电力拖动自动控制系统直流部分陈伯时学习教案

1、会计学1电力拖动自动电力拖动自动(zdng)控制系统直流部分陈控制系统直流部分陈伯时伯时第一页，共113页。性差，控制效果受到器件的性能、温度等因素的影响。第1页/共112页第二页，共113页。起来灵活方便。第2页/共112页第三页，共113页。是离散化和数字化：第3页/共112页第四页，共113页。离散离散(lsn)的的模拟信号，这模拟信号，这就是离散就是离散(lsn)化。化。Otf(t)原信号Onf(nT)1 2 3 4采样第4页/共112页第五页，共113页。号的幅值，将号的幅值，将它转换成数字它转换成数字信号，这就是信号，这就是数字化。数字化。数字化OnN(nT)第5页/共112页第六

2、页，共113页。第6页/共112页第七页，共113页。第7页/共112页第八页，共113页。返回目录返回目录第8页/共112页第九页，共113页。第9页/共112页第十页，共113页。U*nUnU*iUcUi-数字电路-第10页/共112页第十一页，共113页。第11页/共112页第十二页，共113页。数字电路主电路-U*nUnU*iUiUc第12页/共112页第十三页，共113页。第13页/共112页第十四页，共113页。主电路微机控制电路-U*nUnUiU*iUc第14页/共112页第十五页，共113页。第15页/共112页第十六页，共113页。第16页/共112页第十七页，共113页。图

3、3-4 微机数字控制(shzkngzh)双闭环直流PWM调速系统硬件结构图 第17页/共112页第十八页，共113页。第18页/共112页第十九页，共113页。第19页/共112页第二十页，共113页。信号转换为单极性电压信号，经A/D 转换后得到的数字量送入微机(wi j)。但偏移码不能直接参与运算，必须用软件将偏移码变换为原码或补码，然后进行闭环控制。第20页/共112页第二十一页，共113页。第21页/共112页第二十二页，共113页。第22页/共112页第二十三页，共113页。第23页/共112页第二十四页，共113页。第24页/共112页第二十五页，共113页。R1R0A1R0R1U

4、HIdIcUi第25页/共112页第二十六页，共113页。R1RoR2R3R4UBR5R6UiaUi第26页/共112页第二十七页，共113页。第27页/共112页第二十八页，共113页。统统(xtng)的硬件电路。的硬件电路。第28页/共112页第二十九页，共113页。是拨盘设定、键盘设定或采用是拨盘设定、键盘设定或采用通信方式由上位机直接发送见通信方式由上位机直接发送见下图。下图。第29页/共112页第三十页，共113页。a) 模拟(mn)给定 b) 数字(shz)给定 第30页/共112页第三十一页，共113页。LED显示器BCD/7段码键盘矩阵8选1译码器8选1译码器A0-3S0-3R

5、0-7D0-7CLKINT8279CPU7388第31页/共112页第三十二页，共113页。TMS320X240直接生成直接生成PWM驱动信号，经过驱动信号，经过放大环节控制功率器件，从而放大环节控制功率器件，从而控制功率变换器的输出电压。控制功率变换器的输出电压。第32页/共112页第三十三页，共113页。第33页/共112页第三十四页，共113页。第34页/共112页第三十五页，共113页。图3-5 主程序框图 图3-6 初始化子程序框图 主程序系统(xtng)初始化键处理(chl)刷新(shu xn)显示系统初始化设定定时器、PWM 、数字测速工作方式参数及变量初始化设定 I/O、通信接

6、口及显示、键盘工作方式返回数据通信有键按下吗？YN第35页/共112页第三十六页，共113页。第36页/共112页第三十七页，共113页。图3-7 转速调节(tioji)中断服务子程序框图 图3-8 电流(dinli)调节中断服务子程序框图 图3-9 故障(gzhng)保护中断服务子程序框图 第37页/共112页第三十八页，共113页。返回目录返回目录第38页/共112页第三十九页，共113页。第39页/共112页第四十页，共113页。第40页/共112页第四十一页，共113页。造精度和测速方法。%100nn（3-7） 第41页/共112页第四十二页，共113页。第42页/共112页第四十三页

7、，共113页。第43页/共112页第四十四页，共113页。光电转换(zhunhun)第44页/共112页第四十五页，共113页。第45页/共112页第四十六页，共113页。第46页/共112页第四十七页，共113页。第47页/共112页第四十八页，共113页。sh)方法；（3）M/T法脉冲时间混合计数(j sh)方法。第48页/共112页第四十九页，共113页。 工作原理：由计数器记录PLG发出的脉冲信号； 定时器每隔时间Tc向CPU发出中断请求INTt； CPU响应(xingyng)中断后，读出计数值 M1，并将计数器清零重新计数； 根据计数值 M 计算出对应的转速值 n。第49页/共112

