直流電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)設(shè)計【優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計帶任務(wù)書+開題報告+外文翻譯】

直流電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)設(shè)計【優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計帶任務(wù)書+開題報告+外文翻譯】,直流電動機,轉(zhuǎn)速,控制系統(tǒng),設(shè)計,優(yōu)秀,優(yōu)良,畢業(yè),課程設(shè)計,任務(wù)書,開題,報告,講演,呈文,外文,翻譯 1 繼電保護裝置的電力系統(tǒng)監(jiān)測與控制 S M 要： 現(xiàn)在可以考慮將電力系統(tǒng)保護系統(tǒng)的功能與本地及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)的功能集成起來。結(jié)構(gòu)化的集成方法是必要的。然而，如果要實現(xiàn)所有的效益，一個可以解決先前與這個集成有關(guān)的許多問題的辦法將與它將來將會如何應(yīng)用于典型的變電站的實例一起被提出來。 關(guān)鍵詞： 數(shù)字通訊，集成 1 引言 電力系統(tǒng)輸配電環(huán)境目前的做法是單獨的局 部控制，保護與監(jiān)測控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能區(qū)分開來。原因之一是技術(shù)上約束限制了可以被確實地實現(xiàn)的集成的數(shù)量。包括硬板在內(nèi)的本地控制設(shè)施，占用了太多的控制室空間。 控制邏輯由硬連線的觸點或者可編程的邏輯控制器構(gòu)成。直到最近，許多設(shè)備的保護（包括模擬設(shè)備），又占用了很多空間。大多數(shù)使用電子和微處理器技術(shù)的現(xiàn)代保護裝置迄今仍集中在減少實現(xiàn)傳統(tǒng)保護功能時所占用的空間。 一般來說，監(jiān)測控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)增加了許多，并提供了他們自己的傳感器，接口單元和接線。這些都與局部控制和保護系統(tǒng)并行增長，盡管這往往導(dǎo)致在許多功 能的重復(fù)。涉及保護操作的信息已被源于次要的方式的 統(tǒng)所必需。例如，保護的輸出流回 統(tǒng)的數(shù)字輸入單元。 最近的技術(shù)進步已經(jīng)使人們認(rèn)識到這種重疊度越來越?jīng)]有必要的。由于無限的計算能力可以說履行保護職能的必要的信息都可用的或可使其在 絡(luò)上可用。可以想像到那時的 統(tǒng)可以通過控制網(wǎng)絡(luò)完成它自己的保護的算法并發(fā)出跳閘信號。在實踐中的可靠性要求和快速故障清除的需要限制了一些像長時間熱過載保護等的專門的實例的實現(xiàn)。一個更可行的辦法是使繼電器內(nèi)信息和控制設(shè)備能夠訪問 果 這個實現(xiàn)了，與 統(tǒng)的模擬和數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入 /輸出系統(tǒng)的成本將會降低。此外，如果保護設(shè)備提供的控制設(shè)施利用被利用，中央變電所計算機也可以被用來取代大部分本地控制系統(tǒng)。 在一個全面控制包內(nèi)集成保護功能失敗的原因之一是巨量的處理需要?，F(xiàn)代數(shù)字保護繼電器用目前最先進的微處理器提供復(fù)雜的保護功能。很顯然，當(dāng)這些中很多都是圍2 繞一個變電站展開，在一個中心點中，囊括他們的功能的所有處理能力是強大的。另一方面，用于 統(tǒng)的模擬和數(shù)字傳感器和數(shù)字輸出單元一樣都是相對簡單的設(shè)備。他們的同等設(shè)備已經(jīng)存在于保護中，并使 得他們訪問 統(tǒng)時僅僅需要增加一些通訊設(shè)施。 該保護裝置取代大多數(shù)本地控制和 I / O 系統(tǒng)的能力取決于其以有組織的和確定性的方式進行通訊的能力。使保護性能不受損害，同時還滿足當(dāng)?shù)氐目刂坪徒y(tǒng)的要求是至關(guān)重要的。從本地控制和 統(tǒng)的觀點來看，最主要的要求就是為模擬輸入測量和記錄數(shù)據(jù)，為信號器和報警器提供數(shù)字輸入數(shù)據(jù)，以及控制設(shè)備的數(shù)字輸出。對于一般指示而言，大多數(shù)測量數(shù)據(jù)只要超過 5％的精度就足夠了。用于可視化顯示的模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)需要每秒鐘掃描一次，事件記錄順序的相對精度 要求超過全系統(tǒng)比絕對精度要重要。通常需要達(dá)到 ± 1分辨率?？刂祈憫?yīng)時間應(yīng)在 200毫秒左右。 2 繼電保護通訊 訊哲學(xué) 保護繼電器的首要職能仍然是電力系統(tǒng)的保護。因此，至關(guān)重要的是繼電器的保護性能不受數(shù)據(jù)的監(jiān)測和控制的要求妥協(xié)。正是由于這個原因，提供分離于任何繼電保護通訊系統(tǒng)的要求的監(jiān)視和控制系統(tǒng)的通訊系統(tǒng)被認(rèn)為是必須的。例如在一個封閉的體制下，阻塞信號將會通過他們自身的保護傳輸?shù)男盘栨溌啡缭嚲€驗，而不是在監(jiān)視和控制通信鏈接。通過這種方式保護的決定性的行為被維持下來。 此外，仍然存在著這樣 的用戶，他們不需要部分或所有可用的功能。對這些用戶來說，繼電器的操作不依賴于通信鏈路監(jiān)測和控制，而全面的保護功能當(dāng)這樣的鏈接尚未安裝時仍可以實現(xiàn)是非常重要的。 如果它們能在所有的公用事業(yè)的電力系統(tǒng)的相關(guān)要點安裝，繼電通信的所有好處才能實現(xiàn)。這不會在一夜之間發(fā)生的，因此，當(dāng)它變成必需的的時候，任何被選擇的系統(tǒng)可以在整個系統(tǒng)零碎的基礎(chǔ)上安裝是非常重要的。 影響一個中繼通信注冊的采取的主要因素之一是用戶成本。這個成本不僅包括繼電器硬件上的額外成本，還包括布線成本，設(shè)置和配置成本和持續(xù)運營成本。因此，采取措施來 控制這些地區(qū)的所有費用是重要的。減少這些成本應(yīng)該是通過 統(tǒng)及從系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的運行儲蓄增加來實現(xiàn)的。 信拓?fù)? 使用大量的不同的通信拓?fù)鋪磉B接到 統(tǒng)和保護繼電器是可能的。拓?fù)? 結(jié)構(gòu)的選擇是非常重要的，因為它和系統(tǒng)的通信效率有直接的關(guān)系。 圖 1 簡單的保護 / 統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 一個簡單的連接形式是單獨連接每個中繼遠(yuǎn)程終端單元（ ）的數(shù)字通信裝置的設(shè)施。這些 次連接到 絡(luò) —— 見圖 1。這些 作為網(wǎng)絡(luò)交換機的行為，主要的 統(tǒng)負(fù)責(zé)真實的 信息輪詢。在這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的保護繼電器實際上變成了智能傳感器。有一個依據(jù)被取代的傳感器的對 統(tǒng)的節(jié)省，但是這可能是被更復(fù)雜的 抵消。即使在這個簡單的水平上，從繼電器獲得的額外數(shù)據(jù)量仍對 統(tǒng)有好處。遺憾的是，正是由于同樣的數(shù)據(jù)量的增強最終限制了這種系統(tǒng)的性能。 圖 2 多點連接的使用 4 改善的通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 2 所示。幾個繼電器連接到一個 單一通信的一種鞭策。這依賴于保護繼電器的與通信鏈路多點連接的能力。這個方案中的 要負(fù)責(zé)所有連接的單元的輪詢。信息可以通過這種方式進行預(yù)處理 ，并且所有的數(shù)據(jù)傳輸速率可以減少。這需要一個更復(fù)雜的 單一的 可以處理更多的繼電器，因此可能需要更低的布線復(fù)雜度。這一原理在理論上可以擴展到整個變電站，只用一個所有保護繼電器進行通信。在實踐中，出于數(shù)據(jù)速率的考慮，并且從可靠性角度來看這是不可能的。單一通道上可以連續(xù)檢測到的設(shè)備的數(shù)量，取決于波特速率和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。 