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《高精度数控直流电流源的设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、高精度数控直流电流源的设计与实现2011年第3期仪表技术?6l?高精度数控直流电流源的设计与实现曹利钢,汪用瑜,于盛睿(景德镇陶瓷学院机电工程学院,江西景德镇333000)摘要:高精度直流电流源设计对提高各种工业仪器仪表设备的稳定性具有重要作用和意义.为了达到小步进,低纹波,高精度直流电流源设计要求,提出了一种以AVR单片机为控制核心的直流电流源设计方案,提出设定值前馈补偿和分段积分的控制策略,建立直流电流源控制系统的数学模型.通过matlab仿真实验证明:设定值前馈补偿和分段积分的控制策略相对普通PI控制策略而言,使系统
2、的相对稳定性和快速性得到提高.最后,对系统精度进行实测,结果表明,系统满足设计要求,具有一定的应用前景.关键词:直流电流源;AVR单片机;,变换;纹波;仿真中图分类号:TM930文献标识码:B文章编号:1006—2394(2011)03—0061—05DesignandImplementationofDigitalDCCurrentSourcewithHighPrecisionCAOLi—gang.WANGYong—yu.YUSheng—rui(SchoolofMechanicalandElectronicEngineer
3、ing,JingdezhenCeramicInstitute,Jingdezhen333000,China)Abstract:DesignofDCcurrentsourcewithhighprecisionissignificantforimprovementofstabilityofindustrialinstrument.InordertosatisfyDCcurrentsourcerequirementsofsmallstep,lowrippleandhighprecision,thedesignusingAVRmi
4、crocon￡】'ollerasthecontrolcoreofthesystemispresented.Thecontrolstrategyofsegmentintegralandfeedforwardcompensationforthesettingvalueisadvanced.ThemathematicalmodeloftheDCcurrentsourcecontrolsystemiserected.ItisprovedwithMatlabemulationexperimentthatthecontrolstrat
5、egyofsegmentintegralandfeedfor—wardcompensationforthesettingvaluemakestherelativestabilityandfastperformanceofthesystembetterthanthatofthePIcontrolstrategy.Finally,thesystemistested.Thetestresultshowsthatthesystemmeetsthedesignrequirementsandhasacertainapplication
6、prospect.Keywords:DCcurrentsource;AVRmicrocontroller;,transformation;ripple;emulation0弓J言直流电流源广泛应用于各种仪器仪表设备中,其精度直接影响整个设备性能指标.传统的直流电流源大都采用纯硬件电路构成,结构复杂,成本较高.以单片微型机为控制核心的数字式电流源不但结构简单,成本低廉,而且通过对单片机进行软件编程可使电流源达到很高精度.因此,以单片微型机为核心的直流电流源的应用研究不断开展.本文以小步进,低纹波,高精度为目标要求,采用闭环控
7、制方案,设计了一种以高性能单片微型机ATmegal6为控制核心的直流电流源系统.系统测试结果表明,在20mA～2000mA输出范围内,系统最大纹波电流为0.03mA,电流输出最大误差为0.1mA,最小步进为1mA,达到设计目标要求,为直流电流源的设计提供解决方案,较好解决了系统稳定性和高精度的要求,具有一定的应用前景.1电流源设计方案由于电流源设计精度要求较高,输出电流与给定值误差在实际值的0.1%+1mA范围内,为了达到精度要求,采用以单片机为控制器的闭环控制方案.图1所示为电流源的整体结构.其中:,转换模块的功能是把D
8、/A输出的直流电压转换成相应的直流电流,这个模块的输出值即为直流电流源的电流输出值,该模块为闭环控制方案中的控制对象.高速单片机AT—megal6构成了闭环控制方案中的数字控制器.为了减少数字量和模拟量相互转换产生的误差,采用了16位精度的A/D和D/A转换器件.电源模块提供系统所需的+5V,+24V直
