工業(yè)中，應(yīng)盡可能避免任何額外的設(shè)備、接線和干擾源，而且礦山或其他工程現(xiàn)場的許多異步電動(dòng)機(jī)更難安裝速度編碼器。此外，即使在帶速度編碼器的傳動(dòng)系統(tǒng)中，無速度傳感器控制也可作為編碼器失效時(shí)的應(yīng)急措施，對(duì)可靠性要求較高的應(yīng)用具有明顯的現(xiàn)實(shí)意義7。目前，無速度傳感器矢量控制已成為許多市場上變頻器產(chǎn)品的可選配置方案，如ABB公司的ACS350系列、西門子公司的SINAMICS G130系列、

48、安川公司的VS-616G5等，因此，作為異步電機(jī)變頻調(diào)速矢量控制方案的擴(kuò)展形式。調(diào)速、無速度傳感器矢量控制也成為開發(fā)高性能變頻器的關(guān)鍵解決方案。2.2.3異步電機(jī)變頻器的硬件結(jié)構(gòu)異步電動(dòng)機(jī)變頻器典型的硬件結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，主要包括驅(qū)動(dòng)單元、直流母線單元和電源單元三部分。三個(gè)單元都有各自的電路結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了各種變換器的硬件實(shí)現(xiàn)。本文總結(jié)了現(xiàn)有變頻器的常見硬件結(jié)構(gòu)。圖2-1 異步電機(jī)變頻器的典型硬件結(jié)構(gòu)A、傳動(dòng)單元的硬件結(jié)構(gòu)根據(jù)傳輸單元電路結(jié)構(gòu)的不同，圖2-1所示的典型交-直-交結(jié)構(gòu)主要由電壓源變換器和電流源變換器實(shí)現(xiàn)。電壓源變換器（VSC）是電流變換器中最常用的電路拓?fù)?。其具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖2-2

49、（A）所示，作為基本的兩級(jí)電壓源變換器。它適用于各種形式的低壓變換器和一些中壓變換器（B）作為多級(jí)電壓源變換器。通常，它也用于多電平轉(zhuǎn)換器或多脈沖二極管整流器的整流單元。這個(gè)系統(tǒng)更加復(fù)雜和昂貴。它主要適用于中低壓變頻器，作為提高EMI性能和電路效率的手段。圖中顯示了基于三級(jí)二極管的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。此外，還有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如二極管盒級(jí)多級(jí)、飛電容多級(jí)、級(jí)聯(lián)多級(jí)和混合級(jí)聯(lián)多級(jí)8。此外，在長線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用領(lǐng)域中，采用電壓源變換器的變換器通常在輸出端配置濾波器，以處理分布式振蕩和電磁干擾。A 兩電平結(jié)構(gòu)B 多電平結(jié)構(gòu)圖2-2 基于電壓源變流器的變頻器硬件結(jié)構(gòu)圖2-3 基于電流源變流器的變頻器硬件結(jié)構(gòu)在某些

50、情況下，驅(qū)動(dòng)單元輸出端電壓源變換器的脈寬調(diào)制過程中產(chǎn)生的dv/dt會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的電磁干擾問題，特別是在長線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用中。電流源變換器的輸出電壓可以近似為正弦波，直流側(cè)不需要大電容，對(duì)工作環(huán)境和壽命影響較大，因此在中壓大功率變換器中具有一定的應(yīng)用價(jià)值。作為電流源變換器的代表，基于GTO的硬件結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。然而，電流源變換器的主要缺點(diǎn)是其動(dòng)態(tài)性能差9，必須使用具有反向阻斷能力的器件，如SCT、GTO或其它與二極管串聯(lián)的器件。因此，電流源變換器不能與電壓源變換器在變換器領(lǐng)域進(jìn)行比較。該變換器除具有典型的交直流結(jié)構(gòu)外，還可以直接采用交直流結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。其典型代表是矩陣變換器川。其常見結(jié)構(gòu)如圖2-

51、4所示。矩陣變換器從自身結(jié)構(gòu)上看，具有無直流母線電容、能量雙向流動(dòng)、輸入輸出電流接近正弦的優(yōu)點(diǎn)。然而，與成熟的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，矩陣變換器的實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜，包括控制和調(diào)制策略、設(shè)備配置和換相問題等，理論體系還需要改進(jìn)10，目前還沒有面向市場的應(yīng)用。圖2-4 基于矩陣變換器的變頻器硬件結(jié)構(gòu)B.制動(dòng)模塊硬件結(jié)構(gòu)許多電機(jī)速度控制系統(tǒng)需要兩個(gè)象限，甚至四個(gè)象限，因此變頻器通常需要配備制動(dòng)模塊。最簡單的方法是通過傳動(dòng)裝置限制電機(jī)的制動(dòng)力矩，將直流母線電壓控制在安全范圍內(nèi)，利用直流電容器的儲(chǔ)能能力實(shí)現(xiàn)制動(dòng)功能。該方法不增加任何硬件成本，但由于電容電壓的限制，只能實(shí)現(xiàn)短時(shí)、慢速的制動(dòng)功能。當(dāng)電動(dòng)機(jī)在反饋制動(dòng)狀態(tài)下

