1、1.電傳動自動控制系統(tǒng)，第3章，DC調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字控制，2。主要內(nèi)容、雙閉環(huán)DC調(diào)速系統(tǒng)微機數(shù)字控制軟硬件的主要特點、數(shù)字測速和數(shù)字濾波PI調(diào)節(jié)器的故障檢測、保護和自診斷。學(xué)習(xí)要點：1 .數(shù)字測速方法：M法、T法和M/T法；2.比較速度測量方法的準確性；3.實現(xiàn)數(shù)字PI調(diào)節(jié)器，軟件算法；重點和難點：數(shù)字PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計與實現(xiàn)。4、3.3數(shù)字速度測量和濾波，數(shù)字速度測量精度指標，M/T速度測量軟件框圖，5、3.3.1數(shù)字速度測量精度指標，(1)分辨率是由轉(zhuǎn)速變化對應(yīng)的計數(shù)數(shù)來表示分辨率Q。Q越小，測速裝置的分辨率越強。(2)速度測量誤差率，用測量值與實際值之間的相對誤差來表示，與速度測量方法和速

2、度測量元件的制造精度有關(guān)。7，3.3.2數(shù)字速度測量方法，1)旋轉(zhuǎn)編碼器在數(shù)字速度測量中，光電旋轉(zhuǎn)編碼器通常用作速度或旋轉(zhuǎn)角度的檢測元件。8、光電轉(zhuǎn)換、旋轉(zhuǎn)編碼器，光電旋轉(zhuǎn)編碼器是檢測旋轉(zhuǎn)速度或旋轉(zhuǎn)角度的元件。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器示意圖，9。兩對光發(fā)射和接收器件以1/4的光柵間距交錯排列，兩組脈沖序列A和B的相位差為90。圖3-11在旋轉(zhuǎn)方向上區(qū)分兩組脈沖序列A和B，如果編碼器光柵的數(shù)量為n，則旋轉(zhuǎn)速度分辨率為1/n；普通光柵1024、2048和4096采用倍頻電路，可有效提高速度分辨率。10，2)速度測量原理，光電旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生與測量速度成比例的脈沖，速度測量裝置將輸入脈沖轉(zhuǎn)換成數(shù)字速度值。脈沖

3、數(shù)字轉(zhuǎn)換方法：(1)M法脈沖直接計數(shù)法；(2)脈搏時間計數(shù)法；(3)脈搏時間混合計數(shù)法。11、3.3.3 M法、PLG、倍頻電路、總線、Z、記錄旋轉(zhuǎn)編碼器PLG在Tc時間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)M1，然后Z=倍頻系數(shù)PLG的光柵數(shù)、測速原理及波形圖、計數(shù)器、12、分辨率：差錯率：13，PLG，倍頻電路，康特爾，中央處理器，INTN，F(xiàn)，0，3.3.4T，記錄PLG的一個脈沖之間的高頻脈沖數(shù)M2，15，M法在高速段有很強的分辨率；測試方法在低速時分辨率強；因此，兩種方法可以結(jié)合起來，取長補短。兩種測速方法的比較，16、M/T法不僅能檢測出PLG在Tc時間內(nèi)輸出的M1脈沖數(shù)，還能檢測出M2在同一時間間隔內(nèi)輸

4、出的高頻時鐘脈沖數(shù)。應(yīng)確保高頻時鐘脈沖計數(shù)器和PLG輸出脈沖計數(shù)器同時開啟和關(guān)閉，以減少誤差。3.3.5 M/T速度測量，17，M/T速度測量波形，編碼器輸出脈沖，高頻時鐘脈沖，允許計數(shù)時間，當(dāng)高速相當(dāng)于最低速度時，M速度測量，M1=1，自動進入T速度測量，18，M/T速度測量，速度計算，誤差率，19，因此，誤差率很小。M/T測速具有速度范圍寬、測速精度高的特點。20，3.3.6 M/T速度測量軟件，適用于8X196MC或TMS320X240，捕捉中斷，21，3.3.7數(shù)字濾波，算術(shù)平均濾波，中值濾波，22，(1)。算術(shù)平均濾波，優(yōu)點：算法簡單。缺點：需要更多的采樣次數(shù)才能產(chǎn)生明顯的平滑效果。

5、23，加權(quán)算術(shù)平均濾波，其中，通常，24，(2)中值濾波，對最近的三個連續(xù)采樣值進行排序，使得中值X2被作為有效信號，并且X1和X3被丟棄。中值濾波可以有效濾除偶然干擾脈沖(作用時間短，幅度大)，但當(dāng)干擾信號作用時間較長(比采樣時間長)時，它就無能為力了。，25，(3)中值平均濾波，具有N倍的采樣值，在排序后獲得，最大值XN和最小值X1被去除，剩余的算術(shù)平均值是濾波值。中值平均濾波是中值濾波和算術(shù)平均濾波的結(jié)合，它不僅能濾除偶然干擾脈沖，還能平滑濾波，但程序復(fù)雜，計算量大。26，3.4數(shù)字比例積分調(diào)節(jié)器，數(shù)字比例積分算法智能比例積分調(diào)節(jié)器與改進的模擬比例積分調(diào)節(jié)器，27，3.4.1數(shù)字比例積分