圖 3 變電站中央計算機的使用 一個更復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 3 所示。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用 C 作為一個變電站計算機兼容的計算機?？煽啃员徽J(rèn)為是一個難題時次要從動計算機與第一計 算機并行添加。該變電站的計算機取代了上述的 給用戶提供了許多便利。首先，現(xiàn)在除了絡(luò)遠(yuǎn)程控制設(shè)備之外，在變電站內(nèi)還有個本地控制點?？梢圆扇∧M圖表方案的形式，用面板計量，報警器等完成，假若需要的話，可以釋放的本地控制系統(tǒng)面板的大部分空間。該變電站計算機負(fù)責(zé)所有連接設(shè)備的連續(xù)監(jiān)測工作，并且對主要的統(tǒng)的制定出大量的預(yù)處理數(shù)據(jù)。特別是在下列的故障情況下電腦立即執(zhí)行本地數(shù)據(jù)記錄到自己的磁盤，減輕了 統(tǒng)大量的數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)。隨后，根據(jù)需要，此數(shù)據(jù)不論是在變電站本地計算機還是 統(tǒng)的遠(yuǎn)程終端都是可用的。在所有繼電器的調(diào)試時期，該變電站計算機也可以用來作為一個接入點。 獨立的通訊激勵可能被用于的每一個變電站地區(qū)，每一個都具有可以支持 32 個繼電器的能力。單一的計算機可以提供多達(dá)八個端腳，理論上提供 256 個繼電器的容量。在這樣的系統(tǒng)中，一個現(xiàn)代計算機仍有可能從每個繼電器中以高于每秒一次的速率獲得5 數(shù)據(jù)。 萬一這種繼電器的數(shù)量不夠，變電站計算機可能進一步增加。這些可能被單獨連接到 統(tǒng)中。另外，一個可選的額外層次的變電站計算機的相同控制設(shè)施可以如圖 4 添加。注意：現(xiàn)在，每個變電站 計算機可能物理上是遠(yuǎn)程的。不值得一提的是這最后的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實際上已經(jīng)以自己的方式成為一個小型的 統(tǒng)。對許多更小的單元來說，這一解決方案可提供所需的所有遠(yuǎn)程設(shè)施。 圖 4 多層次的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 信硬件 數(shù)字通信的硬件可以采取多種形式，其中大部分是不適合在電力系統(tǒng)環(huán)境中使用的。首先要在平行和串行系統(tǒng)中作出選擇。同時并行系統(tǒng)涉及了幾個（通常是八或十六）單獨電線若干位的信息傳輸。這樣的系統(tǒng)比串行系統(tǒng)提供更快的數(shù)據(jù)傳輸速率，但涉及到更高的布線成本?；谶@個原因，他們不適用于作為電力系統(tǒng)的監(jiān)視和控制的通 用解決方案。 串行通信涉及一個比特的數(shù)據(jù)流在一單對電線上一次一比特的數(shù)據(jù)流的實時傳輸。顯然，布線成本減低了按比例降低的整體數(shù)據(jù)傳輸速率。用于監(jiān)測和控制應(yīng)用的速度較慢的數(shù)據(jù)傳輸速率仍然保持可以接受的和幾乎專用的串聯(lián)式通訊。 目前被普遍用于保護繼電器的通訊硬件遵守美國電子工業(yè)聯(lián)合會的 準(zhǔn)，這采用所熟悉的 9 路或 25 路“ D”類連接器。這通常被用來將繼電器連接到私人電腦（有時直接，或通過調(diào)制解調(diào)器），使得繼電器被設(shè)置，并允許將故障信息后被提取。 由于他們幾乎通用的實用性， 連接非常方便。 接也有它的局限性使他們使用的監(jiān)測和控制應(yīng)用軟件數(shù)量較少。其中最嚴(yán)6 重的是， 為點對點系統(tǒng)而設(shè)計。一個單一的設(shè)備只能通過給定的鏈接與一個其他的設(shè)備進行通訊。如果需要與其他的設(shè)備進行通訊，，如果他們是用于對變電站內(nèi)的數(shù)據(jù)進行監(jiān)測和控制，必須提供單獨的鏈接。另外，多路轉(zhuǎn)接器或代碼開關(guān)可以被添加，盡管這將普遍增加一些關(guān)于這些鏈接是如何實現(xiàn)的限制的種類。 增加剛剛超過 15，最大數(shù)據(jù)速率是 波特的通訊鏈接的物理長度的限制。這也可以克服，但是又需要額外的設(shè)備。最后的 提供任何有 效地絕緣水平。光隔離的 口可以被制造出來，但這些都很昂貴。 更合適的通信標(biāo)準(zhǔn)是 使得單一總線可以連接一個多達(dá) 32 個節(jié)點的多點連接系統(tǒng)，足以連接至少一個海灣的繼電器 最大傳輸距離是 1200 米，超過這個距離的最大數(shù)據(jù)傳輸速率超過 波特，明顯地比 快更進一步。它采用比用于 以地為參考的不平衡驅(qū)動器更少受到干擾影響的平衡驅(qū)動器和差分信號。 要一個成本低且易于終止的鎧裝的雙絞線電纜。在電力工業(yè)中通常典型地采用與用于 相同的用 25 路或 9 路 “ D”類連接器終止，在變電站環(huán)境中，這些連接器并不真正適合，而傳統(tǒng)終端才是首選。 對大多數(shù)用戶來說，光纖在直接連接兩個繼電器之間的使用仍然是昂貴的。尤其是在配壓水平。然而光纖適用于連接距離超過 1200 米或者受干擾的風(fēng)險很高的繼電器的本地網(wǎng)絡(luò)到遠(yuǎn)程主站。在這種情況下調(diào)制解調(diào)器被用于將一組繼電器連接到光纖上。對于電氣通信，有狠多不同的解決方案可供選擇。對于長達(dá)四，五公里的距離， 850多模光纖是相當(dāng)適用，并提供相對低的復(fù)雜性。對于更長的可達(dá) 25 公里左右距離的，1300單模光纖都可以使用。這些都需要更復(fù) 雜的發(fā)射器和接收器，然而他們在電信業(yè)界的廣泛使用意味著甚至在短距離內(nèi)很可能比 850纖維更經(jīng)濟。 串行數(shù)據(jù)通信可分為異步或同步的。 信繼電器的端口總是異步的。在異步系統(tǒng)中，定時或同步信息傳輸每個字符一起傳輸。在同步系統(tǒng)中的一種獨立的時鐘被發(fā)送，或者接收器從數(shù)據(jù)本身中獲取時鐘信息。同步系統(tǒng)比異步系統(tǒng)更復(fù)雜，但大約可提高 20％的效率。更重要的是字符間的同步系統(tǒng)之間的差是固定的。這使得調(diào)頻（ 編碼方法可用，從而導(dǎo)致信號中沒有直流分量。因此， 統(tǒng)的隔離問題，可以用簡單的隔離變壓器很 容易地克服。調(diào)頻編碼的第二個好處是，這兩個信號線都是非極化的，可以自由地在整個系統(tǒng)互換?，F(xiàn)代串行控制芯片使得在不增加成本的吸收的情況下增加同步傳輸系統(tǒng)額外的復(fù)雜性。 總之，一般的通信接口，使用調(diào)頻編碼的某種形式的多點同步 輸是目前在電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的測量和控制應(yīng)用中最適合使用的。這可以為電力電子干擾免疫系統(tǒng)環(huán)境提供足夠、快速的經(jīng)濟交流。 7 信語言 成功的數(shù)字通信不僅僅取決于兼容的通信硬件，也取決于所用的通訊語言和協(xié)議。傳統(tǒng)的繼電器制造商（與在其他領(lǐng)域的相同）已經(jīng)開發(fā)出自己的語言。當(dāng)沒有 必要將繼電器整合到控制系統(tǒng)時，這已經(jīng)變得不那么重要。當(dāng)繼電器已經(jīng)被整合，定制的解決方案對每個不同的繼電器的定制的項目是必須的。他的成本對大多數(shù)的用戶來說是不經(jīng)濟的。 到現(xiàn)在為止，還沒有提出適用于所有的護繼電器的語言。大多數(shù)語言的主要缺點是，他們假設(shè)主站必須對繼電器都了如指掌。如果需要一個特定的數(shù)據(jù)塊，則要求使用的繼電器的內(nèi)存位置或一些設(shè)備的特定代碼。這個地址必須明確編碼到主站軟件。此外，該繼電器典型地響應(yīng)未格式化的數(shù)據(jù)。主站必須假定響應(yīng)的范圍并相應(yīng)地進行轉(zhuǎn)換。大量數(shù)據(jù)必須從提取的繼電器一系列的問題中提取出來 ，并進一步整合。即使在通訊是基于一對一，如果主站軟件版本與那個繼電器的不匹配，錯誤仍然會發(fā)生。 這里介紹的語言克服了這些問題。它適用于所有繼電器和其他的 I / O 設(shè)備，而且它并不要求主站對每個繼電器類型都了如指掌。這一語言設(shè)計用于存儲于每一個個別的繼電器的數(shù)據(jù)庫。繼電器使用該數(shù)據(jù)庫來存儲所有數(shù)據(jù)和設(shè)置。