52、可能長時(shí)間工作時(shí)，必須進(jìn)一步考慮制動(dòng)能量的管理和利用。在實(shí)際應(yīng)用中，除使用直流電容器外，制動(dòng)模塊的實(shí)現(xiàn)主要有三種方案，即能耗方案、能量再分配方案和能量反饋方案。消能方案是通過附加開關(guān)管將制動(dòng)電阻連接到直流母線上，通過斬波開關(guān)管控制直流母線電壓，通過電阻消耗制動(dòng)能量。該方案實(shí)現(xiàn)簡單，電路成本低，具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，它也有明顯的缺點(diǎn)，如能量損失和附加的散熱要求，因此對(duì)整體經(jīng)濟(jì)效益，特別是在制動(dòng)功率大的應(yīng)用中，有著負(fù)面的影響。此外，電機(jī)和傳動(dòng)裝置中也有通過控制方式消耗制動(dòng)能量的方案，可以節(jié)省額外的制動(dòng)模塊，但仍存在能量損失的主要缺點(diǎn)。在由多個(gè)受控電機(jī)組成的傳動(dòng)系統(tǒng)中，制動(dòng)功能可以通過能量再分配

53、方案來實(shí)現(xiàn)，即通過共用的直流總線將多個(gè)傳動(dòng)單元連接起來，共用同一個(gè)整流單元，使一個(gè)電機(jī)的能量可以傳送到其他在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下工作的電機(jī)。當(dāng)一臺(tái)電機(jī)制動(dòng)時(shí)。該方案效率較高，但僅適用于多傳動(dòng)系統(tǒng)，要求驅(qū)動(dòng)功率始終大于制動(dòng)功率。否則，必須與其他制動(dòng)方案結(jié)合使用。能量反饋方案通過原供電單元或變頻器附加的能量反饋模塊將制動(dòng)能量反饋回電網(wǎng)，是一種電路成本較高、性能較好的實(shí)現(xiàn)方案。本部分可參考下文關(guān)于電源單元的內(nèi)容，因此不另行討論。C、供電單元的硬件結(jié)構(gòu)變頻器供電單元最常用的硬件形式是二極管不可控整流橋結(jié)構(gòu)，如圖2-2（A）所示。這種基本結(jié)構(gòu)存在兩個(gè)主要缺點(diǎn)，即能量不能雙向流動(dòng)，網(wǎng)側(cè)電流質(zhì)量很差。能源短缺和環(huán)境污

54、染是當(dāng)前最嚴(yán)重的社會(huì)危機(jī)，能源利用效率也是現(xiàn)代電力傳動(dòng)系統(tǒng)必須關(guān)注的問題，因此能夠?qū)⒅苿?dòng)能量反饋回高性能變頻器的重要競爭力之一。高質(zhì)量的電網(wǎng)，特別是在需要頻繁制動(dòng)的應(yīng)用中。同時(shí)，隨著電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用和電網(wǎng)電能質(zhì)量問題的日益嚴(yán)重，電網(wǎng)側(cè)電流諧波的控制能力對(duì)于高性能的變換器也非常重要。制定諧波限值的國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)都是國際電工委員會(huì)頒布的基本電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)；美國電氣電子工程師協(xié)會(huì)制定的IEEE519電力系統(tǒng)諧波控制建議的要求和做法是基于根據(jù)常見故障點(diǎn)的短路電流和最大負(fù)載電流，確定各諧波的諧波含量和總諧波畸變含量。規(guī)定我國現(xiàn)行國家諧波標(biāo)準(zhǔn)為1993年頒布的電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波，規(guī)定了公用接入點(diǎn)所有

55、用戶接入點(diǎn)的諧波電流分量的允許值。本標(biāo)準(zhǔn)的部分內(nèi)容截取于表2-1，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)于2006年發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)修訂計(jì)劃，進(jìn)一步規(guī)范了本標(biāo)準(zhǔn)。風(fēng)機(jī)諧波的控制和管理目前正在修訂中11。因此，為了滿足更高標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用要求，變頻器的供電單元也有多種形式的實(shí)現(xiàn)?？紤]到供電單元雙向能量流的要求，可以通過選擇電流源形式的變換器結(jié)構(gòu)，采用晶閘管相控整流橋來實(shí)現(xiàn)。在電壓源變換器的結(jié)構(gòu)中，可以用兩組反向并聯(lián)晶閘管相控整流橋代替二極管整流橋來實(shí)現(xiàn)雙向能量流動(dòng)能力12。該方法硬件成本低，直流電壓控制范圍相對(duì)較低，在某些特殊場合，如僅需低速運(yùn)行的場合，具有一定的優(yōu)越性。然而，該方法存在換相失敗的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)提高網(wǎng)絡(luò)的電流質(zhì)量沒

