工学电电力拖动与控制系统课程设计

1、工学电电力拖动与控制系统课程设计工学电电力拖动与控制系统课程设计电力拖动与运动控制系统课程设计姓名：学号：专业：专题：双闭环直流调速系统的设计指导教师：设计地点：电工电子实验中心2012年6月 课程设计任务书 专业年级 学号 学生姓名 任务下达日期：2012年6月5日设计日期：2012年6月11日 至2012年6月28日 设计专题题目：双闭环直流调速系统的设计设计主要内容和要求：直流调速系统凭借其优良的调速性能在现场中得到了广泛 使用，虽然交流电机得到了越来越多的使用，但直流调速系 统的理论完全适用于交流电机调速系统的设计。针对附录中提供的直流电机参数，进行直流电机调速系统的设计。要求该直流调

2、速系统调速范围宽、起制动性能好、可四象 限运行，具体设计内容如下。1 .绪论介绍直流调速在工业生产中的应用及直流调速理论的发展2 .直流调速系统的主电路设计（1）主电路采用的是：基于H桥的脉宽直流调速系统；（2）根据附录中所提供的直 流电机参数，对主电路中的功率器件进行型号选择，要求给 由选择依据；（3）给由全控型器件IGBT驱动电路的原理图， 并对驱动电路的原理简要说明；（3）根据系统控制要求，选择相应的电压、电流和温度等传感器，要求给由具体型号； （4）要求在主回路设计中需给由相应的保护及缓冲电路。3 .直流调速系统的控制理论（1）给由双闭环直流调速系统的动态结构框图；（2）根据直流电动机

3、和主回路参数，确 定动态结构框图的具体参数；（3）运用工程化设计方法对直流调速系统的调节器进行参数设计，要求必须给由限幅的具 体参数及依据；（4）根据设计的PI调节器参数，要求给由 带有内外限幅的 PI调节器的模拟量电路图； （5）给由直流 调速系统的完整结构框图。4 .双闭环直流调速系统的Matlab仿真（1）根据上述双闭环直流调速系统的动态结构框图，建立Matlab仿真模型，并对调节器参数设计的合理性进行验证；（2）运用 Matlab/Simulink下的电机模型，建立基于电机模型的仿真模 型，并对调节器的参数作由调整。5 .数字控制器的设计（可选）（1）硬件设计： 根据所选数字处理器，进

4、行相应硬件电路的设计，要求包括PWM输由、AD采样及信号处理电路、编码器接口等；（2）软件设计：给由双闭环直流调速系统的整体控制流程图，并给由增量式PI调节器、数字测速的程序流程框图。指导教师签字：日期：摘 要 本设计通过分析直流双闭环调速系统的组成，设计 由系统的电路原理图。同时，采用工程设计的方法对直流双闭环调速系统的电流 和转速两个调节器进行设计，先设计电流调节器，然后将整 个电流环看作是转速调节器系统的一个环节，再来设计转速 调节器。遵从确定时间常数、选择调节器结构、计算调节器参数、 校验近似条件的步骤一步一步的实现对调节器的具体设计。之后，再对系统的启动过程进行分析，以了解系统的动态

5、 性能。最后用Matlab软件中的simulink模块对设计好的系统进 行模拟仿真，得由仿真波形。关键词：双闭环，晶闸管，转速调节器，电流调节器，Simulink目 录 1.设计目的、任务及要求 1 1.1课程设计的目的1 1.2课程设计任务1 1.3课程设计的要求1 2.系统总体方案设计2 2.1具有代表性的直流调速产品2 2.1.1产品介绍2 2.1.2产品设计2 2.2主回路拓扑结构选择3 2.2.1直流调速系统主回路拓扑结构4 2.3数字处理器的选择4 2.3.1数字处理器的概要 42.3.2产品的特征 5 2.3.3芯片管脚图 5 2.3.4 NJU26060-03A 原理图6 3.