該數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容繼而可以通過通信鏈路訪問。數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)非常類似于一個電子表格，由行和列組成的單元格構(gòu)成。一個單元格是在數(shù)據(jù)庫中可以訪問的最小單位，因此可以只包含一個數(shù)據(jù)項。該系統(tǒng)與以前的系統(tǒng)不同，因為現(xiàn)在整個系 統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫分布在各個獨立的繼電器，而不是集中在主站。這樣做的好處是，繼電器特定的信息嵌入在繼電器中，而不是在一些專門的主站軟件中。此外，該通訊語言可以被減少為在分布式數(shù)據(jù)庫上執(zhí)行特定操作的一系列通用的命令。 圖 5 數(shù)據(jù)庫布局和單元格類型 該數(shù)據(jù)庫包括了三個不同類型的單元格，每一個都是以前的超集。見圖 5。三種單元格類型是標(biāo)題單元格、值單元格和設(shè)置 /控制單元格。標(biāo)題單元格包含一個簡單的文本8 塊。這些都是作為分割標(biāo)簽將數(shù)據(jù)庫分成不同的領(lǐng)域。。最常見的標(biāo)題單元格是數(shù)據(jù)庫列標(biāo)題單元格。值單元格包含一段文字來描述他們 的內(nèi)容以及一項可讀的值。這個值最本質(zhì)的是一個指導(dǎo)主站如何進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)類型。典型的值單元格是測量的值如：相電流，如型號等的設(shè)備信息，波形記錄等。設(shè)置 /控制單元格與值單元格非常相似，但它們的內(nèi)容可以被改變。此外，這些單元格額外地包含單元格和有效的步驟的最大最小值的信息。典型設(shè)置控制單元格是如電流閾值、如斷路器控制系統(tǒng)的控制單元格等的繼電保護的設(shè)置。 單個單元格組合在一起成為相關(guān)信息的列。每一列中第一行的單元格是描述列內(nèi)容的標(biāo)題單元格。這一組織結(jié)構(gòu)在所有繼電器中是不變的。因此，任何繼電器的內(nèi)容可以以同樣的方 式閱讀。首先列標(biāo)題被提取并以菜單的形式呈現(xiàn)給用戶。從這個菜單中，用戶可以選擇一個特定的列。在選定列中的每個單元格的文本和數(shù)值被提取并再次以菜單的形式呈現(xiàn)給用戶。單元格可以被選定來進行進一步的操作。通常情況下這可以改變設(shè)置，在模擬顯示中分配測量值，記錄到光盤或?qū)崟r繪圖。 實際上，所有的繼電器類型都包含一定量的公共信息。這包括繼電器類型，型號和序列號，位置以及通訊地址等。這通常是繼電器首次被連接時主站所需的信息。一個特殊的命令可以用來提取這些數(shù)據(jù)，但是一個更好的解決辦法是把所有的數(shù)據(jù)組成一組放在保留的列。列的 格式是固定的，但數(shù)據(jù)現(xiàn)在可以和所有其他數(shù)據(jù)一樣用同樣的方式提取出來。 所描述的訪問方法可以用簡單，直觀，無需用戶手動訪問特定的數(shù)據(jù)塊的方法來執(zhí)行。此外，該方法在任何數(shù)量的繼電器時都是始終如一的，如果進一步添加繼電器到系統(tǒng)中也無需升級。 從主站的觀點來看，訪問數(shù)據(jù)庫所用的命令是非常少的。最常見的有： 獲取列標(biāo)題 獲取列中的文本 獲取列值 獲取單元格文本 獲取單元格數(shù)據(jù) 獲取單元格范圍 預(yù)加載新設(shè)置 執(zhí)行設(shè)置 中止設(shè)置 依據(jù)需要，更復(fù)雜的序列將會根據(jù)這些簡單的命令建立起來。 9 間序列和事件序列記 錄 現(xiàn)存的 統(tǒng)的最重要職能之一就是事件的記錄次序。這給系統(tǒng)工程師根據(jù)系統(tǒng)中事件發(fā)生的先后順序提出了寶貴的見解。舊系統(tǒng)的精度為± 10個功能是目前是由采用數(shù)字輸入監(jiān)控系統(tǒng)事件的 統(tǒng)的遠(yuǎn)方終端單元來運行的。這些事件通常是使用分布在變電站周圍的系統(tǒng)同步脈沖進行實時追蹤的。通常比事件的絕對時間更為重要的是系統(tǒng)中與其他事件相關(guān)的時間。 新一代的保護繼電器的現(xiàn)在包括他們自己的事件次序記錄設(shè)備。此外，這些設(shè)施可以使用備用繼電器輸入通道進行擴展，覆蓋時間的獨立的 I/ O 模塊并不與事件有明確的關(guān)系， 為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，已想出時間同步的新方法，不再需要獨立的時鐘同步布線。而不是試圖在每個單獨的繼電器內(nèi)實現(xiàn)時鐘同步，繼電器的時鐘允許自由運行。每個繼電器內(nèi)的事件都是實時追蹤自由運行的時鐘。這是來自于微處理器的時鐘和± 1 毫秒的分辨率是了以獲得的。 顯然，當(dāng)這些事件記錄被傳輸?shù)阶冸娬居嬎銠C，不同繼電器的事件將會失步。這個問題可以通過也傳輸繼電器時鐘的當(dāng)前值來解決。這將與變電站計算機時鐘進行比較，差值將被用來計算事件的精確時間。 3 結(jié)論 最初，隨著數(shù)字技術(shù)引入到保護繼電器，其目的是模仿原機電設(shè)備的運行。最近，隨著 數(shù)字技術(shù)的進步，保護性能和操作界面也進行了改進。最新一代的基于微處理器的繼電器將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過他們的前輩的性能的設(shè)備。尤其是將有可能將本地和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的保護系統(tǒng)整合起來。這種整合的結(jié)果將是降低成本，并增加在電力系統(tǒng)中獲得的可用數(shù)據(jù)。 如果要實現(xiàn)充分利用這種集成，一個結(jié)構(gòu)化的方法是必需的，以用來驅(qū)動系統(tǒng)那么大的解決方案。一個分層的通過變電站計算機連接到變電站網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)已經(jīng)被提出。此外，變電站計算機可以取代大多數(shù)的本地控制系統(tǒng)。 對于這樣一個廣泛用于分配和傳輸層面的系統(tǒng)來說，與系統(tǒng)相關(guān)的安裝成本的降低時非常 重要的。這是通過使用一個低成本的通信網(wǎng)絡(luò)和支持分布式數(shù)據(jù)庫的設(shè)備信息的語言來實現(xiàn)的。即設(shè)備特定的信息存儲在個別繼電器，而不是硬編碼到主站。 這些在整個電力系統(tǒng)可用的信息包括每相的儀表值，報警，設(shè)備狀態(tài)，事件記錄次序，設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和干擾波形記錄。 所有這一切都可以用在本地變電站，并且遠(yuǎn)程上不增加 統(tǒng)額外的處理負(fù)擔(dān)。 of a C (an of as in in to of in a an of up A is a to to to of as is by as CD in . to of is to to a of A An 130 v), a is is in a is a 80100a .5 of is to to of 0 km/to 0 km/at is is to to A to a MF to be to of at up In a is to at A 8051to to a of on of 1 of a to it of as as 2 of of of 2/$2012 he is to of be of 30A 8V s be to at 0A of in to 1]. To 30A, in of in A. C is of ? To up to a 12V in to To a of 2V on in to To C to of is to of of di/2]. of an is to of of on to a to in a to 3]. in a be if in of is to to 2]. of is 0 to of a to of to to if in to to is an is to a A is in to a to of If is of to is as to of 4]. of of is to 6V 0V), is a a C a is in on of to to to if of a of is to of if is in to in to a RC is of to is to is of . a . to of in . he a of in a or is is up it in is by MF of to a by a 4 of a 5] is It is by of as as as in of in of of is by WM of As is is in is by of to be to to in 0A. It 0A of to 0 km/hr to a s C. is in C 6]. In C is by of to is by it do of as an of be ° at to at be a it a 7]. of is on of of at D. n a to is is 0° (a 0° in 0° in of 8] as an of 000is of on a 42V a 12 is 0° be in 5 of 0° of 0° of of it 0° in be of is 0° is to 0° 0° (is in 0° 0° By it is to 0° in . is a . 