6、調(diào)節(jié)器。當(dāng)采樣頻率足夠高時，可以按照模擬系統(tǒng)的設(shè)計方法設(shè)計調(diào)節(jié)器，然后離散化得到數(shù)字控制器的算法，這就是模擬調(diào)節(jié)器的數(shù)字化。28，PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)，PI調(diào)節(jié)器的時域表達式，其中KP=KPI是比例系數(shù)KI=1/是積分系數(shù)，29，PI調(diào)節(jié)器的差分方程離散化為差分方程，其第k拍輸出是其中Tsam是采樣周期，30，位置數(shù)字PI調(diào)節(jié)器算法，積分部分：比例部分：PI調(diào)節(jié)器的輸出，31，基于位置的算法必須設(shè)置積分削波和輸出削波，二者缺一不可。當(dāng)不考慮限幅時，兩種算法完全相等。33.比例積分調(diào)節(jié)器算法流量(位置)，34。3.4.2改進的數(shù)字PI算法。微機數(shù)控系統(tǒng)具有很強的邏輯判斷和數(shù)值運算能力。通過充分應(yīng)

7、用這些能力，可以得到各種改進的PI算法來改善系統(tǒng)的控制性能。積分分離算法分片pi算法，35，(1)積分分離算法，其基本思想在微機數(shù)字控制系統(tǒng)中，當(dāng)偏差較大時分離p和I :只讓比例部分起到快速減小偏差的作用；當(dāng)偏差減小到一定程度時，采用積分作用，可以消除穩(wěn)態(tài)偏差，避免較大的去飽和超調(diào)量。36，積分分離算法，積分分離算法的表達式為，其中為常數(shù)值。積分分離法能有效地抑制振蕩，或減少超調(diào)，常用于速度調(diào)節(jié)器。分段PI算法解決了動態(tài)跟蹤和穩(wěn)定性之間的矛盾，其表達式與離散PI算法相同，但有兩組或兩組以上的PI參數(shù)，可以根據(jù)轉(zhuǎn)速或(和)電流的偏差在不同的參數(shù)組之間切換。在雙閉環(huán)DC調(diào)速系統(tǒng)中，電流調(diào)節(jié)器的功能

8、之一是克服反電動勢的干擾。在變速過程中，反電動勢必須通過積分作用來抑制，這樣電樞電流才能快速跟隨給定值，保證最大起動電流。當(dāng)速度偏差較大時，電流調(diào)節(jié)器應(yīng)選擇較大的KP和KI參數(shù)；實際電流可以快速跟隨給定值。當(dāng)速度偏差較小時，過大的KP和KI將導(dǎo)致輸出電流的振蕩，這將增加速度調(diào)節(jié)器的負擔(dān)，甚至在嚴重的情況下導(dǎo)致速度的振蕩。39、3.6故障檢測、保護和自診斷，處理和分析實時采樣數(shù)據(jù)，利用故障診斷模型或?qū)＜抑R進行推理，對故障類型或故障位置做出正確判斷，稱為故障自診斷。故障檢測、保護和自診斷。故障檢測、保護和自診斷的前提是計算機工作可靠，檢測元件正確，但計算機和檢測元件本身的故障只能人工檢查。41，

9、3.6.1故障檢測，1。電源故障檢測三相電源的常見故障有過壓、欠壓和缺相。通過電壓互感器、三相不可控整流橋和濾波環(huán)節(jié)從三相電源獲得與電源電壓幅值成比例的直流電壓，并通過模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入計算機。數(shù)字控制系統(tǒng)定期對DC電壓進行采樣，并與上、下限值進行比較，以判斷是否發(fā)生過壓或欠壓故障。42、缺相檢測，缺相檢測使用的缺相順序電氣設(shè)備：正常，繼電器常開觸點斷開，且缺相輸出信號為低電平；發(fā)生斷相時，繼電器的常開觸點閉合，斷相輸出信號為過流和過載故障檢測。過流和過載是電氣傳動控制系統(tǒng)中常見的故障。通過檢測功率轉(zhuǎn)換器UPE的輸入和輸出電流，可以判斷是否存在故障及其類型，如圖所示。44，3失磁故障檢測檢測勵磁電流

10、If(如上圖所示)，當(dāng)它發(fā)生時，失磁故障發(fā)生。4.超速故障當(dāng)速度n超過最大極限速度nmax時，發(fā)生超速故障。45，3.6.2故障保護。如果出現(xiàn)故障，必須進行保護，以避免故障進程的擴大。故障保護一般分為兩級保護：硬件和軟件。1)硬件保護?？焖僮钄嚯娫崔D(zhuǎn)換器UPE的驅(qū)動信號，斷開UPE與電源的連接。2)軟件保護。進入故障保護中斷程序，鎖存故障信號，禁止輸出UPE驅(qū)動信號，通過外圍電路顯示故障類型，同時產(chǎn)生聲光等報警信號。硬件保護工作后，故障消失。如果沒有軟件保護，系統(tǒng)將再次投入運行，再次引發(fā)故障。因此，硬件保護是不夠的，必須設(shè)置軟件保護。46、3.6.3以DC不可逆脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)為例，簡要介紹了隨系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)變化的故障自診斷。實時檢測DC