單片機(jī)控制直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

/單片機(jī)限制直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)目的和要求1.1設(shè)計(jì)目的本次課程設(shè)計(jì)的目的在于培育學(xué)生綜合運(yùn)用理論學(xué)問來分析和解決實(shí)際問題的實(shí)力，使學(xué)生通過自己動(dòng)手設(shè)計(jì)直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使學(xué)生加深限制技術(shù)學(xué)問的相識(shí)。課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)用單片機(jī)限制的直流調(diào)速系統(tǒng)，使學(xué)生將理論和實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來，有效的鞏固和提高理論教學(xué)效果。本次課程設(shè)計(jì)是為《運(yùn)動(dòng)限制系統(tǒng)》課程而開設(shè)的綜合實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)以前學(xué)的《傳感和檢測(cè)技術(shù)》、《自動(dòng)限制原理》、《儀表和過程限制系統(tǒng)》、《計(jì)算機(jī)限制技術(shù)》等前期課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的綜合應(yīng)用，使學(xué)生加深對(duì)過去已修課程學(xué)問的理解，運(yùn)用本課程所學(xué)的基本理論和方法，同時(shí)綜合計(jì)算機(jī)限制技術(shù)，傳感和檢測(cè)技術(shù)，解決運(yùn)動(dòng)限制領(lǐng)域的實(shí)際問題，為學(xué)生今后從事限制領(lǐng)域的工和學(xué)習(xí)作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。，它能使我們更可能早的接觸到生產(chǎn)過程領(lǐng)域的學(xué)問，因此本次此課程在教學(xué)支配中具有重要的地位和作用。1.2設(shè)計(jì)要求運(yùn)用所學(xué)的學(xué)問，設(shè)計(jì)一個(gè)用單片機(jī)限制的直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度進(jìn)行精確限制。要求利用單片機(jī)進(jìn)行限制，限制系統(tǒng)接受雙閉環(huán)，即轉(zhuǎn)速環(huán)和電流環(huán)，實(shí)現(xiàn)調(diào)速系統(tǒng)的最優(yōu)限制，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)速度穩(wěn)、快、準(zhǔn)的限制，而且由于有電流環(huán)的存在，同時(shí)起到過電流的愛惜作用。電機(jī)參數(shù)：Pn=2.2kw，Un=220V，In=17A，Nn=1480r/min，Ce=0.136v/min/r他勵(lì)電壓：220V 要求完成的主要任務(wù):（1）、空載啟動(dòng)轉(zhuǎn)速超調(diào)量σ≤10%（2）、完成總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)和數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)（3）、完成單元電路和總電路設(shè)計(jì)2.限制系統(tǒng)分析2.1系統(tǒng)的組成目前的對(duì)于直流電機(jī)而言，接受轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)限制的直流調(diào)速系統(tǒng)是應(yīng)用最廣、性能很好的直流調(diào)速系統(tǒng)。雖然PI單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。但是，假如系統(tǒng)對(duì)動(dòng)態(tài)性能要求較高，單閉環(huán)限制系統(tǒng)在正常狀況下不能滿足要求。圖1志向快速啟動(dòng)過程電流和轉(zhuǎn)速波形在直流電機(jī)啟動(dòng)過程中，志向狀況下，我們一般要求電流的大小的如題1所示，為了實(shí)現(xiàn)在允許條件下的最快啟動(dòng)，要獲得一段使電流保持為最大值的恒流過程。依據(jù)反饋限制規(guī)律，接受某個(gè)物理量的負(fù)反饋就可以保持該量基本不變，那么，接受電流負(fù)反饋應(yīng)當(dāng)能夠得到近似的恒流過程，且電流環(huán)能起到過電流愛惜作用。所以，我們的目標(biāo)是：?jiǎn)?dòng)過程只有電流負(fù)反饋，沒有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋；達(dá)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后只有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不讓電流負(fù)反饋發(fā)揮作用。為了起到速度調(diào)整和過電流愛惜，故而接受轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)整器來組成系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別在系統(tǒng)中起作用，可以在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)整器，分別調(diào)整轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋。二者之間實(shí)行嵌套（或稱串級(jí)）連接，如圖2所示。把轉(zhuǎn)速調(diào)整器的輸出當(dāng)作電流調(diào)整器的輸入，再用電流調(diào)整器的輸出去限制電力電子變換器UPE。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外面，稱作外環(huán)。這就組成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。圖2轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)2.2系統(tǒng)的限制原理圖3直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖一般狀況下，為滿足要求，轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)整器一般都接受PI調(diào)整器，接受速度、電流雙閉環(huán)的調(diào)速系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。在電流限制回路中設(shè)置一個(gè)ACR調(diào)整器，特地用于調(diào)整電流量，而在轉(zhuǎn)速環(huán)接受ASR調(diào)整器，從而在調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置了轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)整器，形成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速限制。雙閉環(huán)調(diào)速限制系統(tǒng)中接受了兩個(gè)調(diào)整器，分別調(diào)整轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)現(xiàn)串級(jí)連接。圖3為直流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理圖。圖中兩個(gè)調(diào)整器ASR和ACR分別為轉(zhuǎn)速調(diào)整器和電流調(diào)整器，二者串級(jí)連接，即把轉(zhuǎn)速調(diào)整器的輸出作為電流調(diào)整器的輸入，再用電流調(diào)整器的輸出去限制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。電流環(huán)在內(nèi)，稱之為內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外，稱之為外環(huán)。兩個(gè)調(diào)整器輸出都帶有限幅，ASR的輸出限幅什Uim確定了電流調(diào)整器ACR的給定電壓最大值Uim，對(duì)就電機(jī)的最大電流；電流調(diào)整器ACR輸出限幅電壓Ucm限制了整流器輸出最大電壓值，限最小觸發(fā)角α。圖4雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。圖中和分別表示轉(zhuǎn)速調(diào)整器和電流調(diào)整器的傳遞函數(shù)。假如接受PI調(diào)整器，則有 (1) (2)為了引出電流反饋，在電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)框圖中必需把電樞電流顯露出來。2.3系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算依據(jù)設(shè)計(jì)要求<=10％，并保證穩(wěn)態(tài)電流無差，可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)整器。電流環(huán)限制對(duì)象是雙慣性型的，因此可用PI型電流調(diào)整器，其傳遞函數(shù)為:(3)Ki—電流調(diào)整器的比例系數(shù)；ti＝R1C—電流調(diào)整器的超前時(shí)間常數(shù)電流調(diào)整器超前時(shí)間常數(shù)：=0.03s電流環(huán)開環(huán)增益：要求％時(shí)，查表，取因此=0.5/0.0037=135.1于是，ACR的比例系數(shù)為3.系統(tǒng)各單元選擇和設(shè)計(jì)3.1電動(dòng)機(jī)供電方案和晶體管放大器方案選擇（1）電動(dòng)機(jī)供電方案一般狀況變電壓調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)用的主要方法，調(diào)整電樞供電電壓所需的可限制電源通常有3種：旋轉(zhuǎn)電流機(jī)組，靜止可控整流器，直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器。旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組簡(jiǎn)稱G-M系統(tǒng)，用溝通電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組，以獲得可調(diào)的直流電壓。適用于調(diào)速要求不高，要求可逆運(yùn)行的系統(tǒng)，但其設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不便。