6、直流调速系统主电路的设计6 3.1转速给定电路设计7 3.2转速检测电路设计7 3.3电流检测电路设计 8 3.4整流及晶闸管保护电路设计8 3.4.1过电压保护和du/出限制9 3.4.2过电流保护和di/dt限制9 3.4.3整流电路参数计算10 3.5电源设计11 3.6控制电路设计12 3.7参数计算13 3.7.1 确定时间常数13 3.7.2选择电流调节器的结构14 3.7.3计算电流调节器的参数14 3.8转速环的设计15 3.8.1确定时间15 3.8.2选择转速调节器结构15 3.8.3计算转速调节器参数153.9工程化校验及限幅15 3.9.1电流校验环节及限幅15 3.9

7、.2电压校验环节及限幅16 3.10检验转速超调量17 4双闭环直流调速系统的 Matlab仿真17 5数字控制器的设计 20 5.1硬 件设计20 5.2软件设计21 5.2.1双闭环直流调速系统的整体 控制流程图21 5.2.2数字控制器PI的程序流程框图21 6个 人小结23参考文献24附录25徐海学院09级电力拖动 与运动控制系统课程设计1.设计目的、任务及要求1.1课程设计的目的课程设计是教学计划规定的一个重要教学环节，是一个综合运用所学知识的过程。本课程设计不仅需要控制理论、程序设计等方面的基础知 识，而且还需要具备一定的生产工艺知识设计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统

8、设 计、控制软件的设计等，以便使学生掌握微型计算机控制系 统设计的总体思路和方法。1.2 课程设计任务试设计一双闭环V-M直流调速系统。采用三相桥式全控整流电路，二次相电压有效值。已知直流电动机参数为：Pe=3.7kW, Ue=220V, Ie=20A , ne=1000r/min ,主回路总电阻等于电枢绕组电阻，即=1.5,电枢回路电磁时间常数TL=0.018s ,系统机电时间常数 Tm=0.080s,电动势系数C=0.206/ (r.min-1),转速和电流给定电压最大值分别为。1.3 课程设计的要求 直流调速系统凭借其优良的调速性能在现场中得到了广泛使用，虽然交流电机得到了越来越多 的使

9、用，但直流调速系统的理论完全适用于交流电机调速系 统的设计。针对附录中提供的直流电机参数，进行直流电机调速系统的设计。要求该直流调速系统调速范围宽、起制动性能好、可四象限运行。按工程设计方法设计，要求调速系统的电流超调量(T%< % ,空载起动到额定转速时的转速超调量0% < 10喊过渡过程时间Ts 2.系统总体方案设计 2.1具有代表性的直流调速产品 SIMOREG DC-MASTER 6RA70 2.1.1 产品介绍 最新推由的SIMOREG DC Master 6RA70 系列全数字直流调 速产品，在6RA24产品的基础上更具有以下特点：1.单台装 置输由额定电枢电流：15A

10、3000A,额定励磁电流: 3A85A。装置并联后输由额定电枢电流可达12000A o2 . 输入电压分为 6 个等级：400V/460V/575V/690V/830V/950V 。3 .强大的通讯能力。有SIMOLINK 高速直接的装置 -装置通讯，还可支持 PROFIBUS、CAN-BUS、DeviceNet、USS 协议等。4 .所有工艺板，通讯板及 OP1S操作面板都可与新一代 的SIMOVERT MASTERDRIVES 矢量控制交流调速产品通 用。5 .1.2 产品设计 6RA70 SIMOREG DC MASTER 系列整 流器以其紧凑和节省空间的结构为特色，由于各个的部件容 易

11、接近，其紧凑式设计使他们特别容易保养与维护，电子板 箱包含基本电子板和任何附加板。所有SIMOREG DC MASTER装置均配备一个安装在整 流器门上的简易操作面板 PMU,面板由一个5位，7段显示， 作为状态显示三个 LED和三个参数设置键组成。PMU还具有根据RS232或RS485标准同USS接口的连接器X300操作面板提供了为了启动整流器所需进行的调整和设定 及测量值显示的所有工具。OP1S整流器选件操作面板既可以安装在整流器门上，又可外部安装，例如在柜门上。因此，他可以通过一根 5米长电缆连接。如果有一个独立的5V电源可以使用，则电缆可长至50米。OP1S 通过 X300 连接到 S

12、IMOREG。OP1S可以作为一个经济的测量仪器安装在控制柜，用来 显示一定数量的物理测量值。OP1S提供一个4 X 16字符的LCD以简单文字显示参 数名称，可以选择德语，英语，法语，西班牙语和意大利语 作为显示语种。为了容易地下载参数到其他装置，OP1S可以存储参数组。通过基本单元上的串行接口，应用适当的软件，标准的PC机也可以对整流器进行参数设置。这个PC接口可用在启动、停机维护和运行诊断过程中。止匕外，整流器的软件升级可通过这个接口，装载存储到 闪存中。单象限工作的整流器，电枢由三相全控桥 B6C供电，四 象限工作整流器通过两个三相全控桥 (B6)A(B6)C无环流反 并联连接电路供电

