第30讲 85双闭环直流调速控制系统ppt课件.ppt

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1、沈阳建筑大学信息与控制工程学院马斌计算机控制技术第八章微机控制系统设计实例§8.1微机控制系统的工程设计方法§8.2微机控制系统的设计与实现过程§8.3变频调速恒压供水控制系统设计§8.4加热炉控制系统设计与分析§8.5双闭环直流数字调速系统设计第八章微机控制系统设计实例§8.5双闭环直流数字调速系统设计直流传动系统广泛地应用于轧钢机、造纸机、金属切削机床等许多领域的自动控制系统中。设计一个直流传动系统，首先应熟悉加工工艺要求，根据生产机械对传动系统所提出的拖动功率及系统的静态、动态性能指标的要求，

2、综合考虑各种因素，提出系统技术方案，进行硬件、算法、软件设计。以晶闸管采用三相全控整流供电的双闭环直流数字调速系统为例讨论系统的设计过程。第八章微机控制系统设计实例§8.5双闭环直流数字调速系统设计一、已知的系统参数二、确定整体方案：三、电流环、速度环控制器设计：四、晶闸管触发数字控制器设计：五、系统的总体设计：第八章微机控制系统设计实例§8.5双闭环直流数字调速系统设计一、已知的系统参数直流电动机：Z2-41型，Ped=3Kw,Ued=220v,Ied=17.3A,ned=1500r/mis电枢回

3、路总电阻：R=2.5Ω；电动机回路电磁时间常数：TL=0.017s；电动机机电时间常数：TM=0.152s；电动机电势时间常数：Ceφ=0.1352V/(r·mis-1);晶闸管整流电路滞后时间：Ts=0.0017s。第八章微机控制系统设计实例§8.5双闭环直流数字调速系统设计二、确定整体方案互感器三相交流电晶闸管M隔离放大器UGN速度给定UfnA/D转换同步信号产生整流滤波数字电流控制器LT数字晶闸管触发器数字速度控制器ST+-UgiUfi主轴脉冲发生器单片机数字系统采用内环为电流环，外环为速度环

4、的双闭环数字调速系统，结构如下：第八章微机控制系统设计实例二、确定整体方案电流环设计方案：电流内环要获取电流反馈信号，采用交流电流互感器作为电流检测元件，检测的电流信号经整流分压滤波后，变成与负载电流成比例的0－5V直流电压，再经A/D转换输入计算机。为此：①电流环反馈系数：β＝5V/17.3A＝0.289V/A②每V电压为：17.3A/5V＝3.46A③每数值1代表的电压：5/255＝0.0196V④数值1代表的电流：17.3A/255＝0.068A⑤加入分压比后：β＝5V/（17.3A×1.5）

5、＝0.19V/A⑥电流环反馈滤波时间常数：Tfi＝0.0024s＝2.4ms由互感器及滤波电路参数决定。第八章微机控制系统设计实例二、确定整体方案速度环设计方案：速度环要获取转速反馈信号。采用主轴脉冲发生器作为速度反馈的检测元件。它将角度位移信号转换成脉冲序列，通过计数器即可得到转速反馈的数字信号。当然也可以采用测速发电机经分压整流滤波A/D转换送入计算机。选定每转产生1024个脉冲的主轴脉冲发生器。当电机转速为1转时，即主轴脉冲发生器每分钟产生1024个脉冲，为此有：600000ms/1024＝5

6、8.6ms。即：计数器每间隔58.6ms的计数值正好为电机的每分钟转速。第八章微机控制系统设计实例二、确定整体方案速度环设计方案：根据速度环控制器在稳态时，给定数字与反馈数字（即每个采样周期内脉冲计数）相配合（平衡）的特点，来计算速度反馈系数。采用8位二进制数为给定值,则当其最大时Ugnm=255,电机转速应达到最高Nmax，因此有反馈系数α：Ugnm=αNmax即：α＝Ugnm/Nmax＝255/1500＝0.17脉冲/rmis-1反过来讲：1/α＝5.88，即每一数值代表的转速Nmax/Ugnm

7、第八章微机控制系统设计实例二、确定整体方案速度环设计方案：估算采样周期TN:为使反馈系数α与采样周期TN有关联，设当转速稳定在某一转速n时有：n*α＝n*1024*TN即：TN＝α/1024＝0.17/1024＝0.000166mis＝9.96ms≈10ms从速度环给定与反馈系数配合的角度来看，速度环采样周期TN取10ms比较合适。第八章微机控制系统设计实例§8.5双闭环直流数字调速系统设计三、电流环、速度环控制器设计：对于双闭环数字直流调速系统一部可采用PI控制调节规律。这里用直接数字控制器设计方

8、法。则有：u(n)=u(n－1)+Δu(n)=u(n-1)+kp[e(n)-e(n-1)]+kie(n)前次输出比例项积分项第八章微机控制系统设计实例三、电流环、速度环控制器设计：1、电流环控制器参数的整定：①首先用扩充响应曲线法，作飞升曲线如图：设测试结果为：τ/Tτ=0.8因Tτ=TL=0.017s(电机时间常数）则：τ＝0.8*0.017=0.0136sτYtTτ第八章微机控制系统设计实例三、电流环、速度环控制器设计：1、电流环控制器参数的整定：②选择控制度为1