用靜止的可控整流器，例如，晶閘管可控整流器，以獲得可調(diào)直流靜止可控整流器又稱V-M系電壓。通過調(diào)整觸發(fā)裝置GT的限制電壓來移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可變更Ud，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，且限制作用快速性能好，提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。直流斬波器和脈寬調(diào)制交換器接受PWM，用恒定直流或不行控整流電源供電，利用直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器產(chǎn)生可變的平均電壓。和V—M系統(tǒng)相比，PWM系統(tǒng)在許多方面有較大的優(yōu)越性：一、主電路途路簡(jiǎn)潔，須要的功率器件少；開端頻率高，電流簡(jiǎn)潔連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)熱都較?。喝?、低速性能好，穩(wěn)速精度該，調(diào)速范圍寬，可達(dá)1：10000左右；四、若和快速響應(yīng)的電動(dòng)機(jī)協(xié)作，則系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾實(shí)力強(qiáng)；五、功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，道通損耗小，當(dāng)開關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開關(guān)損耗也不大，因而裝置效率高；六、直流電源接受不控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流高。本設(shè)計(jì)應(yīng)脈寬調(diào)速要求，接受直流PWM調(diào)速系統(tǒng)。（2）晶體管PWM功率放大器方案選擇雙極性調(diào)制方式的特點(diǎn)是4個(gè)功率管都工作在較高頻率(載波頻率)，雙極性限制的橋式可逆PWM變換器有以下優(yōu)點(diǎn)：電流確定連續(xù)；可使電機(jī)在四象限運(yùn)行；電機(jī)停止時(shí)有微振電流，可以消退靜摩擦死區(qū)；低速平穩(wěn)性好，系統(tǒng)的調(diào)速范圍可達(dá)1：20000左右；低速時(shí)，每個(gè)開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于器件的牢靠導(dǎo)。故本設(shè)計(jì)選用雙極性限制的橋式可逆PWM變換器。3.2電流調(diào)整器的設(shè)計(jì)在圖5中電流內(nèi)環(huán)中，反電動(dòng)勢(shì)和電流反饋的作用相互交叉，這給設(shè)計(jì)工作帶來麻煩。在一般狀況下，系統(tǒng)的電磁時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于機(jī)電時(shí)間常數(shù)，因此，轉(zhuǎn)速的變更往往比電流變更慢得多，對(duì)電流環(huán)來說，反電動(dòng)勢(shì)是一個(gè)變更慢的擾動(dòng)，在電流的瞬變過程中，可以認(rèn)為反電動(dòng)勢(shì)基本不變，即。這樣，在按動(dòng)態(tài)性能設(shè)計(jì)電流環(huán)時(shí)，可以暫不考慮反電動(dòng)勢(shì)變更的動(dòng)態(tài)影響，也就算說，可以暫且把反電動(dòng)勢(shì)的作用去掉，得到電流環(huán)的近似結(jié)構(gòu)框圖，如圖7所示?？梢宰C明，忽視反電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流環(huán)作用的近似條件是：（4）式中——電流環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。圖5忽視反電動(dòng)勢(shì)的動(dòng)態(tài)影響時(shí)的電流環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖假如把給定濾波和反饋濾波兩個(gè)環(huán)節(jié)都等效的移到環(huán)內(nèi)，同時(shí)把給定信號(hào)改成，則電流環(huán)便等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)，如圖6所示。圖6等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)的電流環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖最終，由于和一般都比小的多，可以當(dāng)作小慣性群而近似的看作是一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，其時(shí)間常數(shù)為：（5）則電流環(huán)結(jié)構(gòu)框圖最終可以簡(jiǎn)化成如圖7所示。簡(jiǎn)化的近似條件是（6）圖7小慣性環(huán)節(jié)近似處理的電流環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖（1）電流調(diào)整器結(jié)構(gòu)的選擇首先考慮把電流環(huán)校正成哪一類典型系統(tǒng)。從穩(wěn)態(tài)要求上看，希望電流無靜差，可以得到志向的堵轉(zhuǎn)特性，由圖8可以看出，接受Ⅰ型系統(tǒng)就夠了。