13、。励磁供电采用2脉冲单相半控桥方案 B2HZ。电枢和励磁的供电频率可以不相同（在4565Hz范围之内），工作在扩大的频率范围 23Hz110Hz需询问。电枢回路的供电相序不要求。对于额定直流电流为15850A（在400V 电源电压时1200A）的整流器，电枢和励磁的功率单元采用独立晶闸管模 块结构，散热器是绝缘的。对于高于上述额定电流的整流器，电枢回路的功率单元由 平板式晶闸管和散热器构成（晶闸管组件），其外部是带电的。机箱和电源联接处的端子盖为在附近工作的操作人员提 供意外触电保护，所有的接线均位于正面。功率单元的冷却系统通过温度传感器来监控。进线电压为460V的装置的特点 ？该系列装置额定

14、直流 电流为30A1200A. ?额定直流电流为 450A-1200A 的装置 用一台单相风机。?额定直流电流为 60A-850A的装置功率端子在装置的 下部和顶部。按UL 508C标准将 SIMOREG 装置安装在柜中 ?当装 置装入一个柜（外壳）中，柜体必须通风且设计为1型”。?柜体（外壳）最小尺寸为600mm（宽）x 600mm（深）乂2200mm（高）。2.2主回路拓扑结构选择三相交流电源经不可控整流器变换为电压恒定的直流电源，再经过直流PWM变换器得到可调的直流电压，给直流电动机供电。检测回路包括电压、电流、温度和转速检测，转速检测用 数字测速。微机控制具备故障检测功能，对电压、电流

15、、温度等信号 进行实时监测和报警。一般选用专为电机控制设计的单片微机，配以显示、键盘 等外围电路，通过通信接口与上位机或其他外设交换数据。2.2.1 直流调速系统主回路拓扑结构桥式可逆直流脉宽调速系统主电路的原理图2.3数字处理器的选择 数字处理器，又称为音频处理器。数字处理器就是对数字信号的处理，其内部的构普遍是由 输入部分和输由部分组成，其中属于音频处理部分的功能一 般如下：输入部分一般会包括，输入增益控制（INPUTGAIN ）,输入 均衡（若干段参数均衡）调节（INPUT EQ）,输入端延时调节 （INPUT DELAY）,输入极性（也就是大家说的相位）转换 （input polari

16、ty）等功能。而输由部分一般有信号输入分配路由选择（ ROUNT）,高 通滤波器（HPF），低通滤波器（LPF）,均衡器（OUTPUTEQ ）, 极性（polarity ）,增益（GAIN ）,延时（DELAY ）,限幅器启 动电平（LIMIT ）等功能。2.3.1 数字处理器的概要产品名称:NJU26060-03A 功能名称：PWM输生的数字信号处理器NJU26060-03A是搭载有采样率转换器（SRC）、PWM调制器，作为声音处理的24bit DSP。止匕DSP具有SRS音响技术的TruVolume和 WOW HD功能， 并通过 TruVolume能够进行自然的动态范围压缩，通过 WOW

17、HD能够获得有临场感的 3D音响效果。NJU26060-03A最适合于扬声器系统、组合音响、电视等 有立体声输由的音响设备。2.3.2 产品的特征 硬件,24bit固定小数点的数字信号 处理器 酬卜部时钟频率 （内置24.576MHz、 PLL） 哪样率 转换器（SRC） （Fs=8kHz 192kHz - 48kHz） PWM 调制器 （4ch （立体声2系统）输由）数字接口发射器（DIT） （1端口 输由）数字音频接口（3输入端口、2输由端口（由PWM输由来切换）数字音频格式 （I2S 24bit、对应左对齐和右对 齐、BCK:32/64fs）对做主/从模式（采样率转换器： 从属工作/DS

18、P:主工作（fs=48kHz） 主接口 （I2C 总线接口 （Fast-mode/400kbps） 乍电源（3.3V） 输入端子容许电压 （承受5V电压）3寸装 （SSOP44（Pb-Free） 软件SRS TruVolume SRS WOW HD 主音量 看门狗时钟输由2.3.3 芯片管脚图 NJU26060-03A 管脚图 2.3.4 NJU26060-03A原理图 NJU26060-03A 原理图 3.直流调速系 统主电路的设计 主电路就是在电力电子装置中，起到能量变换和传递作用的部分。它具有高电压、大电流的特点。3.1转速给定电路设计转速给定电路主要由滑动变阻器构成，调节滑动变阻器即可

