1、直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速原理直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起、制動(dòng)性能，宜于在廣范圍內(nèi)平滑調(diào)速，所以由晶閘管 直流電動(dòng)機(jī)（V M）組成的直流調(diào)速系統(tǒng)是目前應(yīng)用較普遍的一種電力傳動(dòng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。它在理論上實(shí)踐上都比較成熟，而且從閉環(huán)控制的角度看，它又是交流調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)1 ， 6。從生產(chǎn)機(jī)械要求控制的物理量來(lái)看，電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)有調(diào)速系統(tǒng)、位置隨動(dòng)系統(tǒng)（伺服系統(tǒng)）、張力控制系統(tǒng)、多電機(jī)同步控制系統(tǒng)等多種類型，各種系統(tǒng)往往都是通過(guò)控制轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此， 調(diào)速系統(tǒng)是最基本的電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)。直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和其它參量的關(guān)系和用式（2 1）表示U IR nK e（ 2 1）式中n電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；U電樞供電電壓；I

2、 電樞電流；R電樞回路總電阻，單位為K e 由電機(jī)機(jī)構(gòu)決定的電勢(shì)系數(shù)。在上式中，K e 是常數(shù)，電流I 是由負(fù)載決定的，因此，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以有三種方法：（ 1）調(diào)節(jié)電樞供電電壓U ；（ 2） 減弱勵(lì)磁磁通；（ 3） 改變電樞回路電阻R。對(duì)于要求在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式最好。 改變電阻只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速；減弱勵(lì)磁磁通雖然能夠平滑調(diào)速，但調(diào)速的范圍不大，往往只是配合調(diào)壓方案，在基速（額定轉(zhuǎn)速）以上做小范圍的弱磁升速。因此，自動(dòng)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以改變電壓調(diào)速為主。雙閉環(huán)調(diào)速的工作過(guò)程和原理雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的工作過(guò)程和原理: 電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)階段,電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)

3、速（電壓）低于給定值,速度調(diào)節(jié)器的輸入端存在一個(gè)偏差信號(hào),經(jīng)放大后輸出的電壓保持為限幅值 ,速度調(diào)節(jié)器工作在開(kāi)環(huán)狀態(tài),速度調(diào)節(jié)器的輸出電壓作為電流給定值送入電流調(diào)節(jié)器, 此時(shí)則以最大電流給定值使電流調(diào)節(jié)器輸出移相信號(hào),直流電壓迅速上升 ,電流也隨即增大直到等于最大給定值, 電動(dòng)機(jī)以最大電流恒流加速啟動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的最大電流（堵轉(zhuǎn)電流）可以通過(guò)整定速度調(diào)節(jié)器的輸出限幅值來(lái)改變。在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到給定轉(zhuǎn)速后, 速度調(diào)節(jié)器輸入端的偏差信號(hào)減小到近于零,速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器退出飽和狀態(tài),閉環(huán)調(diào)節(jié)開(kāi)始起作用。對(duì)負(fù)載引起的轉(zhuǎn)速波動(dòng),速度調(diào)節(jié)器輸入端產(chǎn)生的偏差信號(hào)將隨時(shí)通過(guò)速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器來(lái)修正觸發(fā)器的

4、移相電壓,使整流橋輸出的直流電壓相應(yīng)變化,從而校正和補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差。另外電流調(diào)節(jié)器的小時(shí)間常數(shù), 還能夠?qū)σ螂娋W(wǎng)波動(dòng)引起的電動(dòng)機(jī)電樞電流的變化進(jìn)行快速調(diào)節(jié),可以在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速還未來(lái)得及發(fā)生改變時(shí),迅速使電流恢復(fù)到原來(lái)值,從而使速度更好地穩(wěn)定于某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性 一、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋。兩者之間實(shí)行嵌套連接，如圖2 4 所示。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器UPE。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里