再從動(dòng)態(tài)要求上看，實(shí)際系統(tǒng)不允許電樞電流在突加限制作用時(shí)有太大的超調(diào)，以保證電流在動(dòng)態(tài)過程中不超過允許值，而對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)的剛好抗擾作用只是次要因素。為此，電流環(huán)應(yīng)以跟隨性能為主，即應(yīng)選用典型Ⅰ型系統(tǒng)。圖8的表明，電流環(huán)的限制對(duì)象是雙慣性型的，要校正成典型Ⅰ型系統(tǒng)，明顯應(yīng)接受PI型的電流調(diào)整器，其傳遞函數(shù)可以寫成：（8）式中——電流調(diào)整器的比例系數(shù)；——電流調(diào)整器的超前時(shí)間常數(shù)。為了讓調(diào)整器零點(diǎn)和限制對(duì)象的大時(shí)間常數(shù)極點(diǎn)對(duì)消，選擇則電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖便成圖8所示的典型形式，其中：（9）圖8校正成典型Ⅰ型系統(tǒng)的電流環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖（2）電流調(diào)整器的參數(shù)計(jì)算確定時(shí)間常數(shù)：1）整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)。通過表1可得出，三相橋式電路的平均失控時(shí)間。2）電流濾波時(shí)間常數(shù)。依據(jù)初始條件有。3）電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取。表1各種整流電路的失控時(shí)間（）整流電路形式最大失控時(shí)間平均失控時(shí)間單相半波單相橋式（全波）三相半波三相橋式、六相半波20106.673.331053.331.674）電磁時(shí)間常數(shù)。已知電樞回路電感，則：（3）選擇電流調(diào)整器結(jié)構(gòu)依據(jù)設(shè)計(jì)要求，并保證穩(wěn)態(tài)電壓無差，按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)整器。電流環(huán)限制對(duì)象是雙慣性型的，因此可用PI型電流調(diào)整器，其傳遞函數(shù)：（10）檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能：，參照表2的典型Ⅰ型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能，各項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的。表2典型Ⅰ型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)和參數(shù)的關(guān)系（4）計(jì)算電流調(diào)整器參數(shù)電流反饋系數(shù)。電流調(diào)整器超前時(shí)間常數(shù)：。電流開環(huán)增益：要求時(shí)，按表3，取，因此于是，ACR的比例系數(shù)為：表3典型Ⅰ型系統(tǒng)跟隨性能指標(biāo)和頻域指標(biāo)和參數(shù)的關(guān)系參數(shù)關(guān)系0.250.390.500.691.0阻尼比1.00.80.7070.60.5超調(diào)量0%1.5%4.3%9.5%16.3%上升時(shí)間6.64.73.32.4峰值時(shí)間8.36.24.73.6相角穩(wěn)定裕度76.3°69.9°65.5°59.2°51.8°截止頻率0.2430.3670.4550.5690.786校驗(yàn)近似條件電流環(huán)截止頻率：晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件滿足近似條件。忽視反電動(dòng)勢(shì)變更對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件滿足近似條件。電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件滿足近似條件。（5）電流調(diào)整器的實(shí)現(xiàn)含給定濾波和反饋濾波的模擬式PI型電流調(diào)整器原理圖如圖9所示。圖中為電流給的電壓，為電流負(fù)反饋電壓，調(diào)整器的輸出就是電力電子變換器的限制電壓。依據(jù)運(yùn)算放大器的電路原理，可以導(dǎo)出：圖9含給定濾波和反饋濾波的PI型電流調(diào)整器3.3轉(zhuǎn)速調(diào)整器的設(shè)計(jì)（1）轉(zhuǎn)速環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)電流環(huán)經(jīng)簡(jiǎn)化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)的一個(gè)環(huán)節(jié)，由圖9可知，電流環(huán)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為 （11）忽視高次項(xiàng)，可降階近似為（12）近似條件（13）式中——轉(zhuǎn)速開環(huán)頻率特性的截止頻率。接入轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)，電流環(huán)等效環(huán)節(jié)的輸入量應(yīng)為，因此電流環(huán)在轉(zhuǎn)速環(huán)中應(yīng)等效成（14）這樣，原來是雙慣性環(huán)節(jié)的電流環(huán)限制對(duì)象，經(jīng)閉環(huán)限制后，可以近似的等效成只有較小時(shí)間常數(shù)的一階慣性環(huán)節(jié)。