電力拖動自動控制系統(tǒng)直流部分陳伯時學習教案

1、會計學1電力拖動自動電力拖動自動(zdng)控制系統(tǒng)直流部分陳控制系統(tǒng)直流部分陳伯時伯時第一頁，共113頁。性差，控制效果受到器件的性能、溫度等因素的影響。第1頁/共112頁第二頁，共113頁。起來靈活方便。第2頁/共112頁第三頁，共113頁。是離散化和數(shù)字化：第3頁/共112頁第四頁，共113頁。離散離散(lsn)的的模擬信號，這模擬信號，這就是離散就是離散(lsn)化?；tf(t)原信號Onf(nT)1 2 3 4采樣第4頁/共112頁第五頁，共113頁。號的幅值，將號的幅值，將它轉換成數(shù)字它轉換成數(shù)字信號，這就是信號，這就是數(shù)字化。數(shù)字化。數(shù)字化OnN(nT)第5頁/共112頁第六

2、頁，共113頁。第6頁/共112頁第七頁，共113頁。第7頁/共112頁第八頁，共113頁。返回目錄返回目錄第8頁/共112頁第九頁，共113頁。第9頁/共112頁第十頁，共113頁。U*nUnU*iUcUi-數(shù)字電路-第10頁/共112頁第十一頁，共113頁。第11頁/共112頁第十二頁，共113頁。數(shù)字電路主電路-U*nUnU*iUiUc第12頁/共112頁第十三頁，共113頁。第13頁/共112頁第十四頁，共113頁。主電路微機控制電路-U*nUnUiU*iUc第14頁/共112頁第十五頁，共113頁。第15頁/共112頁第十六頁，共113頁。第16頁/共112頁第十七頁，共113頁。圖

3、3-4 微機數(shù)字控制(shzkngzh)雙閉環(huán)直流PWM調速系統(tǒng)硬件結構圖 第17頁/共112頁第十八頁，共113頁。第18頁/共112頁第十九頁，共113頁。第19頁/共112頁第二十頁，共113頁。信號轉換為單極性電壓信號，經(jīng)A/D 轉換后得到的數(shù)字量送入微機(wi j)。但偏移碼不能直接參與運算，必須用軟件將偏移碼變換為原碼或補碼，然后進行閉環(huán)控制。第20頁/共112頁第二十一頁，共113頁。第21頁/共112頁第二十二頁，共113頁。第22頁/共112頁第二十三頁，共113頁。第23頁/共112頁第二十四頁，共113頁。第24頁/共112頁第二十五頁，共113頁。R1R0A1R0R1U

4、HIdIcUi第25頁/共112頁第二十六頁，共113頁。R1RoR2R3R4UBR5R6UiaUi第26頁/共112頁第二十七頁，共113頁。第27頁/共112頁第二十八頁，共113頁。統(tǒng)統(tǒng)(xtng)的硬件電路。的硬件電路。第28頁/共112頁第二十九頁，共113頁。是撥盤設定、鍵盤設定或采用是撥盤設定、鍵盤設定或采用通信方式由上位機直接發(fā)送見通信方式由上位機直接發(fā)送見下圖。下圖。第29頁/共112頁第三十頁，共113頁。a) 模擬(mn)給定 b) 數(shù)字(shz)給定 第30頁/共112頁第三十一頁，共113頁。LED顯示器BCD/7段碼鍵盤矩陣8選1譯碼器8選1譯碼器A0-3S0-3R

5、0-7D0-7CLKINT8279CPU7388第31頁/共112頁第三十二頁，共113頁。TMS320X240直接生成直接生成PWM驅動信號，經(jīng)過驅動信號，經(jīng)過放大環(huán)節(jié)控制功率器件，從而放大環(huán)節(jié)控制功率器件，從而控制功率變換器的輸出電壓?？刂乒β首儞Q器的輸出電壓。第32頁/共112頁第三十三頁，共113頁。第33頁/共112頁第三十四頁，共113頁。第34頁/共112頁第三十五頁，共113頁。圖3-5 主程序框圖 圖3-6 初始化子程序框圖 主程序系統(tǒng)(xtng)初始化鍵處理(chl)刷新(shu xn)顯示系統(tǒng)初始化設定定時器、PWM 、數(shù)字測速工作方式參數(shù)及變量初始化設定 I/O、通信接