8、页第五十页，共113页。c160ZTMn cc1c16060) 1(60ZTZTMZTMQ（3-1）第50页/共112页第五十一页，共113页。%1001%10060 )1(60 601c1c1c1maxMZTMZTMZTM第51页/共112页第五十二页，共113页。新计数。第52页/共112页第五十三页，共113页。2060ZMfn ) 1(6060) 1(602202020MZMfZMfMZfQ（3-2）第53页/共112页第五十四页，共113页。%10011%10060 60 ) 1(602202020maxMZMfZMfMZf第54页/共112页第五十五页，共113页。n 两种测速方法

9、(fngf)的比较第55页/共112页第五十六页，共113页。n波形图：nT0定时器控制(kngzh)采样时间；M1计数器记录(jl)PLG脉冲；M2计数器记录时钟脉冲。工作原理：第56页/共112页第五十七页，共113页。第57页/共112页第五十八页，共113页。) 1(602210MZMMfQr/min 60 60201t1ZMfMZTMn（3-3）第58页/共112页第五十九页，共113页。返回目录返回目录第59页/共112页第六十页，共113页。第60页/共112页第六十一页，共113页。第61页/共112页第六十二页，共113页。ssKsEsUsW1)()()(pipi（3-13）

10、tteKteKtteteKtud )()(d )(1)()(IPpi（3-14）第62页/共112页第六十三页，共113页。) 1()()()()()()()(IsamIPIP1samIPkukeTKkeKkukeKieTKkeKkuki（3-15）第63页/共112页第六十四页，共113页。整简单明了，但需要存储的数据较多。第64页/共112页第六十五页，共113页。)() 1()() 1()()(samIPkeTKkekeKkukuku（3-17）)() 1()(kukuku（3-18）第65页/共112页第六十六页，共113页。限幅，缺一不可。第66页/共112页第六十七页，共113页。

11、开始设置PID参数，计算控制参数计算偏差值计算当前时刻的控制量输入采样值输出控制值保存偏差值返回第67页/共112页第六十八页，共113页。第68页/共112页第六十九页，共113页。第69页/共112页第七十页，共113页。第70页/共112页第七十一页，共113页。kiieTKCkeKku1samIIp)()()(（3-19） 其中 )(, 0)(, 1IieieC为一常值。 积分分离法能有效抑制振荡(zhndng)，或减小超调，常用于转速调节器。 第71页/共112页第七十二页，共113页。第72页/共112页第七十三页，共113页。第73页/共112页第七十四页，共113页。第74页/

12、共112页第七十五页，共113页。U*nUnUiUi*TsamIdIdLUd0第75页/共112页第七十六页，共113页。式中 Tsam 为系统采样时间。ssGsTsame1)(0（3-25） 第76页/共112页第七十七页，共113页。*nKsesTsam1121sTKisTCRmedIdLI1sTKonnASRsamTsamTKn*TsamTsamIdIdL第77页/共112页第七十八页，共113页。 121iIsTKsG（3-23） 1onnfsTKsG（3-24） 第78页/共112页第七十九页，共113页。或称间接设计法。第79页/共112页第八十页，共113页。第80页/共112页

13、第八十一页，共113页。第81页/共112页第八十二页，共113页。Tmin 为控制对象(duxing)的最小时间常数；或用采样角频率 sam minsam)104(1TTc 为控制系统的截止频率。csam)104(第82页/共112页第八十三页，共113页。第83页/共112页第八十四页，共113页。第84页/共112页第八十五页，共113页。第85页/共112页第八十六页，共113页。连续(linx)系统Z变换ReIm1-1离散系统Z平面(pngmin)ReImS平面sTez 第86页/共112页第八十七页，共113页。ReIm1-1W变换Z平面(pngmin)ReImW平面离散系统离散系

14、统注意：W平面与S平面之间的频率响应(pn l xin yn)发生了畸变。wwz11第87页/共112页第八十八页，共113页。ReImW平面ReImW平面W变换离散系统离散系统 W平面(pngmin)与S平面(pngmin)之间的频率响应在高采样频率和低角频率时相似。2samTjw 第88页/共112页第八十九页，共113页。 121e11121e1ion2nonmeiobjsamsamsTsTsKsTKsTCRsTKssGsTsT(3-27) menTCKRKK 其中将两个小惯性(gunxng)环节合并，Tn = Ton + 2Ti第89页/共112页第九十页，共113页。 sGsTsKs