0° is to on of of a by to 800 to 700 he is to to is an of is to of is to of on by of in an in a of a 00mm a , it be 54 54, is m is to is by of on to a is be At of is of A. he of is to an is is at or is or no MF by MF to by is MF no by is in is of of ) [9], of ), of is is or at a to as a of at is is by a % at 00% 900 is in of of B. he I to of at is as at is by on on I WM in to at as up a is is as he is a of a as of by a is as to to is to of to be by is is is to . of on CD by is to on is as on/. CD is to 6 In to be of in is to to a of 1. . of . . . , . to WM be on . . to be a of to as is in by of on of A a 400m to be m of An to of measurem993, M t is to of of A to is if to be A of is an of it in be in a . he in is to of of be of up by or of of up so on to ha\re up in in by in a to of is it be 1 is or be on It is In to a as A is to to If is of , a be to of of to an is of of to of a it is to at a is On by as to of of to of , is an % is of a of is is a be be 002. he of It is is by of it is to of in a be In of is do or of t is of on be ha\e he of be if be at on a s it is be on a a as it of up of be to of of on It is to of be on in t is to a of he of is as it a on of ,/I : of is to to s) TU's in to . TU's as of In is a in of be by TU's. at to in of is it is of of 1 I : n is . to a TU on a 2 a of In TU is of In be be a a TU so be In be to TU to In is to is a of of be on a is on of to be : is . C as a is to be a a is in TU’s a of to is a in to of of a of if is of In C to of a is at C on as be as a to at to be to of 2 Up to be by a C a 56 On a it is a C to at a a In of is be be an of be as . be It is in a in ,- i I I I : of in to be is of of or as a of of at a a 3 at of by at to IA's of 5 D' to to a a to be up to be of do a of in of is is to A a If as be or be of on a on of of 5, a be of be A a up 2 on a to at a of a 200 a of It a is to to as a is to in in 5 D' to In a a of is of to at of to 200 or of is In to a of to an As a of of up to or 850nm up to 5 1300nm be in 50nm be as or on In or is In a is or 0% on to be in C in of be A M is be a of to be at no In of M is in on on in in in no to a 4 of no by is an of If a of it in or be a it a of be a of on a to if t of It is by , of A is of of in is in of is is be to a of on eU i+3 \ eU : he of of a of a of as to a of to a be in is a is to be as as 第 I 頁 摘 要 當(dāng)今，自動化控制系統(tǒng)已經(jīng)在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，而直流驅(qū)動控制作為電氣傳動的主流在現(xiàn)代化生產(chǎn)中起著主要作用。 特別是在直流電動機廣泛應(yīng)用的電氣傳動領(lǐng)域，起到至關(guān)重要的作用。直流電動機因為具有良好的調(diào)速性能和比較大的起動轉(zhuǎn)矩，一直被應(yīng)用在電氣領(lǐng)域，尤其是在需要調(diào)速性能很高的場所。在制造業(yè)、工農(nóng)業(yè)自動化、鐵路與運輸?shù)刃袠I(yè)都被廣泛的應(yīng)用，隨著市場的競爭力，對直流電動機的需求也越來越高，同時對直流電動機的調(diào)速性能也有了更高的要求。因此，研究直流電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的調(diào)速性能有著很重要的意義。 在本次 的設(shè)計中采用 制直流電動機轉(zhuǎn)速。 沖受到 法的控制，被用來控制直流電動機的轉(zhuǎn)速。同時利用安裝在直流電動機轉(zhuǎn)軸上的光電式傳感器，將直流電動機的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖信號，反饋到單片機，形成閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，改變不同占空比的 沖就可以實現(xiàn)直流電動機轉(zhuǎn)速控制。 本論文對每一個方案的選擇都進行詳細(xì)的論述，在軟件和硬件部分都進行了模塊化。硬件部分首先給出一個以 片機為核心的整體結(jié)構(gòu)圖，并對驅(qū)動電路、顯示電路等模塊進行詳細(xì)的闡述。在軟件部分給出整體程序流程圖，對 法程序、 顯示程序等模塊詳細(xì)的闡述。本次系統(tǒng)設(shè)計的具有抗干擾能力強、性價比高、維修簡單方便等優(yōu)點。 