6、口及顯示、鍵盤工作方式返回數(shù)據(jù)通信有鍵按下嗎？YN第35頁/共112頁第三十六頁，共113頁。第36頁/共112頁第三十七頁，共113頁。圖3-7 轉速調節(jié)(tioji)中斷服務子程序框圖 圖3-8 電流(dinli)調節(jié)中斷服務子程序框圖 圖3-9 故障(gzhng)保護中斷服務子程序框圖 第37頁/共112頁第三十八頁，共113頁。返回目錄返回目錄第38頁/共112頁第三十九頁，共113頁。第39頁/共112頁第四十頁，共113頁。第40頁/共112頁第四十一頁，共113頁。造精度和測速方法。%100nn（3-7） 第41頁/共112頁第四十二頁，共113頁。第42頁/共112頁第四十三頁

7、，共113頁。第43頁/共112頁第四十四頁，共113頁。光電轉換(zhunhun)第44頁/共112頁第四十五頁，共113頁。第45頁/共112頁第四十六頁，共113頁。第46頁/共112頁第四十七頁，共113頁。第47頁/共112頁第四十八頁，共113頁。sh)方法；（3）M/T法脈沖時間混合計數(shù)(j sh)方法。第48頁/共112頁第四十九頁，共113頁。 工作原理：由計數(shù)器記錄PLG發(fā)出的脈沖信號； 定時器每隔時間Tc向CPU發(fā)出中斷請求INTt； CPU響應(xingyng)中斷后，讀出計數(shù)值 M1，并將計數(shù)器清零重新計數(shù)； 根據(jù)計數(shù)值 M 計算出對應的轉速值 n。第49頁/共112

8、頁第五十頁，共113頁。c160ZTMn cc1c16060) 1(60ZTZTMZTMQ（3-1）第50頁/共112頁第五十一頁，共113頁。%1001%10060 )1(60 601c1c1c1maxMZTMZTMZTM第51頁/共112頁第五十二頁，共113頁。新計數(shù)。第52頁/共112頁第五十三頁，共113頁。2060ZMfn ) 1(6060) 1(602202020MZMfZMfMZfQ（3-2）第53頁/共112頁第五十四頁，共113頁。%10011%10060 60 ) 1(602202020maxMZMfZMfMZf第54頁/共112頁第五十五頁，共113頁。n 兩種測速方法

9、(fngf)的比較第55頁/共112頁第五十六頁，共113頁。n波形圖：nT0定時器控制(kngzh)采樣時間；M1計數(shù)器記錄(jl)PLG脈沖；M2計數(shù)器記錄時鐘脈沖。工作原理：第56頁/共112頁第五十七頁，共113頁。第57頁/共112頁第五十八頁，共113頁。) 1(602210MZMMfQr/min 60 60201t1ZMfMZTMn（3-3）第58頁/共112頁第五十九頁，共113頁。返回目錄返回目錄第59頁/共112頁第六十頁，共113頁。第60頁/共112頁第六十一頁，共113頁。第61頁/共112頁第六十二頁，共113頁。ssKsEsUsW1)()()(pipi（3-13）

10、tteKteKtteteKtud )()(d )(1)()(IPpi（3-14）第62頁/共112頁第六十三頁，共113頁。) 1()()()()()()()(IsamIPIP1samIPkukeTKkeKkukeKieTKkeKkuki（3-15）第63頁/共112頁第六十四頁，共113頁。整簡單明了，但需要存儲的數(shù)據(jù)較多。第64頁/共112頁第六十五頁，共113頁。)() 1()() 1()()(samIPkeTKkekeKkukuku（3-17）)() 1()(kukuku（3-18）第65頁/共112頁第六十六頁，共113頁。限幅，缺一不可。第66頁/共112頁第六十七頁，共113頁。