15、GsTsTsubn2nobjsamsame11e1(3-28) 1n2nsubsTsKsG第90页/共112页第九十一页，共113页。)(e )()(e)()(subsubsubsubobjsamsamsGZsGZsGsGZsGZsTsT)()1 ()()()()(sub1sub1subobjobjzGzsGZzsGZsGZzG(3-29) 第91页/共112页第九十二页，共113页。 )e)(1()(nsam/1ZobjTTzzzzKzG(3-30) 第92页/共112页第九十三页，共113页。mensamnnsamnnznsamnsame1e1TCKTTRTKTTTKKTTTTnsamns

16、amnsame1ee1nsamnsam1TTTTTTTTTTz第93页/共112页第九十四页，共113页。1p012p-1z平面单位圆1zReImnsam/2eTTp第94页/共112页第九十五页，共113页。第95页/共112页第九十六页，共113页。第96页/共112页第九十七页，共113页。 11psamIpsamIpASRzKzTKKzzTKKzG（3-35） nsame121psamIpzobjASRTTzzzzKzTKKKzGzG（3-36） 第97页/共112页第九十八页，共113页。wwz11 nn211samIsamIpz0samsame1e141112TTTTwwwzwzT

17、KwTKKKwG（3-37） 第98页/共112页第九十九页，共113页。2samTjw1)(1112234100jjjjjKjG（3-37） 第99页/共112页第一百页，共113页。)(e112samn1Iz0samsTzKKKTT)(2211samIpI1sTKKK)(2e1e111sam2nsamnsamsTTTTT)(211sam3sT)(21111sam114sTzz第100页/共112页第一百零一页，共113页。第101页/共112页第一百零二页，共113页。因此，可以在w 平面进行类似的频域分析和设计。第102页/共112页第一百零三页，共113页。 1)(lg201lg201

18、lg20lg202324210KL1)(lg20lg20222（3-39a） 2341arctgarctgarctgarctg180)(（3-39b） 第103页/共112页第一百零四页，共113页。3-23-21。第104页/共112页第一百零五页，共113页。第105页/共112页第一百零六页，共113页。第106页/共112页第一百零七页，共113页。第107页/共112页第一百零八页，共113页。第三章习题第三章习题(xt)3-13-1直流电动机额定转速直流电动机额定转速nN=375r/minnN=375r/min，电枢电流额定值，电枢电流额定值IdL=760AIdL=760A，允许过

19、流倍数，允许过流倍数=1.5=1.5，计算机内部定点数占一个字的位置（，计算机内部定点数占一个字的位置（1616位），试确定数字控制系统的转速反馈存储系数和电流反馈存储系数，适当考虑位），试确定数字控制系统的转速反馈存储系数和电流反馈存储系数，适当考虑(kol)(kol)余量。余量。解：最高位为符号(fho)位，最大存储值： 327681215maxD195.237605 .IKN8 . 1 则电流存储系数，考虑动态过程中电流可能有冲击，按计算：Nnn3 . 1maxrnKNmin/22.673753 . 1327683 . 132768123AKrKmin/67 转

20、速存储系数：取最高转速： 最后取整：、第108页/共112页第一百零九页，共113页。3-23-2旋转编码器光栅数为1024，倍频系数为4，高频时钟脉冲频 率 ，旋转编码器输出的脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采用16位计数器，M法和T法测速时间均为0.01s，求转速n=1500r/min和n=150r/min时的测速分辨率和误差率最大值。MHzf10解：M法测速：法测速：min/46. 101. 0410246060rZTQc%098. 0%100150001. 04102460%10060%10011maxnZTMcmin/46. 101. 0410246060rZTQc%98. 0%1001

21、5001. 04102460%10060%10011maxnZTMc min/1500 rn 时测速误差(wch)：min/150rn 时测速误差(wch)：不变，与转速(zhun s)无关；测速分辨率：测速分辨率：第109页/共112页第一百一十页，共113页。min/17115004096106015004096606202rZnfZnQ%5 .12%10011500409610601%1001601%10011602maxZnfMmin/55. 1150409610601504096606202rZnfZnQ%04. 1%1001150409610601%1001601%10011602maxZnfMT T法测速：法测速： 测速分辨率：测速误差(wch)：测速分辨率：测速误差(wch)： min/1500rn 时:min/150rn 时:第11