關(guān)鍵詞 ： 片機；直流電動機；轉(zhuǎn)速控制 第 in of As of an in in C is in of DC of in in of Is in of of C is of C it is to of C In WM C is by ID is to C At on of C C is a to a of WM C In of in in In of we a as in In WM in of so DC 目錄 目 錄 摘 要 ................................................................................................................ I .................................................................................................... 緒論 ............................................................................................................. 1 題背景 ....................................................................................................................... 1 題研究的目的和意義 ............................................................................................... 2 設(shè)計的內(nèi)容及意義 ................................................................................................... 2 ........................................................................................................... 2 ........................................................................................................... 2 流電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)原理 ................................................................................... 3 沖控制原理 ..................................................................................................... 4 ........................................................................................................ 5 本原理 ................................................................................................................ 6 章小結(jié) ....................................................................................................................... 8 2 系統(tǒng)整體方案 ............................................................................................. 9 統(tǒng)設(shè)計任務(wù)與設(shè)計要求 ........................................................................................... 9 ........................................................................................................... 9 ........................................................................................................... 9 統(tǒng)方案論證 ............................................................................................................... 9 ............................................................................................... 9 ..................................................................................... 10 ......................................................................................... 10 ................................................................................................. 10 ................................................................................................. 11 ................................................................................................. 11 統(tǒng)的組成 ................................................................................................................. 12 章小結(jié) ..................................................................................................................... 12 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計 ........................................................................................... 13 片機最小系統(tǒng) ......................................................................................................... 13 ............................................................................................. 13 振電路 ................................................................................................................ 14 位電路 ................................................................................................................ 15 立式鍵盤電路 ......................................................................................................... 15 晶顯示電路 ............................................................................................................. 16 源電路 ..................................................................................................................... 