自动控制课程设计----直流调速系统与控制系统.doc

课程设计 课程名称： 电力拖动自动控制系统课程设计 设计题目： 直流调速系统与控制系统 专 业： 电气工程及其自动化 姓 名： 班级学号： 指导老师： 完成时间： 2011年11月25日 基于单片机的水位自动控制系统的软件设计 电动机在启动阶段，电动机的实际转速（电压）低于给定值，速度调节器的输入端存在一个偏差信号，经放大后输出的电压保持为限幅值，速度调节器工作在开环状态，速度调节器的输出电压作为电流给定值送入电流调节器，此时则以最大电流给定值使电流调节器输出移相信号，直流电压迅速上升，直流也随即增大直到等于最大给定值，电动机以最大电流恒流加速启动。电动机的最大电流（堵转电流）可以通过整定速度调节器的输出限幅值来改变。在电动机转速上升到给定转速后，速度调节器输入端的偏差信号减小到近于零，速度调节器和电流调节器推出饱和状态，闭环调节开始起作用。对负载引起的转速波动，速度调节器输入端的偏差信号将随时通过速度调节器、电流调节器来修正触发器的移相电压，使整流桥输出的直流电压相应变化，从而校正和补偿电动机的转速偏差。另外电流调节器的小时间常数，还能够对因电网波动引起的电动机电枢电流的变化进行快速调节，可以在电动机转速还未来得及发生改变时，迅速使电流电流恢复到原来值，从而使速度更好的稳定于某一转速下运行。 3.1双闭环直流调速系统的主电路 电动机的电源控制电路采用桥式整流电路对三相电源进行整流，整流后通过IGBT对电机的电压进行控制，利用电流互感器对主电路电流进行电流反馈和过电流保护。为了使电路中的电流变得更加平缓，故在主电路当中加入了平波电抗器，变流器在最小输出电流I时仍能维持电流连续时电抗器电感量L按下式计算。在三相整流桥中K取1.12，则L=200mH。电机的主电路如图双闭环直流调速系统主电路所示。 3.2双闭环直流调速系统的控制电路 控制电路如图双闭环直流调速系统控制电路图所示 按所用运算放大器取R0=40千欧，各电阻电容值计算如下： R=KR=1.01340=40 C= ==0.75 C = =0.2 按上述参数，电流环可以达到的动态指标为%=4.5% 5%,能满足设计要求。 4.1基于单片机的水位控制系统的工作原理 ???通用水位自动控制系统工作流程如下：由浮球液位变送器传送来的电流信号经过前级放大和A/D转换进入单片机，经单片机计算处理（与用户的设定值作比较）。将输出数字量进行D/A转换送给电动机执行机构。系统采用典型的闭环控制。根据系统工作原理和系统用户的一般要求，考虑到构成现场总线控制系统时与上位机的通讯以实现数据共享的要求，系统中加入了通讯模块。系统结构图如下。 4.2基于单片机的通用水位自动控制系统的硬件设计 系统硬件部分的设计采用模块化的设计方法，根据功能的不同，把系统划分为如下模块 ???输入模块的硬件设计分为前级电流/电压转换和A/Ｄ转换电路的设计。前级电流，电压转换电路用于放大浮球液位变送器的检测结果，其主要部件可调放大器采用１４５８芯片，考虑到现场的实际情况，对其外围加入电容作一定的抗干扰和滤波处理。Ａ/Ｄ转换芯片采用美国ＢＢ公司的ＡＤＳ７８１８芯片，单片机采用查询方式通过Ｐ１．０口不断查询ＢＵＳＹ状态。当ＳＹ为１时，表示从ＡＤＳ７８１８完成一次转换。单片机通常通过两次读取操作来将数据读入，当Ｒ/Ｃ＝１，ＣＳ＝０，ＢＹ１２＝０时，读取高８位；当Ｒ/Ｃ＝１，ＣＳ＝０，读取低４位。数据读取完成后，单片机将Ｒ/Ｃ和ＣＳ端置低４０ｎｓ－１２ｕｓ，以启动下一次转换，此时ＢＵＳＹ输出为低电平。芯片采用并行方式下的数据转换时序。 人机交互模块的硬件设计即键盘显示驱动电路。系统采用Ｉｎｔｅｌ公司通用人机接口芯片８２７９．将８２７９的Ａ、Ｂ口显示输出线分别与２个Ｄ７译码跳动器的输入端相连。控制面板上的键数按用户自己的需要进行设定。以设定一个特定值为例加以说明。当按下“设定”键后，面板上１－４位数码管熄灭。此时状态标明该测试仪正在等待操作人员键入设定的特定值数据。此时按一次“加”键，则最后一位显示的水位的ＬＥＤ的数值增加１，满１０自动进位，按“减”时，则最后一位显示的水位的ＬＥＤ的数值减１，不够自动借位。如果输入了错误的值，则可以按“复位”键才使水位值回到初始状态。如果输入完毕。则可以按“模式”键，再按“复位”键确定，则系统自动进入监控主程序。 ??? 通讯电路的硬件设计选择MAXIM公司生产的低功耗，单电源双RS232发送，接器作为控制芯片，采用DB-9连接器。结合RS232C数据线和MAX232芯片各个引脚的定义，让单片机的TXD和RXD端通过MAX232分别与上位机的TXD和RXD端直接连接，组成最简单的基本通讯