19、获得相应大小的给定信号。转速给定电路可以产生幅值可调和极性可变的阶跃给定 电压或可平滑调节的给定电压。其电路原理图如图3.1所示。图3.1转速给定电路原理图3.2转速检测电路设计转速检测电路的主要作用是将转速信号变换为与转速称正比 的电压信号，滤除交流分量，为系统提供满足要求的转速反 馈信号。转速检测电路主要由测速发电机组成，将测速发电机与直 流电动机同轴连接，测速发电机输由端即可获得与转速成正 比的电压信号，经过滤波整流之后即可作为转速反馈信号反 馈回系统。其原理图如图3.2所示。图3.2转速检测电路原理图3.3电流检测电路设计电流检测电路的主要作用是获得与主电路电流成正比的电流 信号，经过

20、滤波整流后，用于控制系统中。该电路主要由电流互感器构成，将电流互感器接于主电路 中，在输由端即可获得与主电路电流成正比的电流信号，起 到电气隔离的作用。其电路原理图如图3,3所示。图3.3电流检测电路原理图 3.4整流及晶闸管保护电路 设计 整流电路如图3,4所示，在整流电路中主要是晶闸管的 保护问题。晶闸管具有许多优点，但它属于半导体器件，因此具有半 导体器件共有的弱点，承受过电压和过电流的能力差，很短 时间的过电压和过电流就会造成元件的损坏。为了使晶闸管装置能长期可靠运行，除了合理选择元件外，还须针对元件工作的条件设置恰当的保护措施。晶闸管主要需要四种保护：过电压保护和du/dt限制，过电

21、流保护和 di/dt限制。图3.4整流电路及晶闸管保护电路3.4.1过电压保护和du/dt限制 凡是超过晶闸管正常工作是承受的最大峰值电压 的都算过电压。产生过压的原因是电路中电感元件聚集的能量骤然释放 或是外界侵入电路的大量电荷累积。按过压保护的部位来分，有交流侧保护，直流侧保护和元件保护。元件保护主要是通过阻容吸收电路，连线如图4.4所示阻容吸收电路的参数计算式根据变压器铁芯磁场释放由 来的能量转化为电容器电场的能量存储起来为依据的。由于电容两端的电压不能突变，所以可以有效的抑制尖峰 过电压。串阻的目的是为了在能量转化过程中能消耗一部分能量， 并且抑制LC回路的振荡。3.4.2过电流保护和

22、 di/dt限制 由于晶闸管的热容量很 小，一旦发生过电流时，温度就会急剧上升可能烧坏 PN结, 造成元件内部短路或开路。晶闸管发生过电流的原因主要有：负载端过载或短路；莫个晶闸管被击穿短路，造成其他元件 的过电流；触发电路工作不正常或受干扰，使晶闸管误触发，引起过电流。晶闸管允许在短时间内承受一定的过电流，所以过电流保 护作用就在于当过电流发生时，在允许的时间内将过电流切 断，以防止元件损坏。晶闸管过电流的保护措施有下列几种：1.快速熔断器 普通熔断丝由于熔断时间长，用来保护晶闸 管很可能在晶闸管烧坏之后熔断器还没有熔断，这样就起不 了保护作用。因此必须采用专用于保护晶闸管的快速熔断器。快速

23、熔断器用的是银质熔丝，在同样的过电流倍数下，它可以在晶闸管损坏之前熔断，这是晶闸管过电流保护的主要 措施。2.硒堆保护 硒堆是一种非线性电阻元件，具有较陡的反 向特性。当硒堆上电压超过莫一数值后，它的电阻迅速减小，而且 可以通过较大的电流，把过电压的能量消耗在非线性电阻 上，而硒堆并不损坏。硒堆可以单独使用，也可以和阻容元件并联使用。本系统采用快速熔断器对可控硅进行过流保护。3.4.3整流电路参数计算（1）的计算 一负载要求的整流电路输生的最大值； 一晶闸管正向压降，其数值为 0.4-1.2V,通常取；n主电路中电流回路晶闸管的个数； A 一理想情况下时，整流输由电压与变压器二次侧相电压之 比