16 動機驅(qū)動電路 ......................................................................................................... 17 目錄 電式傳感器測速電路 ............................................................................................. 18 章小結(jié) ..................................................................................................................... 19 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ........................................................................................... 20 統(tǒng)模塊主程序設(shè)計 ................................................................................................. 21 始化模塊程序 .................................................................................................... 21 鍵掃描模塊程序 ................................................................................................ 23 晶顯示模塊程序 ................................................................................................ 25 動 機調(diào)速模塊程序 ............................................................................................ 26 章小結(jié) ..................................................................................................................... 29 5 樣機硬軟件調(diào)試 ....................................................................................... 30 機 硬件調(diào)試 ............................................................................................................. 30 件焊接與整板調(diào)試 ............................................................................................ 30 ......................................................................................................... 30 件調(diào)試與硬件調(diào)試實驗 ......................................................................................... 31 ................................................................................................................. 31 ................................................................................................................. 31 試遇到的困難 ......................................................................................................... 32 章小結(jié) ..................................................................................................................... 32 6 結(jié)論 ........................................................................................................... 33 致 謝 ............................................................................................................. 34 參考文獻 ......................................................................................................... 35 附錄一 直流電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)設(shè)計原理圖 ........................................... 36 附錄二 直流電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)設(shè)計 ......................................... 37 附錄三 直流電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)設(shè)計 C 語言原程序 .............................. 38 附錄四 元件清單 ........................................................................................... 43 第 1 頁 共 43 頁 1 緒論 題背景 近年來直流電動機飛速的發(fā)展。而今市場上有各類各樣的直流電動機，場合不一樣使用者不一樣的電動機。大到如醫(yī)療器械、航空業(yè)、工農(nóng)業(yè)自動化、制造業(yè)、加工業(yè)等；小到家庭里的家用電器和電子產(chǎn)品等，絕大部分都使用直流電動機。隨著微機技術(shù)和電力電子技術(shù)的相結(jié)合，對自動控制系統(tǒng)的控制性能了提出了更高的要求，特別是在電氣傳動領(lǐng)域的直流電動機調(diào)速控制 。對調(diào)速系統(tǒng)性能要求高的有汽車、電梯、車床、航空工業(yè)、高鐵等領(lǐng)域，特別是國防領(lǐng)域中坦克、雷達(dá)、火炮、戰(zhàn)斗機等應(yīng)用很廣泛。直流電動機轉(zhuǎn)速控制主要由四個部分構(gòu)成：控制器部分、功率輸出部分、反饋部分、電動機部分。為了滿足工業(yè)生產(chǎn)、制作工藝、提高檔次等需要，這些不同的部分組合，可以得到調(diào)速多樣化的調(diào)速系統(tǒng)。 近三十年來，直流電動機在電氣傳動方面發(fā)生了顯著的改變。首先，出現(xiàn)了整流器的時代，可控硅整流裝置取代了傳統(tǒng)使用的直流發(fā)電動機、電動機組及水銀整流裝置使得直流電動機的發(fā)展又向前邁進了一大步。與此同時，控制電路已經(jīng)發(fā) 展成集成化，具有體積小，可靠性高，成本低的特點。這些技術(shù)的使用，使直流電動機調(diào)速系統(tǒng)的性能有明顯的改善，應(yīng)用范圍變得更加廣泛。直流電動機調(diào)速技術(shù)正在不停的改善，相信在將來會逐漸的變成一項極其重要的調(diào)速技術(shù)和重要的研究課題。 在直流電動機控制方面，微機控制器和專門的 制芯片的使用也占有很重要的作用，它們是為了提高直流電動機調(diào)速性能被專門制造出來。整篇文章是對基于單片機的直流電動機轉(zhuǎn)速控制進行了進一步的研究。