自动化1002-+++-1006050210--西科大

运动控制系统期中大作业电气与控制工程学院自动化1002班1006050210宋方超直流双闭环的设计一：电流调节器的设计1，时间常数的确定:电流环小时间常数：SSSTTToisi0037.0002.00017.02，选择电流调节器的结构:根据设计要求，稳态无静差，%5i,可按典型I型系统设计电流调节器，电流环控制对象是双惯性型，因此可用PI型电流调节器。设传递函数为：sskWiiiACR)1(检查对电源电压的抗扰性能：0037.00031.0ilTT38.8查表知各项指标都是可以接受的。3，计算电流调节器参数：电流调节器超前时间常数：STli031.0电流环开环增益：要求%5i因为5.0iITK，所以：111.1350037.05.05.0SSTKiI电流反馈系数为:AVIVnom00877.07605.1105.110于是，ACR的比例系数为：888.000877.07514.0031.01.135siIiKRKK4,校验近似条件：电流环截止频率：11.135SKwIci(1)校验晶闸管整流装置传递函数的近似条件：cswSST111.1960017.03131，满足近似条件。(2)校验忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件：cilmwSTT19.50031.0112.01313，满足近似条件。(3)校验电流环小时间常数近似处理条件：cioiswSSTT118.180002.00017.0131131，满足近似条件。5，计算调节器电阻和电容：KKRKRoii52.354089.0取35K.FFKRCiii78.01078.035031.06取F78.0.FFKRTCooioi2.0102.040002.0446取0.2F.经查表得：%5%3.4i，满足设计要求。所以，带入数据得：电流调节器传递函数为：SSWACR031.0)1031.0(888.0二：转速调节器的设计1，确定时间常数：(1)，电流环等效时间常数IK1：因为5.0iITK则STKiI0074.00037.0221(2)转速环小时间常数nT：按小时间常数近似处理，取STKTonIn0274.002.00074.012，选择转速调节器结构：按照要求，选用PI调节器其传递函数为：SSKWnnnASR)1(3，计算转速调节器参数：按跟随和抗扰性能都较好的原则，取5h，则ASR的超前时间常数为：ShTnn137.00274.05转速环开环增益：22228.1590274.0521521SThhKnNASR的比例系数为：5.100274.014.03751052112.082.100877.062)1(nmenRThTChK4，校验近似条件：转速环截止频率：119.21137.084.159SKwKwnNNcn(1)，电流环传递函数简化条件：cniIwSSTK117.630037.01.1353131，满足简化条件。(2)，转速环小时间常数近似处理条件：cnonIwSSTK114.2702.01.1353131满足近似条件。5，计算转速调节器电阻和电容：KKRKRnn420405.100取K420.FFRCnnn326.010326.010420137.063取F4.0.FFFRTConon2102104002.044630取F2.6，校验转速超调量：当5h时，查表得%6.37n，不能满足设计要求，实际上，由于表是按线性系统计算的，而突加阶跃给定时，ASR饱和，不符合线性系统的前提，应该按ASR退饱和的情况重新计算。按退饱和计算：设理想空载起动时0Z.当5h时，查表得：%2.81maxbCC带入数据：mnNbbbnTTnnzCCnnCC*max*max))((2)(所以n%10%30.9112.00274.037582.114.07605.1%2.812，能满足要求。所以，转速调节器的传递函数为：SSWASR137.0)1137.0(5.10三：MATLAB仿真图1.1电流环的仿真模型图1.2电流环的仿真结果：图1.3转速环的仿真模型图1.4转速环空载起动波形图图1.5转速环满载起动波形图四：直流双闭环调速系统硬件原理图：U*i—电流给定电压；–Id—电流负反馈电压；Uc电力电子变换器的控制电压。图1.6：含给定滤波与反馈滤波的PI型电流调节器U*n—转速给定电压；–αn—转速负反馈电压；U*i—电流调节器的给定电压。