直流电动机闭环调速系统

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1、┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学课程设计纸目录第1章绪论1第2章课程设计的方案22.1概述22.2方案选择22.3系统组成总体结构4第3章硬件设计53.1单片机控制器53.2接口电路53.3D/A转换电路63.4触发电路63.5电流检测电路73.6A/D转换电路83.7转速检测电路83.8键盘显示电路9第4章软件设计104.1设计要求104.2电流环的设计104.3转速环的设计114.4闭环动态结构框图设计114.5程序设计12第五章系统测试与分析/实验数据及分析14第6章课

2、程设计总结16参考文献17第16页共17页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学课程设计纸第1章绪论三十多年来，直流电机调速控制经历了重大的变革。传统的控制系统采用模拟元件，虽在一定程度上满足生产要求，但是因为元件容易老化，在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂、通用性差，控制效果受器件性能、温度等因素的影响，故系统的运行可靠性及标准性得不到保证，甚至出现事故。而如今首先实现了整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次

3、大的跃进。大功率直流调速系统通常采用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电，从而控制电动机的转速。同时，控制电路已经实现高集成化、小型化、高可靠性及低成本。以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大。直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代。直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。从机械特性上看,就是通过改变电动机的参数或外加电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点,使电

4、动机的稳定运转速度发生变化。直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动领域应用历史悠久。双闭环不可逆调速系统在上世纪七十年代在国外一些发达国家兴起，经过数十年的发展已经成熟，在二十一世纪已经实现了数字化与智能化。我国在直流调速产品的研发上取得了一定的成就，但和国外相比仍有很大差距。我国自主的全数字化直流调速装置还没有全面商用。目前，发达国家应用的先进电气调速系统几乎完全实现了数字化，双闭环控制系统已经普遍的应用到了各类仪器仪表，机械重工业以及轻工业的

5、生产过程中。随着全球科技日新月异的发展，双闭环控制系统总的发展趋势也向着控制的数字化，智能化和网络化发展。而在我们国内，双闭环控制也已经经过了几十年的发展时期，已经基本发展成熟，目前的趋势仍是追赶着发达国家的脚步，向着数字化发展。随着单片机技术的发展和应用，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，使系统的性能更优。第16页共17页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学课程设计纸第2章课程设计的方案2.1概述本次设计主要是综合应用所学知识，

6、设计双闭环直流调速系统，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练，能够较全面地巩固和应用“微型计算机控制系统”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握小型微机系统设计的基本方法。应用场合:应用于经常频繁调速运行的高性能调速系统，例如可逆轧钢机和龙门刨床等高精度工业自动化领域。系统功能介绍：双闭环直流调速系统是串级调速控制系统，即分别通过转速环和电流环协同作用来调节直流电动机的转速，由相应的控制器连接外围电路，实现转速设定、显示和保护等功能。2.2方案选择方案一：单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统是指只有一个转速负反馈构成的闭

7、环控制系统。在直流电动机上安装一台测速装置，引出与转速成正比的电压与给定转速定电压比较后，得偏差电压ΔU，经ASR控制器进行PID调节，产生整流触发装置的控制电压，控制直流电动机转速，如图2.1所示。图2.1单闭环直流调速系统原理图第16页共17页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学课程设计纸方案二：双闭环直流调速系统转速、电流双闭环直流调速系统原理图如图2.2所示。电动机的转速和电流分别由两个独立的调节器控制，系统中设置了电流调节器ACR和转速调节器ASR。可见，电流调节器AC

8、R和电流检测反馈回路构成了电流环（内环），ACR接收由ASR输出和反馈电流电压的偏差电压进行调节，输出信号控制触发整流装置；转速调节器ASR和转速检测反馈环节构成了转速环（外环），ASR接收给定转速电压和转速电压的偏差电压进行调节，输出电流环的给定电压。ASR和