第6章 电机的微机控制.ppt

第6章电机的微机控制 功能 数值运算 逻辑判断 信息处理 优点 新的控制策略 高精度的静态特性 高速度的动态响应 使得现代电机控制技术步入了高性能、智能化的新阶段 6.1　 电机的微机控制概述 一、电机采用微机控制的意义和作用 在 20世纪 80年代之前，电机控制都是由模拟电路来实现，控制信号都是模拟量，使得控制系统结构复杂，控制精度不高 从 20世纪 80年代起,微处理器、单片微机得到飞速发展，其运行速度加快，运算精度提高，处理能力增强，功能更加丰富，结构更为简单，可靠性越来越高，已有足够能力完成实时性很强的电机控制要求 到了90年代，微机技术进一步发展，出现 32位信号处理器 （DSP）以及精简指令集计算机 （RISC）其强大的功能已使微机全数字控制的交流调速系统性能和精度优于模拟控制，使电机传动系统成为工厂自动化系统中的一级执行机构。 目前，工业先进国家应用的交流电机调速系统已基本实现全部微机数字化控制。 微机控制的电机控制系统 系统框图： 系统简介 系统中，电机是被控制对象，微机起控制器的作用，对给定、反馈等输入进行加工，按照选定的控制规律形成控制指令，输出数字控制信号。 输出的数字量信号有的经放大后可直接驱动诸如变流装置的数字脉冲触发部件，有的则要经 D/A 转换变成模拟量，再经放大后对电机有关量进行调节控制。 系统采用闭环控制时,反馈量由传感器检测。 电机运行的给定控制参数和运行指令可以通过键盘、拨盘、按钮等输入设备送入，电机运行的数据、状态可通过显示、打印等输出设备得到及时反映。 1. 微机在电机控制系统中实现的主要功能 逻辑控制功能 　 可以代替模拟、数字电子线路和继电控制电路实现逻辑控制。 运算、调节和控制功能 可以利用软件实现各种控制规律，特别是较复杂的控制规律。 自动保护功能 可以对电源的瞬时停电、失压、过载，电机系统的过流、过压、过载，功率半导体器件的过热和工作状态进行保护或干预，使之安全运行。 故障监测和实时诊断功能 可以实现开机自诊断、在线诊断和离线诊断。 2.电机系统采用微机控制具有的优越性 容易获得高精度的稳态调整性能 可获得优化的控制质量 能方便灵活地实现多种控制策略 提高系统工作的可靠性 不足 　　　由于数字控制一般是由一个 CPU 来实现的，具有串行工作的特点，相比模拟控制中的多个模拟器件并行工作方式，数字控制的确存在一个运算速度的问题，这需要通过选用高速微机或多微机并行处理来解决。 二、电机控制中应用的微机 1.微处理器 8位机：如 Intel8080、Intel8085、Z80、MC6800等 用于动态响应及调节精度要求不很高“控制功能较简单的调速系统 16位机:如 Intel8086、Z8000、MC6800等 有很强的寻址能力、较高的运算速度，较短的指令执行时间 使用中常将微处理器和程序存储器 EPROM、随机数据存储器RAM、定时/计数器、并行及串行 I/O口等电路组合在一起，做成通用微型计算机或工控（微型计算）机来使用 2. 单片微型计算机（单片机） 　　　将 一 台 微 型 计 算 机 所 应 具 有 的 功 能 电 路 （如 中 央 处 理 器CPU，程序存储器 ROM或 EPROM，随机数据存储器 RAM，定时/计数器，输入/输出接口等）集成在单一芯片上做成的计算机 8位机： MCS-51系列、6801 、MC68HC11、Z8、80C51系列 16位机：MCS-96系列、MK68200系列、HPC1604系列 其中 MCS-96系列是在我国较流行的十六位单片机 232个字节构成的寄存器陈列中每一个单元均可当作累加器使用，使 MCS-96系列单片机如同有 232个累加器，从而大大加快了CPU的数据处理能力和速度 有高速输入/输出单元 HSI及 HSO，它们无须 CPU 的干预就能自动依靠定时器等硬件电路支持高速地完成输入、输出操作，也就加快了微机的信息处理速度 32位机DSP：TMS320C24X 指令周期 50ns，包括乘法指令 具有 PLL锁相环时钟模块 544字× 16位的片内 RAM，8K字× 16位的闪存 8路 10位 A/D转换通道，最快转换速度 1.7us 多达 12路 PWM输出，死区时间可编程；片内还专门设计了生成电压空间矢量 PWM的硬件电路 4个接收单元，其中两个可用于光电解码正交脉冲的直接输入 2个 16位定时器；26个I/O口，6个外部中断及定时监控器(看门狗)，此外还有串行通讯模块、串行外设接口模块等 三、电机微机控制系统的开发 1.任务确定 对电机控制系统的运行特点进行深入分析 论证引入微机控制的必要性 估算引入后带来的经济、技术综合效果，力争要有较高的性能/价格比 确定