24、；C线路接线方式系数；一电网电压波动系数，通常取；一最小控制角，通常不可逆取；一变压器短路电压比，100Kv以下的取；一变压器二次侧实际工作电流额定电流之比； 已知，取、，查表得，取 ”,查表得代入上式得：,应用式，查表得，取，取，电压比 （2） 一次和二次 向电流和的计算 由式得，由表得 一考虑励磁电流和变压 器的变比K,根据以上两式得：（3）变压器的容量计算 （4）晶闸管参数选择 由整流输由电 压，进线线电压为 100V,晶闸管承受的最大反向电压是变压器二次线电压的电压峰值，即：,晶闸管承受的最大正向电压是线电压的一半，即:O考虑安全裕量，选择电压裕量为2倍关系，电流裕量为1.5 倍关系，

25、所以晶闸管的额定容量参数选择为：3.5电源设计 该模块的主要功能是为转速给定电路提供电源，众所周知，电源是一切电路的心脏，其性能在很大程度 上影响着整个电路的性能。为使系统很好的工作，本文特设计一款M5V的直流稳压电源供电，其电路图如图 3.5所示。直流稳压电源主要由两部分组成：整流电路和滤波电路。整流电路的任务是将交流电变换成直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导通作用，因此二极管是组成整流电路的关键元件。在小功率（1KW）整流电路中，常见的几种整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流电路。本设计采用桥式整流电路，其主要特点如下：输由电压高，纹波电压小，管子所承受的最大反向电压较低，电源

26、变压器充分利用，效率高。图3.5 =d5V电源电路原理图 滤波电路用于滤去整流输 由电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两侧并联电容器；或在整流电路输由端与负载间串联电感L,以及由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。3.6控制电路设计 本控制系统采用转速、电流双闭环结 构，其原理图如图3.6所示。图3.6双环调速系统原理图为了获得良好的静动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器。图4.7中标生了两个调节器的输入输生的实际极性，他们 是按照电力电子变换器的控制电压Uc为正电压的情况标由的，并考虑到运算放大器的倒相作用。图3.7为双闭环调速系统的稳态结构图。图3.8为双闭环调

27、速系统的稳态结构图。ACR和ASR的输入、输由信号的极性，主要视触发电路 对控制电压的要求而定。若触发器要求 ACR的输由Uct为正极性，由于调节器一 般为反向输入，则要求 ACR的输入Ui*为负极性，所以，要 求ASR输入的给定电压 Un*为正极性。本文基于这种思想进行 ASR和ACR设计。图3.7双闭环调速系统稳态结构图图3.8双闭环调速系统动态结构图3.7参数计算3.7.1确定时间常数 （1）脉宽 调制器和 PWM变换器的滞后时间常数与传递函数的计算 电动机的启动电流为启动电流与额定电流比为晶体管放大区的时间常数为 电流上升时间的计算公式为取=2则电 流下降时间的计算公式为 又 最佳开关

28、频率为 开关频率f 选为5.5kHz,此开关频率已能满足电流连续的要求。于是开关周期脉宽调制器和PWM变换器的放大系数为于是可得脉宽调制器和 PWM变换器的传递函数为（2）电流滤波时间常数 取1.5ms （3）电流环小时间常数之和。按小时间常数近似处理，取=Ts+Toi=0.00168s。3.7.2 选择电流调节器的结构根据设计要求，并保证稳态电流无静差，可按典型I型系统设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性型的，因此可用 PI型调节器3.7.3 计算电流调节器的参数电流调节器超前时间常数：O电流开环增益：要求时，取，因此 于是，ACR的比例系数为 3.8转速环的设计3.8.1确定时间 （1）

29、电流环等效时间常数。由前述已知，则 （2）转速滤波时间常数，根据所用测 速发电机纹波情况，取.（3）转速环小时间常数。按小时间常数近似处理，取3.8.2选择转速调节器结构按典型n型系统一选用设计PI调节器，其传递函数式为：3.7.4 计算转速调节器参数按跟随和抗扰性能都较好的原则，先取h=5,则ASR的超前时间常数为则转速环开环增益可得ASR的比例系数为 3.9工程化校验及限幅 3.9.1电流校验环节及限幅1.校验：电流环截止频率：(1) PWM装置传递函数的近似条件满足近似条件。(2)忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件满足近似条件。(3)电流环小时间常数近似处理条件满足近似条件。电流环可