图1.7含给定滤波与反馈滤波的PI型转速调节器图1.8双闭环直流调速系统电路原理图图1.9双闭环直流调速系统硬件结构图五：原理图实现上述直流调速系统的原理：图1.8为转速、电流双闭环直流调速系统的原理图。图中两个调节器ASR和ACR分别为转速调节器和电流调节器，二者串级连接，即把转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。电流环在内，称之为内环；转速环在外，称之为外环。两个调节器输出都带有限幅，ASR的输出限幅什Uim决定了电流调节器ACR的给定电压最大值Uim，对就电机的最大电流；电流调节器ACR输出限幅电压Ucm限制了整流器输出最大电压值，限最小触发角α。六：软件实现流程及算法(基于51单片机)：数字控制系统的控制规律是靠软件来实现的，所有的硬件也必须由软件实施管理。单片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。1：主程序的设计主程序流程图如图2.0所示。在主程序中，主要完成对各个可编程芯片进行初始化和键盘参数设置的处理。键盘参数设置的处理主程序中的重要部分，这部分程序设计采用程序的模块化，有效的解决了复杂的多重分支问题。启动功能键按下时，系统开始启动采样定时并进入实时控制阶段，每次中断返回时若有复位键和新的参数设置键按下则返回键处理程序。图2.0主程序的流程图图2.1初始化子程序流程图YES开始系统初始化按键处理有键按下？刷新显示数据通讯NO系统初始化设定定时器工作方式设定I/O、键盘和显示接口的工作方式参数及变量初始化返回图2.1：系统初始化包括中断始化、各存储单元赋初值、键盘显示器的各数据程序表赋常数、各种限定值装入数据存储器、设定堆栈指针、给主程序标志寄存器送初始值、控制器设定初值等。主程序：0000AJMPSTARTSTART：CLRPSW.4CLRPSW.3；选中工作寄存器0组CLRCMOVR0，4FHMOVA，30HCLEAR1：CLRAINCADJNZR0，CLEAR1；清零30-7FHSETBTR0；定时器/计数器0工作MOVTMODE，#01H；定时器/计数器工作在方式1SETBEA；总中断开放SETBIT0；置INTO为降沿触发SETBIT1；置INT1为降沿触发LJMPMAINLJMPCTCOLCALLSAMPLE...Fosc=12MHZ，用一个定时器/计数器定时50ms，用R2作计数器，置初值14H，到定时时间后产生中断，每执行一次中断服务程序，让计数器内容减1，当计数器内容减为0时，则到1s。第二节PI控制子程序设计为了安全起见，系统对转速调节器和电流调节器实行限幅，当转速调节中断服务子程序或电流调节中断服务子程序进行到“转速调节”或“电流调节”时，便进入PI控制子程序（如图2.3）。PI程序：SETBEX1；开放中断1MOVR0，90H；P1口（W）送R0,预设MOVR1，80H；P0口（Y）送R1，实测MOVA，R0；W给AMOVB，R1；Y给BSUBBA，B；ei给AMOV7FH，A；ei给7FHMOV7EH，#00H；ei-1=0给7EHMOV7BH，UmaxMOV7AH,UminAJMPIN；积分项AJMPP；比例项MOVA，R2；Pi给AADDA，R3；Pi+Pp给AMOV7DH，#00H；Ui-1=0给7DHADDA，7DH；Ui-1+Pi+Pp=Ui给AMOV7CH,A；Ui给7CHMOV7DH，7CH；Ui给Ui-1MOVA，7BH；Umax给ACJNEA，#Ui，LOOP2；Ui〉Umax转移MOVA，#UiCJNEA，7AH，LOOP3；UiUmin转移MOV90H，7CH；输出Ui到P1口LOOP2：MOVA，7CH；Ui给ACLRCSUBBA，#UmaxRETILOOP3：MOVA，7CH；Ui给ACLRCSUBBA，#UminRETIIN：MOV6FH，#IMOVA，6FH；I给AMOVB，7FH；ei给BMULAB；Pi=I*ei给AMOVR2，A；Pi给R2RETIP：MOV6EH，#PCLRCMOVA，7FH；ei给ASUBBA，7EH；ei-ei-1给AMOV7EH，7FH；ei给ei-1MOVB，6EHMULAB；（ei-ei-1）*P给AMOVR3，A；Pp给R3RETI图2.3PI控制子程序框图保护现场选择参数和初值本次采样输入计算偏差值e(k)1()muku？1()muku？11()()(1)iTukekukT1()muku()muku1()muku()muku1()(()(1))()PukKekekuk()muku？()muku？返回NYNNNYYY