5、面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱作外環(huán)。這就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)其中：ASR-轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ACR-電流調(diào)節(jié)器TG-測(cè)速發(fā)電機(jī)TA-電流互感器*UPE-電力電子變換器Un -轉(zhuǎn)速給定電壓Un-轉(zhuǎn)速反饋電壓Ui -電流給定電壓Ui -電流反饋電壓雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖分析靜特性的關(guān)鍵是掌握PI 調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特征，一般使存在兩種狀況：飽和 輸出達(dá)到限幅值，不飽和 輸出未達(dá)到限幅值。當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時(shí)，輸出為恒值， 輸入量的變化不再影響輸出，除非有反向的輸入信號(hào)使調(diào)節(jié)器退出飽和，換飽和的 調(diào)節(jié)器暫時(shí)隔斷了輸入和輸出的聯(lián)系，相當(dāng)于使該調(diào)節(jié)環(huán)開(kāi)環(huán)。PI 的作用使輸

6、入偏差電壓 U 在穩(wěn)態(tài)時(shí)總為零。實(shí)際上，在正常運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器是不會(huì)達(dá)到飽和狀態(tài)的。因此，對(duì)于靜特雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立涉及到可控硅觸發(fā)器和整流器的相關(guān)這里僅作簡(jiǎn)單介紹，具體的內(nèi)容將在第三章內(nèi)加以說(shuō)明。全控式整流在穩(wěn)Uct與整流輸出電壓Ua0的關(guān)系為：U a0 AU 2 cos AU2 cos(KU ct )其中：A-整流器系數(shù)；U2 -整流器輸入交流電壓；-整流器觸發(fā)角；U ct -觸發(fā)器移項(xiàng)控制電壓；K-觸發(fā)器移項(xiàng)控制斜率；整流與觸發(fā)關(guān)系為余弦，工程中近似用線性環(huán)節(jié)代替觸發(fā)與放大環(huán)節(jié)，放大K=Ua0 /Uct。繪制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如下：PI 調(diào)節(jié)器PI 調(diào)節(jié)器的

7、結(jié)構(gòu)如下圖所式R11Uex 1 Uin 1 Uindt KpiUin 1 Uindt由圖可得：R0 R0C1K pi ： PI 調(diào)節(jié)器比例部分的放大系數(shù)： PI 調(diào)節(jié)器積分時(shí)間常數(shù)1w K piPI 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為：s型系統(tǒng)與型系統(tǒng)的性能比較許多控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)可表示為mK js 1W sjn1srTjs 1i1根據(jù)W(s)中積分環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)的不同,將該控制系統(tǒng)稱為0 型、 型、 型系統(tǒng)。自動(dòng)控制理論證明,0 型系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)是有差的,而型及型以上的系統(tǒng)很難穩(wěn)定。因此 ,通常為了保證穩(wěn)定性和一定的穩(wěn)態(tài)精度,多用型、型系統(tǒng),典型的型、型系統(tǒng)其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為KW(s)( 2)s(Ts 1)W(

8、s)K( s 1)2s2(Ts 1)3)典型型系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)跟隨性能上可做到超調(diào)小,但抗擾性能差;而典型型系統(tǒng)的超調(diào)量相對(duì)要大一些,抗擾性能卻比較好。接下來(lái)可用一個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。設(shè)被控對(duì)象的傳遞函數(shù)如式(4):Wobj (s)1s(2s 1)4)若欲將系統(tǒng)校正成型系統(tǒng),則調(diào)節(jié)器僅僅是一個(gè)比例環(huán)節(jié),若欲將系統(tǒng)校正成型系統(tǒng),則調(diào)節(jié)器必須含有一個(gè)積分環(huán)節(jié),并帶有一個(gè)比例微分環(huán)節(jié),以便消除被控對(duì)象的一個(gè)慣性環(huán)節(jié),故調(diào)節(jié)器采用如式(5)的PI 調(diào)節(jié)器。仿真結(jié)果如圖3所示。 從圖中可以清楚地看到型系統(tǒng)、型系統(tǒng)的差別。這種差別可以作為調(diào)節(jié)器選擇的原則。單相橋式整流顯示計(jì) 算 機(jī)接口模擬量輸入接口模擬量輸出