30、以达到的动态指标为：,也满足设计要求。2.限幅：按所用运算放大器取 R0=40k ,各电阻和电容值为：,取，取3.9.2电压校验环节及限幅1.校验 转速截止频率为：(1)电流环传递函数简化条件为：满足简化条件。(2)转速环小时间常数近似处理条件为：满足近似条件。2.限幅 根据图2-10所示，取，则 取，取3.10检验转 速超调量 当h=5时，不能满足要求.按ASR退饱和的情况 计算超调量：调速系统开环机械特性的额定稳态速降：为基准值，对应为额定转速。计算得：4双闭环直流调速系统的Matlab仿真由于本文只进行了理论性设计，故在系统安装与调试阶段只对控制电路部分进 行了 MATLAB仿真，以分析

31、直流电机的启动特性。采用MATLAB中的simulink工具箱对系统在阶跃输入和 负载扰动情况下的动态响应(主要为转速和电枢电流)进行 仿真。仿真可采用面向传递函数的仿真方法或面向电气系统原 理结构图的仿真方法，本文采用面向传递函数的仿真方法。系统仿真结构如图4.1所示。图4.1系统仿真结构图 在仿真过程中，Matlab设置很多 不同的算法，而不同的算法，对仿真由来波形影响很大。对于用数值方法求解常系数微分方程 (Ordinary Differential Equation,简写为ODE)或微分方程组，MATLAB提供了七种 解函数，最常用的是 ODE45。ode45可用于求解一般的微分方程，

32、他采用四阶、五阶龙 格-库塔法。仿真结果如图4.2-4.3所示。图4.2双闭环调速系统仿真结果图上部为电机转速曲线，中部为扰动电流曲线，下部为电机电流曲线。加电流启动时电流环将电机速度提高，并且保持为最大电 流，而此时速度环则不起作用，使转速随时间线性变化，上 升到饱和状态。进入稳态运行后，转速换起主要作用，保持转速的稳定。在第二秒时，外加一扰动信号，此时转速受扰动信号影响有所下降，但因为转速环的作用重新将转速拉入稳定值。图4.3转速开环调速系统仿真结果图上部为转速曲线，下部为电流曲线。因为开环系统中没有反馈信号，而电机在带载的一瞬间要 有一个做功的过程，也就是建立系统带载状态下的稳定状态 的

33、过程，这部分功需要增大电机的电流来补偿，同时也会牺 牲一部分动能，也就是电机的转速，所以产生了静态速降。5数字控制器的设计 5.1硬件设计根据系统原理我们设 计了数字控制双闭环直流调速系统硬件结构，如图2所示,系统的特点：双闭环系统结构，采用微机控制；全数字电路，实现脉冲触发、转速给定和检测；采用数字PI算法。由软件实现转速、电流调节系统由主电路、检测电路、控制电路、给定电路、显示电路组成。主电路：三相交流电源经不可控整流器变换为电压恒定的直流电源，再经过直流 PWM变换器得到可调的直流电压， 给直流电动 机供电。检测回路：包括电压、电流、温度和转速检测。电压、电流和温度检测由A/D转换通道变

34、为数字量送入微机；转速检测用数字测速（光电码盘）。故障综合: 利用微机拥有强大的逻辑判断功能，对电压、电流、温度等 信号进行分析比较，若发生故障立即进行故障诊断，以便及 时处理，避免故障进一步扩大。这也是采用微机控制的优势所在。图2微机数字控制双闭环直流PWM调速系统硬件结构图5.2软件设计5.2.1双闭环直流调速系统的整体控制流 程图系统主程序设计总体流程图为了使微机控制系统各种硬件设备能够正常运行，有效实现各个控制环节的实时控 制和管 理，除了要设计合理的硬件电路，还必须要有高质 量的软件支持。因此，用汇编或其他高级语言编写电机微机实时控制系统的应用程序，是整个系统设计中十分重要的内容。本

35、系统采用 8051单片机生成 PWM信号，同时用 8051 代替了直流电动机双环调速装置中的电流和转速控制器。整个控制程序由主程序、 外中断服务程序、PI运算程序及 各种辅助程序组成，程序总长 小于4K字节，运行一遍的 时间小于3.33ms。5.2.2数字控制器PI的程序流程框图图5.2.2增量式数 字PI调节器程序框图 增量式PI程序：Fosc=12MHZ ,用一个定时器/计数器定时50ms,用R2作计 数器，置初值14H,到定时时间后产生中断，每执行一次中断服务程序，让计数器内容减 1,当计数器内容减为 0时,则到1s。PI 控制算法 U =U +K (e -e )+(K *T/T )* ei 令 P=KP I=KP *T/TI 则 U =U +P(e -e )+I* ei T 采样周期 Ti=RnCn Kp=Rn/R0 6个人小结 通过这