11、開始設置PID參數(shù)，計算控制參數(shù)計算偏差值計算當前時刻的控制量輸入采樣值輸出控制值保存偏差值返回第67頁/共112頁第六十八頁，共113頁。第68頁/共112頁第六十九頁，共113頁。第69頁/共112頁第七十頁，共113頁。第70頁/共112頁第七十一頁，共113頁。kiieTKCkeKku1samIIp)()()(（3-19） 其中 )(, 0)(, 1IieieC為一常值。 積分分離法能有效抑制振蕩(zhndng)，或減小超調，常用于轉速調節(jié)器。 第71頁/共112頁第七十二頁，共113頁。第72頁/共112頁第七十三頁，共113頁。第73頁/共112頁第七十四頁，共113頁。第74頁/

12、共112頁第七十五頁，共113頁。U*nUnUiUi*TsamIdIdLUd0第75頁/共112頁第七十六頁，共113頁。式中 Tsam 為系統(tǒng)采樣時間。ssGsTsame1)(0（3-25） 第76頁/共112頁第七十七頁，共113頁。*nKsesTsam1121sTKisTCRmedIdLI1sTKonnASRsamTsamTKn*TsamTsamIdIdL第77頁/共112頁第七十八頁，共113頁。 121iIsTKsG（3-23） 1onnfsTKsG（3-24） 第78頁/共112頁第七十九頁，共113頁?；蚍Q間接設計法。第79頁/共112頁第八十頁，共113頁。第80頁/共112頁

13、第八十一頁，共113頁。第81頁/共112頁第八十二頁，共113頁。Tmin 為控制對象(duxing)的最小時間常數(shù)；或用采樣角頻率 sam minsam)104(1TTc 為控制系統(tǒng)的截止頻率。csam)104(第82頁/共112頁第八十三頁，共113頁。第83頁/共112頁第八十四頁，共113頁。第84頁/共112頁第八十五頁，共113頁。第85頁/共112頁第八十六頁，共113頁。連續(xù)(linx)系統(tǒng)Z變換ReIm1-1離散系統(tǒng)Z平面(pngmin)ReImS平面sTez 第86頁/共112頁第八十七頁，共113頁。ReIm1-1W變換Z平面(pngmin)ReImW平面離散系統(tǒng)離散系

14、統(tǒng)注意：W平面與S平面之間的頻率響應(pn l xin yn)發(fā)生了畸變。wwz11第87頁/共112頁第八十八頁，共113頁。ReImW平面ReImW平面W變換離散系統(tǒng)離散系統(tǒng) W平面(pngmin)與S平面(pngmin)之間的頻率響應在高采樣頻率和低角頻率時相似。2samTjw 第88頁/共112頁第八十九頁，共113頁。 121e11121e1ion2nonmeiobjsamsamsTsTsKsTKsTCRsTKssGsTsT(3-27) menTCKRKK 其中將兩個小慣性(gunxng)環(huán)節(jié)合并，Tn = Ton + 2Ti第89頁/共112頁第九十頁，共113頁。 sGsTsKs

15、GsTsTsubn2nobjsamsame11e1(3-28) 1n2nsubsTsKsG第90頁/共112頁第九十一頁，共113頁。)(e )()(e)()(subsubsubsubobjsamsamsGZsGZsGsGZsGZsTsT)()1 ()()()()(sub1sub1subobjobjzGzsGZzsGZsGZzG(3-29) 第91頁/共112頁第九十二頁，共113頁。 )e)(1()(nsam/1ZobjTTzzzzKzG(3-30) 第92頁/共112頁第九十三頁，共113頁。mensamnnsamnnznsamnsame1e1TCKTTRTKTTTKKTTTTnsamns

