開題報告-連軋機直流調(diào)速控制系統(tǒng)的信號檢測與調(diào)節(jié)器設計

1、電信學院畢業(yè)設計（論文）開題報告姓 名程生瑞專業(yè)電氣工程 班級2班學 號08230201指導教師王曉蘭題目類型G題 目連軋機直流調(diào)速控制系統(tǒng)的信號檢測與調(diào)節(jié)器設計一、選題背景及依據(jù)（簡述題目的技術(shù)背景和設計依據(jù)，說明選題目的、意義，列出主要參考文獻） 在冶金工業(yè)中，軋制過程是金屬壓力加工的一個主要工藝過程，連軋是一種可以提高勞動生產(chǎn)率和軋制質(zhì)量的先進方法，連軋機則是冶金行業(yè)的大型設備。其主要特點是被軋金屬同時處于若干機架中，并沿著一方向進行軋制，最終形成一定的斷面形狀。每個機架上下軋錕共用一臺電機拖動，不同機架采用不同電機拖動，本課題要求完成單臺機架直流調(diào)速系統(tǒng)的設計。參考文獻1 陳伯時主編

2、電力拖動自動控制系統(tǒng)運動控制系統(tǒng)（第3版） 機械工業(yè)出版社 2007 2 王兆安，黃俊主編 電力電子技術(shù)（第4版） 北京：機械工業(yè)出版社 20003 任彥碩主編 自動控制原理 機械工業(yè)出版社 20064 李榮生主編 電氣傳動控制系統(tǒng)設計指導 機械工業(yè)出版社5 吳守箴，臧英杰 編著 電氣傳動的脈寬調(diào)制控制技術(shù) 機械工業(yè)出版社6孟慶春 電力拖動自動控制系統(tǒng) 沈陽：東北大學出版社 2005.127 沈文，Eagle lee 詹衛(wèi)前 AVR單片機C語言開發(fā)入門指導. 20038 萬福君 潘松峰 單片微機原理系統(tǒng)設計與應用(第二版) 20049 李仁定 電機的微機控制 機械工業(yè)出版社 200410 周淵

3、深 交直流調(diào)速系統(tǒng)與MATLAB仿真 中國電力出版社 200711陳紅衛(wèi).微型計算機基本原理與接口技術(shù)（第二版）M.北京:科學出版社，200912何立民.單片機高級教程應用與設計（第二版）M.北京：北京航空航天大學出版社，200713郭天祥.51單片機C語言教程M.北京：電子工業(yè)出版社，2009:9-12.14邊春遠，李文濤等.C51單片機典型模塊設計與應用M.北京：機械工業(yè)出版社15姜志海.單片機原理及應用M.北京：電子工業(yè)出版社，200516陳洪財.單片機C語言和匯編語言實用開發(fā)技術(shù)M.哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，200817夏路易.單片機技術(shù)基礎(chǔ)教程與實踐M.北京：機械工業(yè)出版社，20

4、0818朱善君，孫新亞等.單片機接口技術(shù)與應用M.北京：清華大學出版社，200519徐瑋，沈建良等.單片機快速入門M.北京：北京航空航天大學出版社，200820王秋爽，曾昭龍等.單片機開發(fā)基礎(chǔ)與經(jīng)典設計實例M.北京：機械工業(yè)出版社，2008.二、主要設計（研究）內(nèi)容、設計（研究）思想、解決的關(guān)鍵問題、擬采用的技術(shù)方案及工作流程 1， PI調(diào)節(jié)器是電力拖動自動控制系統(tǒng)中最常用的一種控制器，在微機數(shù)字控制系統(tǒng)中，當采樣頻率足夠高時，可以先按模擬系統(tǒng)的設計方法設計調(diào)節(jié)器，然后再離散化，就可以得到數(shù)字控制器的算法，這就是模擬調(diào)節(jié)器的數(shù)字化。(1)連續(xù)系統(tǒng)設計方法 在微機數(shù)字控制調(diào)速系統(tǒng)的設計中，當采樣

5、頻率足夠高時，可以把它近似地看成是模擬系統(tǒng)，先按模擬系統(tǒng)理論來設計調(diào)節(jié)器的參數(shù)，然后再離散化，得到數(shù)字控制算法，這就是按模擬系統(tǒng)的設計方法，或稱間接設計法。 根據(jù) Shannon 采樣定理，采樣頻率 fsam 應不小于信號最高頻率 fmax 的2倍，即 fsam 2 fmax 這時，經(jīng)采樣及保持后，原信號的頻譜可以不發(fā)生明顯的畸變，系統(tǒng)可保持原有的性能。 但實際系統(tǒng)中信號的最高頻率很難確定，尤其對非周期性信號（系統(tǒng)的過渡過程）來說，其頻譜為 0 至的連續(xù)函數(shù)，最高頻率理論上為無窮大。因此，難以直接用采樣定理來確定系統(tǒng)的采樣頻率至于轉(zhuǎn)速環(huán)，由于系統(tǒng)的動態(tài)性能往往對轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率的大小有一定要求，