9、接口數(shù)字量輸入顯示接口數(shù)字量輸出主控電路鍵盤電路濾波與量程轉(zhuǎn)換電路MOVADC RES,#0；ORLADC_CONTR, #000010006 ；啟動(dòng) AD 也換NOP ；在對(duì)ADC.CONTR N存器行寫操作后,2加4個(gè)：投作一NOPNOPNOPWait_AD_Finishe:MOV A,#00010000B 削斷AD轉(zhuǎn)換是否完成ANL A,ADC_CONTR;JZ WaiLAD.Finishe ;AD轉(zhuǎn)換尚未完成，繼續(xù)等待ANL ADCICONTR11100111ADC_FLAG,ADC_START 位，伸止mov a,a6c_resMOV ADC_dhannel_2_ ResulLA;保

10、存 AD 轉(zhuǎn)換結(jié)果POP ACCRET；打開(kāi)A/D轉(zhuǎn)換電源；H A/D轉(zhuǎn)換電源A/D轉(zhuǎn)換電源后要加延時(shí)J mS就ADC Power On:PUSH ACCORL ADCCONTR,#80HMOV A,疝HACALL Delay POP ACC RETSet ADC Channel 2:;選擇PL2 口作為A/D轉(zhuǎn)換通道MOVADC_CONTR,#ADC_Power_On_Speed一Channel_2MOVA,#05H ACALL Delay RET;選擰PL2作為A/D轉(zhuǎn)換.通道；更換A/D油道后要適當(dāng)延時(shí)約20-200US, ;輸入電壓信號(hào)源內(nèi)阻在10k以F.可以延Delay:PUSH 0

11、2PUSH 03PUSH 04MOV R4tADelay_LoopO:MOV R3,#200Delay_Loop1:MOV R2,# Delay_Loop DJNZ R2,Delay_Loop DJNZ R3,Delay_Loop1DJNZ R4fDelay_POP 04POP 03POP 02 RET；將寄存器組0的R2入棧 ；將寄存牌絹0的R3入花 ；將寄存器組0的R4入棧KLoop:mov a, r1epi amovx dptr, a epi a；找出健所在列鍵盤輸入程序（單片機(jī)）OUTBIT equ 08002h ;位控制【IOUTSEG equ 08004h ;段控制 IIINequ

12、 08001h ;鍵就讀入“LEDBuf equ 60h; &示緩沖Ijmp StartLEDMAP:;八段管顯示碼db 3fh. 06h. 5bh. 4fht 66h, 6dht 7dh, 07h db 7fh, 6fh. 77h, 7ch, 39h. 5eht 79h, 71 hDelay:;延時(shí)f程序mov r7, #0DelayLoop:djnz r7, DelayLoopdjnz r6, DelayLoop retDisplayLED:movrO, #LEDBufmovr1.#6；共6個(gè)八段管movr2, #00100000b；從左邊開(kāi)始顯示movdptr, #OUTBITmova,

13、 #0movxdptr, a；關(guān)所有八段管mova,movdptr, #OUTSEGmovxdptr9 amovdptr, #OUTBITmova, r2movxdptr, a；顯示一位八段首movr6, #1callDelaymova, r2；顯示下一位rramovr2t ainc rOdjnz r1, Loop retmovdptr, #OUTBITmova, #0movxdptr, a;輸出線置為movdptr, #INmovxa, dptr;讀入該狀態(tài)epiaanla, #Ofh;高四位不用ret；犍碼定義0TestKey:Ke/Table:db db db db db db GetK

14、ey:mov mov mov mov mov16h, 15h, 14hf Offh 13ht 12h, 11ht 10h Odh,Och, Obh, Oah Oeh, 03h, 06ht 09h Ofh, 02h, 05h, 08h 00h,01h,04hf 07hdptr, #OUTBIT P2, dph rOt #Low(IN) r1f #00100000b 2 #6mov dptn #OUTBIT ;等依科放 clr amovx dptr, amov r6t #10 call Delay call TestKey jnz WaitRelease mov a, r2 ret Start:movsp, #40hmovLEDBuf+O, #OffhmovLEDBuf+1, #OffhmovLEDBuf+