從直流電動機的調(diào)速原理開始，逐漸的建立了一個以 速系統(tǒng)的閉環(huán)反饋控制模型，同時結(jié)合制 算法，將微機技術(shù)和自動控制系統(tǒng)相結(jié)合并且應(yīng)用在直流電動機調(diào)速系統(tǒng)中。微機有體積小、能耗低、功能強大等特點，并且還有很多的外接口來接外圍電路，運算速度快等優(yōu)勢。將它們相聯(lián)結(jié)就可以組成一個閉環(huán)反饋轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)。運用微機技術(shù)時，分別對顯示電路、測速原理、驅(qū)動電路等模塊進行了硬件和軟件上的闡述。 隨著電力電子技術(shù)和計算機控制技術(shù)的突飛猛進，微機技術(shù)也據(jù)有更重要的作用。目前的發(fā)展趨勢是以微機控制技術(shù)為核心的各種自動控制系統(tǒng)，利用計算機可以將復(fù)雜的控制規(guī)律簡單化，更加能夠容易的構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。以計算機為核心的微機控制技術(shù) ，被廣泛的應(yīng)用在直流電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中，不僅調(diào)高系統(tǒng)的可靠性、抗干擾能力、穩(wěn)定性。 第 2 頁 共 43 頁 題研究的目的和意義 在現(xiàn)代社會中，自動控制系統(tǒng)已經(jīng)遍及到我們生活領(lǐng)域的各個方面，例如在醫(yī)療器械、汽車制造業(yè)、鐵路運輸業(yè)、煤礦業(yè)、輪船業(yè)、電力行業(yè)、加工業(yè)等多個領(lǐng)域。而這些設(shè)備的動力絕大部分都是由直流電動機提供，因此在工業(yè)領(lǐng)域中直流電動機的應(yīng)用是非常廣泛的。在那么多種類的電動機中，只有直流電動機有良好的起動性和調(diào)速性，所以在對起動性和調(diào)速性較高的場所被廣泛的應(yīng)用。因此在電氣傳動領(lǐng)域繼續(xù)研究直流電動機調(diào)速這一課題依然 很重要。 該系統(tǒng)是基于單片機的直流電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，它可以分為四大組成模塊：單片機主控核心模塊、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)采集模塊、設(shè)定和顯示模塊、功率控制輸出模塊。本次的設(shè)計思路是：采用 片機為主控核心，根據(jù)設(shè)定的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生 沖，控制電動機轉(zhuǎn)動。測得的實際轉(zhuǎn)速和設(shè)定的轉(zhuǎn)速相比較，會產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)速偏差， 制算法會根據(jù)轉(zhuǎn)速偏差，改變 沖的占空比，從而調(diào)節(jié)直流電動機的轉(zhuǎn)速。同時利用安裝在直流電動機轉(zhuǎn)軸上的光電式感器，并將直流電動機的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖信號，反饋到單片機，形成閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。 通過基于單 片機的直流電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)設(shè)計，培養(yǎng)設(shè)計并實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)的能力。在實踐過程中，熟悉以單片機為核心控制芯片，設(shè)計直流電動機的轉(zhuǎn)速控制、直流電動機的驅(qū)動和液晶顯示等外圍電路，采用 用到所學(xué)有關(guān)電動機等相關(guān)理論知識，結(jié)合實際設(shè)計的電路，做到理論結(jié)合實際。同時能夠掌握的基本自動控制技術(shù)和微機控制技術(shù)。 設(shè)計的內(nèi)容及意義 （ 1）轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)采集模塊 （ 2）設(shè)定和顯示模塊 （ 3）功率控制輸出模塊 （ 4）電源模塊 （ 5）電動機驅(qū)動模塊 （ 6）單片機 最小系統(tǒng)模塊 電動機作為最主要的電能轉(zhuǎn)換成機械能的轉(zhuǎn)換裝置，它的應(yīng)用已經(jīng)遍及各行各業(yè)和我們的日常生活。無論在航空工業(yè)、制造業(yè)、鐵路運輸?shù)阮I(lǐng)域，絕大部分都是在使用直流電動機來提供動力。很多對直流電動機都采用模擬法來調(diào)速控制，以致出現(xiàn)很多直流電動機轉(zhuǎn)速控制結(jié)構(gòu)簡單的應(yīng)用。在本次的設(shè)計中，主要 第 3 頁 共 43 頁 對直流電動機進行轉(zhuǎn)速控制和正反轉(zhuǎn)控制，采用閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。 同時通過基于直流電動機的轉(zhuǎn)速控制設(shè)計，培養(yǎng)設(shè)計并實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)的能力，能夠使理論結(jié)合實際，檢驗自己的電路基本知識，加深對自動控制理論的理 解。 流電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)原理 自動控制一般都是閉環(huán)控制，所謂的閉環(huán)控制系統(tǒng)，指的是根據(jù)被控對象輸出反饋來進行校正的控制方式， 它是將實際的測量值和設(shè)定值相比較，從而產(chǎn)生一個偏差值，根據(jù)偏差值得進行校正 。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，將輸出量變化的偏差值作為比較量反饋給控制端以改變輸入量的大小，通常偏差值和輸入量恰恰相反，所以也叫做負(fù)反饋控制。在直流調(diào)速系統(tǒng)中，被調(diào)節(jié)量是轉(zhuǎn)速，構(gòu)成的系統(tǒng)是轉(zhuǎn)速閉環(huán)反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng) 圖 1示是具有轉(zhuǎn)速閉環(huán)反饋控制的直流電動機調(diào)速系統(tǒng)，被調(diào)量是轉(zhuǎn)速n ，給定量是給定電壓 *在電動機軸上安裝測速發(fā)電動機用以得到與被測轉(zhuǎn)速成正比的反饋電壓*統(tǒng)將產(chǎn)生一個偏差電壓值然后經(jīng)過比例放大器 A，將產(chǎn)生電力電子變換 得到的控制電壓調(diào)速系統(tǒng)中，比例放大器又稱做比例 （ P） 調(diào)機器。從統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)相同，而閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)的主要差別就是在于轉(zhuǎn)速 n 經(jīng)過測量元件反饋到輸入端與控制。 電力電子變換器 0d s U?直流電動機 0 電壓比較環(huán)節(jié) *n n U? ? ?比例調(diào)節(jié)器 c p U??測速反饋環(huán)節(jié) 上述各關(guān)系式中新出現(xiàn)的系數(shù)： 比例調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)； ? — 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)（ r）。 第 4 頁 共 43 頁 圖 1速閉環(huán)反饋控制直流電動機調(diào)速系統(tǒng)圖 根據(jù)各環(huán)節(jié)的穩(wěn)態(tài)關(guān)系關(guān)系式可以畫出閉環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖，如圖 1示，方框中的文字符號代表該環(huán)節(jié)的放大系數(shù)。 圖 1速閉 環(huán)反饋控制直流電動機調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 沖控制原理 沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同，沖量即指窄脈沖的面積 [1]。 