6、不能太低。但轉(zhuǎn)速控制有時比較復雜，占用的機時較長，因而轉(zhuǎn)速環(huán)的采樣頻率又不能很高。如果所選擇的采樣頻率不夠高，按連續(xù)系統(tǒng)設計誤差較大時，就應按照離散控制系統(tǒng)來設計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。（2）數(shù)字系統(tǒng)設計方法： 先將系統(tǒng)對象離散化，按數(shù)字系統(tǒng)直接設計數(shù)字調(diào)節(jié)器。數(shù)字系統(tǒng)分析方法有：Z變換方法W變換方法擴展W變換方法 模擬系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器一般為PI調(diào)節(jié)器，比例部分起快速調(diào)節(jié)作用，積分部分消除穩(wěn)態(tài)偏差。數(shù)字調(diào)節(jié)器也應具備同樣的功能，因此仍選用PI型數(shù)字調(diào)節(jié)器。 這里，設計方法采用數(shù)字頻域法。 （1）通過Z變換，將連續(xù)的被控對象模型轉(zhuǎn)換成離散系統(tǒng)模型；（2）通過W變換和W變換，將離散系統(tǒng)的z域模型轉(zhuǎn)換成頻域模型

7、；（3）采用頻域設計方法，進行系統(tǒng)設計。這時，可利用s 域的經(jīng)典頻域設計法，比如，Bode圖等系統(tǒng)分析和設計工具。 2轉(zhuǎn)速測量 轉(zhuǎn)速的測量采用測頻測周法，也就是所說的M/T法。 所謂測頻測周法，即是綜合了“T”法和“M”法分別對高、低轉(zhuǎn)速具有的不同精度，利用各自的優(yōu)點而產(chǎn)生的方法，精度位于兩者之間。如圖2所示。 圖2轉(zhuǎn)速計算如下：設高頻脈沖的頻率為fc，脈沖發(fā)生器每轉(zhuǎn)發(fā)出P個脈沖，由式（2-2）和（2-5）可得M/T法轉(zhuǎn)速計算公式為： （2-6）-轉(zhuǎn)速值。單位：（轉(zhuǎn)/分）。-晶體震蕩頻率。單位Hz。-輸入脈沖數(shù)，反映轉(zhuǎn)角。-時基脈沖數(shù)。3電流檢測圖3單片機系統(tǒng)測量轉(zhuǎn)速原理框圖霍爾傳感器是應用非

8、常廣泛的一種器件，本文采用開關(guān)型集成元件UGN3019,它將電流源，霍爾元件，待溫度補償?shù)牟顒臃糯箅娐芬约八姑芴氐入娐芳稍谝黄?，基本原理是霍爾效應片產(chǎn)生的電勢由差分放大器進行放大，隨后被送進斯密特觸發(fā)器。當霍爾元件的感磁面受到一個小于霍爾器件的磁場工作點Bop時，差動放大器的輸出電壓不足以開啟斯密特觸發(fā)器，驅(qū)動管截止，霍爾器件處于關(guān)態(tài)，輸出為高電平。當受到一個上升磁場，強度超過工作點Bop時，霍爾元件導通，輸出低電平。因此，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，霍爾元件輸出連續(xù)脈沖信號，然后輸入單片機進行信號處理。UGN3019的測量接線如圖3-2所示。將一非磁性圓盤固定在轉(zhuǎn)軸上，周圍用環(huán)氧樹脂粘貼塊狀磁鋼，磁鋼采用永久磁鐵分割成小磁塊（其磁力較強），霍爾元件固定在距磁塊1-3 mm 處。傳感器采用12V直流電源，輸出端接1K上拉電阻。為了防止CPU輸入電壓過高和可能產(chǎn)生峰值電壓，輸出端接5V穩(wěn)壓管進行限制電位，輸出信號直接進單片機外部計數(shù)器，即P3.5,給單片機一個計數(shù)脈沖進行采集處理。4連軋機轉(zhuǎn)速的控制 連軋機轉(zhuǎn)速的控制一般采用PWM波經(jīng)行控制，通過PI算法，單片機產(chǎn)生PWM波經(jīng)行電機轉(zhuǎn)速的控制 三、畢業(yè)設計（論文）