56、有顯著的影響?？紤]到電網(wǎng)側(cè)電流質(zhì)量的提高，通過在整流單元的交流或直流端連接足夠的電抗，可以抑制電網(wǎng)側(cè)電流的諧波失真。由于其諧波抑制能力有限，一般適用于當(dāng)前質(zhì)量要求不高的場合。圖1-4（b）所示的多脈沖整流器結(jié)構(gòu)也可用于抵消電網(wǎng)側(cè)的一些低電流。頻率諧波分量因其變壓器成本高，主要適用于大功率輸電系統(tǒng)。表2-1 國家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于諧波電流允許值的規(guī)定利用PWM電壓源變換器的有源前端，電源單元的結(jié)構(gòu)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)雙向能量流容量和更好的網(wǎng)側(cè)電流質(zhì)量。圖1-6所示矩陣變換器的結(jié)構(gòu)雖然能滿足這兩種要求，但也存在上述實(shí)際問題。因此，AFE是當(dāng)前變頻器產(chǎn)品中高性能電源單元的主要解決方案。例如，ABB公司的ACS800系

57、列和西門子公司的SINAMICS S150系列采用這種結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)高效率的四象限傳輸和高質(zhì)量的網(wǎng)側(cè)電流。二極管整流器的變頻器產(chǎn)品大多與AFE配置相同的反饋制動(dòng)模塊，如安川公司的VS-656RC5。使用AFE的轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)如圖2-5所示。由于電源單元和傳輸單元也采用了脈寬調(diào)制變換器，故也有參考文獻(xiàn)稱為雙脈寬調(diào)制結(jié)構(gòu)或背靠背結(jié)構(gòu)。除了訓(xùn)練轉(zhuǎn)換器之外，還必須配置其他網(wǎng)絡(luò)側(cè)篩選器。過濾器主要有兩種類型：類型和類型。它們?cè)诔杀?、體積、過濾能力和控制難度上各不相同。通過合理的濾波器設(shè)計(jì)和控制方案的改進(jìn)，AFE不僅可以使功率因數(shù)接近1，而且可以使網(wǎng)絡(luò)電流的諧波含量降到最低。根據(jù)ABB公司產(chǎn)品數(shù)據(jù)表2-2，比較

58、了不同供電單元所獲得的網(wǎng)側(cè)電流諧波含量，直觀地看出了AFE供電單元在這方面的優(yōu)勢。另外，對(duì)公用電網(wǎng)的諧波電壓也有一定的標(biāo)準(zhǔn)，如額定380V電壓水平下的總畸變率不超過5%。因此，即使電網(wǎng)電壓存在一定程度的畸變，變換器也應(yīng)能保證良好的性能，這也可以通過先進(jìn)的控制方案來實(shí)現(xiàn)。圖2-5 基于的變頻器硬件結(jié)構(gòu)表2-2 不同供電單元的網(wǎng)側(cè)電流諧波含量對(duì)比在實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量電網(wǎng)側(cè)電流控制的同時(shí)，AFE能在輸電機(jī)組任意工況和電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定的情況下保持恒定的直流母線電壓，有利于被控制電機(jī)在任何時(shí)候都能達(dá)到最佳性能。AFE還幫助變頻器將電機(jī)的再生制動(dòng)能量有效地反饋回電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)能量的最佳利用。因此，盡管AFE的硬件實(shí)施成

59、本較高，但其優(yōu)越的性能仍然使AFE具有顯著提高整體經(jīng)濟(jì)效益的能力?？紤]到這些性能優(yōu)勢，本文在異步電動(dòng)機(jī)高性能變頻器的研究過程中，選擇了基于AFE的硬件結(jié)構(gòu)。第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件組態(tài)圖3-1 硬件組態(tài)硬件配置系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)通信方式。硬件配置如圖3-1所示。配置硬件包括S7-1500、變頻器G120、觸摸屏TP700和開關(guān)X-208。系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)連接PN/IE2，通過網(wǎng)絡(luò)2完成各硬件的通信過程。設(shè)計(jì)系統(tǒng)的觸摸屏采用精致的面板TP700?？刂破鱌LC通過中間M存儲(chǔ)單元與觸摸屏相連。當(dāng)觸摸屏I/O場進(jìn)入設(shè)定速度時(shí)，控制器S7-1500通過中間繼電器采集觸摸屏的設(shè)定速度M，然后根據(jù)設(shè)定速度通過程序進(jìn)行操作，然