16、amnsame1ee1nsamnsam1TTTTTTTTTTz第93頁/共112頁第九十四頁，共113頁。1p012p-1z平面單位圓1zReImnsam/2eTTp第94頁/共112頁第九十五頁，共113頁。第95頁/共112頁第九十六頁，共113頁。第96頁/共112頁第九十七頁，共113頁。 11psamIpsamIpASRzKzTKKzzTKKzG（3-35） nsame121psamIpzobjASRTTzzzzKzTKKKzGzG（3-36） 第97頁/共112頁第九十八頁，共113頁。wwz11 nn211samIsamIpz0samsame1e141112TTTTwwwzwzT

17、KwTKKKwG（3-37） 第98頁/共112頁第九十九頁，共113頁。2samTjw1)(1112234100jjjjjKjG（3-37） 第99頁/共112頁第一百頁，共113頁。)(e112samn1Iz0samsTzKKKTT)(2211samIpI1sTKKK)(2e1e111sam2nsamnsamsTTTTT)(211sam3sT)(21111sam114sTzz第100頁/共112頁第一百零一頁，共113頁。第101頁/共112頁第一百零二頁，共113頁。因此，可以在w 平面進行類似的頻域分析和設計。第102頁/共112頁第一百零三頁，共113頁。 1)(lg201lg201

18、lg20lg202324210KL1)(lg20lg20222（3-39a） 2341arctgarctgarctgarctg180)(（3-39b） 第103頁/共112頁第一百零四頁，共113頁。3-23-21。第104頁/共112頁第一百零五頁，共113頁。第105頁/共112頁第一百零六頁，共113頁。第106頁/共112頁第一百零七頁，共113頁。第107頁/共112頁第一百零八頁，共113頁。第三章習題第三章習題(xt)3-13-1直流電動機額定轉速直流電動機額定轉速nN=375r/minnN=375r/min，電樞電流額定值，電樞電流額定值IdL=760AIdL=760A，允許過

19、流倍數(shù)，允許過流倍數(shù)=1.5=1.5，計算機內部定點數(shù)占一個字的位置（，計算機內部定點數(shù)占一個字的位置（1616位），試確定數(shù)字控制系統(tǒng)的轉速反饋存儲系數(shù)和電流反饋存儲系數(shù)，適當考慮位），試確定數(shù)字控制系統(tǒng)的轉速反饋存儲系數(shù)和電流反饋存儲系數(shù)，適當考慮(kol)(kol)余量。余量。解：最高位為符號(fho)位，最大存儲值： 327681215maxD195.237605 .IKN8 . 1 則電流存儲系數(shù)，考慮動態(tài)過程中電流可能有沖擊，按計算：Nnn3 . 1maxrnKNmin/22.673753 . 1327683 . 132768123AKrKmin/67 轉

20、速存儲系數(shù)：取最高轉速： 最后取整：、第108頁/共112頁第一百零九頁，共113頁。3-23-2旋轉編碼器光柵數(shù)為1024，倍頻系數(shù)為4，高頻時鐘脈沖頻 率 ，旋轉編碼器輸出的脈沖個數(shù)和高頻時鐘脈沖個數(shù)均采用16位計數(shù)器，M法和T法測速時間均為0.01s，求轉速n=1500r/min和n=150r/min時的測速分辨率和誤差率最大值。MHzf10解：M法測速：法測速：min/46. 101. 0410246060rZTQc%098. 0%100150001. 04102460%10060%10011maxnZTMcmin/46. 101. 0410246060rZTQc%98. 0%1001

21、5001. 04102460%10060%10011maxnZTMc min/1500 rn 時測速誤差(wch)：min/150rn 時測速誤差(wch)：不變，與轉速(zhun s)無關；測速分辨率：測速分辨率：第109頁/共112頁第一百一十頁，共113頁。min/17115004096106015004096606202rZnfZnQ%5 .12%10011500409610601%1001601%10011602maxZnfMmin/55. 1150409610601504096606202rZnfZnQ%04. 1%1001150409610601%1001601%10011602maxZnfMT T法測速：法測速： 測速分辨率：測速誤差(wch)：測速分辨率：測速誤差(wch)： min/1500rn 時:min/150rn 時:第11