效果基本相同，指的是在慣性環(huán)節(jié)上輸出的響應(yīng)波形基本相同。在低頻段的時候極其接近，但是在到了高頻段的時候差異有些大。 圖 1量相同形狀不同的窄脈沖 在 路中分別用圖 1的每一個窄脈沖加在上面，從圖 1-4 b 的響應(yīng)波形* *nU?M f ( t )0 t )0 t )0 t )0 第 5 頁 共 43 頁 可以看出不同形狀相量相等的窄脈沖和輸出電流 ()變化。從波形上我們可以 看出， ()的形狀會隨著 ()上升部分而有差異，反而在下降部分基本相同。我們可以得出結(jié)論，脈沖取得越窄越好，這樣得到的 ()應(yīng)波形的之間差別就越小。如果有規(guī)律的加上脈沖， 響應(yīng) ()跟著有規(guī)律。 響應(yīng) () 傅里葉級數(shù)分解以后，我們可以看到在低頻段時 ()應(yīng)波形的差別很小，只有在高頻段有差別很大。 圖 1量相同的各種窄脈沖的響應(yīng)波形 用正弦半波來替代那些幅度一樣寬度不一樣的脈沖，正弦半波被分成 N 等分，這些 N 個等分相連的脈沖序列，只是幅值不相等，寬度仍然相同 [2]。以致我們可以用矩形脈沖來代替幅值不相等，寬度相同的沖量相等，寬度還是按照正弦波的變化規(guī)律。 按照一定的規(guī)律導(dǎo)通和關(guān)斷電源，只要改變電源導(dǎo)通和關(guān)斷的時間比（占空比）就可以調(diào)節(jié)直流電動機的樞紐電壓。直流電動機的轉(zhuǎn)速會跟隨者樞紐電 壓的大小而改變，這就是 速控制的基本原理。在 速系統(tǒng)中，電動機的通斷時間可以控制轉(zhuǎn)速，因此只要我們有規(guī)律的改變供電電壓導(dǎo)通和關(guān)斷的時間就可以控制電動機的轉(zhuǎn)速。 成的直流電動機調(diào)速系統(tǒng)，無論是停止或者起動，對系統(tǒng)沒有沖擊起動時功耗不大、電動機運行很穩(wěn)定。 由 制的基本原理我們可以得到這樣一個結(jié)論：在一個時間段內(nèi)將 同一時間內(nèi)將沖量相等的電流加在負(fù)載上的電壓效果是一樣的。假如時間段 T 內(nèi)的脈沖寬度為0t， U 為幅 值，就可以達(dá)到 T 時間內(nèi)等效直流電壓為： 第 6 頁 共 43 頁 圖 1沖 00 ?? ； 若令 0 ， ? 即為占空比，則上式可化為： 0?(U 為脈沖幅值 ) （ 1 假如 沖像如圖 1示的周期性的矩形脈沖，我們就可用 （ 1的式子計算出直流電動機調(diào)速所需要的電壓，即 000 n t U T ??? ? ? ?（ ? 為矩形脈沖占空比） （ 1 圖 1周期性 形脈沖 通過 （ 1的式子可知，只要改變占空比 ? 和脈沖幅 值 U 的大小 ，就可以調(diào)節(jié)等效直流電壓值。在我們實際的系統(tǒng)中脈沖的幅值通常是恒定的，所以我們只要改變占空比 ? 的大小，就可以任意改變直流電動機電樞電壓 U 的大小。從而實現(xiàn)沖調(diào)制的直流電動機轉(zhuǎn)速控制的作用。 本原理 自動控制設(shè)計中應(yīng)用最經(jīng)典最廣泛的一種算法是 制算法。加入 制器的系統(tǒng)，在自動控制方面可以得到最優(yōu)的效果。 P、 I、 D 三個參數(shù)有著不同的作用，它們分別的作用 ： P 是加快系統(tǒng)反應(yīng)時間，使誤差減小； I 是消除穩(wěn)態(tài)偏差； D() 0 第 7 頁 共 43 頁 是抑制動態(tài)偏差。在調(diào) 試的時候，整定 P 的參數(shù)，讓系統(tǒng)達(dá)到基本的加快調(diào)節(jié)和誤差減少的作用。然后在再整定 I 的參數(shù)，使誤差為 0，最后再整定 D 的參數(shù)。 數(shù)整定的時候要反復(fù)去調(diào)試，這樣才會使控制系統(tǒng)得到最優(yōu)的效果。 1示。位置式和增量式在不考慮限幅時，它們的算法是一樣的。如果考慮限幅，它們還是存在差異的，增量式只需要輸出限幅；位置式必須要考慮設(shè)置積分和輸出限幅，兩者缺一不可。如果沒有把積分限幅加入，控制系統(tǒng)會產(chǎn)生退飽和超調(diào)，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。 圖 1置型示意 圖 圖 1量型示意圖 由位置算法求出： ? ? 01( ) ( ) ( ) ( ) ( 1 )n t K e t e t e t e t ?? ? ? ? ? ??????（ 1 在求出： ? ?1 01( 1 ) ( 1 ) ( ) ( 1 ) ( 2 )n t K e t e t e t e t ??? ? ? ? ? ? ? ? ??????（ 1 為了得到增量式的控制算法，將上述的式子 （ 1與式子 （ 1相減。 ( ) ( ) ( 1 )u t u t u t? ? ? ? ? ? ? ?( ) ( 1 ) ( ) ( ) ( ) 2 ( 1 ) ( 2 )p I DK e t e t K e t K e t e t e t e t? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 1 式子 （ 1稱為增量式 法。 將 （ 1的式 子整理后，得到： 0 1 2( ) ( ) ( 1 ) ( 2 )u t q u t q u t q u t? ? ? ? ? ?（ 1 其中： 0 (1 )T? ? ? （ 1 1 (1 2 )? ? ? （ 1 第 8 頁 共 43 頁 2 （ 1 從上述分析的結(jié)果得出，我們可以看出每一次的誤差量對控制系統(tǒng)產(chǎn)生的作用。因此，對于 法，我們只需要保存和提取最近的三個誤差采樣值，它們分別是 () ( 1)、 ( 2)）就可以了。 章小結(jié) 本章主要介紹了直流電動機的研究背景和研究的目的。同時也簡單的介紹了直流電動機的調(diào)速原理、數(shù)字 下文的硬件和軟件部分提供了基本的理論知識。 第 9 頁 共 43 頁 2 系統(tǒng)整體方案 統(tǒng)設(shè)計任務(wù)與設(shè)計要求 （ 1）了解 51 單片機 在實際中的應(yīng)用，如何編輯程序，并燒錄到單片機中 ； （ 2）了解本次設(shè)計中應(yīng)用到的單片機內(nèi)部具有的資源、功能、結(jié)構(gòu)等方面 ； （ 3）了解如何在實際中應(yīng)用 術(shù)和 制算法 ； （ 4） 了解 直流電動機調(diào)速 的原理。 （ 1）完成單片機最小系統(tǒng)設(shè)計； （ 2）完成外圍應(yīng)用電路（包括 單片機主控核心模塊、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)采集模塊、設(shè)定和顯示模塊、功率控制 輸出模塊 ） 的 設(shè)計和實現(xiàn)； （ 3） 直流電動機初始速度為零，額定負(fù)載時，要求系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)超調(diào)量 =10&&00; ###1=; 2=; 3=; 4=; 5=; 2^1; 2^2; N=; ; ; ,; ; ; ; //設(shè)定速度 p,d;//d,T; // 數(shù)定義 ek, //誤差參數(shù)定義 k; /****************中斷初始化程序 ******************************/ { 65536256; 65536256; ; 56 56; 1; 1; ; ; ; 第 39 頁 共 43 頁 } /****************增量式 制程序 ******************************/ { //偏差值 if(10&&00; //抗積分飽和 00; if( ; } //**************外部中斷服務(wù)程序 *******************// // 外中斷 0 服務(wù)函數(shù)，脈沖計數(shù) //測速周期內(nèi)每次來個脈沖 0_ { ; } 第 43 頁 共 43 頁 附錄四 元件清單 編號 型號、規(guī)格 描述 數(shù)量 編號 型號、規(guī)格 描述 數(shù)量 k 1/4W 電阻器 1 片電容器 1 0k 電阻排 1 0片電容器 1 0k 滑動電阻 1 片電容器 1 k 1/4W 電阻器 1 解電容器 1 0k 1/4W 電阻器 1 0片電容器 1 光二極管 2 片電容器 1 流二極管 4 00解電容器 1 源插座 1 2源晶振 1 晶顯示屏 1 腳開關(guān) 1 針座 1 腳按鍵 6 單排針座 1 7805端穩(wěn)壓器 1 單排針座 1 片機 1 單排針座 1 289N 電動機驅(qū)動 芯片 1 三腳插針 1