电力拖动控制系统3.ppt

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1、直流调速系统的数字控制第3章电力拖动自动控制系统1。模拟系统的优、缺点：优点:物理概念清晰;控制信号流向直观。缺点:控制规律体现在硬件电路上，线路复杂、通用性差;控制效果受到器件的性能、温度等因素的影响。问题的提出：2。计算机的发展为数字控制提供可能单片机数字信号处理器3.1微型计算机数字控制的主要特点硬件电路标准化程度高，不受器件温度漂移的影响；进行逻辑判断和复杂运算，实现不同于一般线性调节的控制规律，控制软件更改灵活方便。具有信息存储、数据通信和故障诊断等功能。微机数字控制系统的主要特点是离散化和数字化。离散化和数字化计算机控制系统离散化对模拟的连续信号采样形成一连

2、串的脉冲信号，即离散的模拟信号，这就是离散化。Otf(t)原信号Onf(nT)1234…采样数字化离散信号经保持器保持后，还须经过数字量化，即用一组数码（如二进制码）来逼近离散的模拟信号。保持OnN(nT)Na(nT)（电压）Nd(nT)（数码）离散化和数字化的负面效应离散化:时间上的不连续性。数字化:量值上的不连续性。负面效应：产生量化误差，影响控制精度和平滑性。滞后效应，提高控制系统传递函数分母的阶次，使系统的稳定裕量减小，甚至会破坏系统的稳定性。一。数字量化量化的原则是：在保证不溢出的前提下，精度越高越好。存储系数显示量化的精度，其定义为微机数字控制系统中的存储

3、系数相当于模拟控制系统中的反馈系数。二。采样频率的选择Shannon采样定理:采样频率fsam应不小于信号最高频率fmax的2倍，即fsam≥2fmax。经采样及保持后，原信号的频谱不发生明显的畸变，系统保持原有的性能。采样频率实际系统中信号的最高频率很难确定，尤其对非周期性信号（系统的过渡过程），其频谱为0至∞的连续函数，最高频率理论上为无穷大。因此，难以直接用采样定理来确定系统的采样频率。系统采样频率的确定在一般情况下，可以令采样周期Tmin为控制对象的最小时间常数。或用采样角频率samc为控制系统的截止频率。三。微机数字控制系统的输入与输出变量可以是模拟量，也

4、可以是数字量。模拟输入量必须经过A/D转换为数字量，而模拟输出量必须经过D/A转换才能得到。数字量是量化了的模拟量，可以直接参加运算。1.系统给定a)模拟给定b)数字给定图3-1模拟给定和数字给定2.状态检测状态量检测的作用：构成反馈控制，保护和故障诊断信息的来源。1）转速检测：模拟和数字检测方法。2）电流和电压检测：一般用A/D转换。极性转换多数状态量为双极性（大小和方向），A/D转换电路一般是单极性的，必须进行极性转换。经A/D转换后得到以偏移码表示的数字量，再用软件将偏移码变换为原码或补码。3.输出变量用开关量直接控制功率器件的通断，也可以用经D/A转换得到的模拟

5、量去控制功率变换器。3.2微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件下标“dig”表示数字量图3-3微机数字控制的双闭环直流调速系统一。微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件结构微机数字控制双闭环直流调速系统硬件系统组成：主电路检测电路控制电路给定与显示电路图3.4微机数字控制双闭环直流PWM调速系统硬件结构图主回路微机数字控制双闭环直流调速系统主电路中的UPE有两种方式：直流PWM功率变换器晶闸管可控整流器检测回路检测回路包括电压、电流、温度和转速检测（数字测速）。故障综合对电压、电流、温度等信号进行分析比较，若发生故障立即通知微机，以便及时处理，避免故障进一步扩大。数

6、字控制器专为电机控制设计的微处理器：除了带有A/D转换器、通用I/O和通信接口，还带有一般微机并不具备的故障保护、数字测速和PWM生成功能，如：Intel8X196MC系列或TMS320X240系列等。二。微机数字控制双闭环直流调速系统的控制软件微机数字控制双闭环直流调速系统的软件有：主程序初始化子程序中断服务子程序等主程序完成实时性要求不高的功能，系统初始化后，键盘处理、刷新显示、数据通信等功能。图3.5主程序初始化子程序硬件工作方式的设定、系统运行参数和变量的初始化等。图3.6初始化子程序中断服务子程序实时性强，由相应的中断源提出申请，CPU实时响应。转速调节中断子

7、程序（中断级别最低）电流调节中断子程序（中断级别居中）故障保护中断子程序（优先级别最高）转速调节中断子程序转速反馈转速调节启动测速图3.7转速调节中断子程序电流调节中断子程序电流反馈电流调节PWM生成图3.8电流调节中断子程序故障保护中断子程序封锁PWM输出分析故障原因显示故障并报警图3.9故障保护中断子程序3.3数字测速与滤波检测光电式旋转编码器与转速成正比的脉冲，然后计算转速。数字测速方法：（1）M法—脉冲直接计数法（2）T法—脉冲时间计数法（3）M/T法—脉冲时间混合计数法旋转编码器光电式旋转编码器是转速或转角的检测元件。图3-10