（2）轉(zhuǎn)速調(diào)整器的結(jié)構(gòu)選擇用電流環(huán)的等效代替圖6中的電流環(huán)后，整個(gè)轉(zhuǎn)速限制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖10所示。圖10用等效環(huán)節(jié)代替電流環(huán)后轉(zhuǎn)速環(huán)的代替結(jié)構(gòu)框圖把轉(zhuǎn)速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內(nèi)，同時(shí)將給定信號(hào)改為，再把時(shí)間常數(shù)為和的兩個(gè)小慣性環(huán)節(jié)合并起來，近似成一個(gè)時(shí)間常數(shù)為的慣性環(huán)節(jié)，其中則轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)框圖可簡(jiǎn)化成如圖11所示。圖11等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)和小慣性近似處理的轉(zhuǎn)速環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，在負(fù)載擾動(dòng)作用點(diǎn)前面必需有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，它應(yīng)當(dāng)包含在轉(zhuǎn)速調(diào)整器ASR中?，F(xiàn)在擾動(dòng)作用點(diǎn)后面已經(jīng)有了一個(gè)積分環(huán)節(jié)，因此轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)應(yīng)共有兩個(gè)積分環(huán)節(jié)，所以應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成典型Ⅱ型系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)同時(shí)也能滿足動(dòng)態(tài)抗擾性能好的要求。在理論計(jì)算中，線性系統(tǒng)的階躍超調(diào)量較大，但在實(shí)際系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速調(diào)整器的飽和非線性性質(zhì)會(huì)使超調(diào)量大大降低。故而，ASR也接受PI調(diào)整器，其傳遞函數(shù)為（15）式中——轉(zhuǎn)速調(diào)整器的比例系數(shù)；——轉(zhuǎn)速調(diào)整器的超前時(shí)間常數(shù)。這樣，調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為（16）令轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益為（17）則（18）不考慮負(fù)載擾動(dòng)時(shí)，校正后調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖12所示。上述結(jié)果所聽從的近似條件歸納為：圖12校正后成典型Ⅱ型系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)整器參數(shù)：按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取h=5，則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為s可求得轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益因?yàn)樗杂谑?，可求得ASR的比例系數(shù)為轉(zhuǎn)速超調(diào)量的計(jì)算：設(shè)志向空載起動(dòng)時(shí)z=0，已知Pn=2.2kw，Un=220V，In=17A，Nn=1480r/min，Ce=0.136v/min/r他勵(lì)電壓：220V晶閘管的放大倍數(shù)：=40電樞回路總電阻：R=0.5Ω時(shí)間常數(shù)：Tm=0.18s．TL=0.03s電流反饋系數(shù)：β=0.05V/A轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：α=0.007v/min/r。當(dāng)h=5時(shí)，查表得△能滿足設(shè)計(jì)要求。4系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)單片機(jī)限制調(diào)速系統(tǒng)的限制規(guī)律是靠軟件來實(shí)現(xiàn)的，全部的硬件也必需由軟件實(shí)施管理。單片機(jī)限制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的軟件有主程序、初始化子程序、中斷服務(wù)子程序等。4.1主程序設(shè)計(jì)主程序流程圖如圖13所示。在主程序中，主要完成對(duì)各個(gè)可編程芯片進(jìn)行初始化和鍵盤參數(shù)設(shè)置的處理。鍵盤參數(shù)設(shè)置的處理主程序中的重要部分，這部分程序設(shè)計(jì)接受程序的模塊化，有效的解決了困難的多重分支問題。啟動(dòng)功能鍵按下時(shí)，系統(tǒng)起先啟動(dòng)采樣定時(shí)并進(jìn)入實(shí)時(shí)限制階段，每次中斷返回時(shí)若有復(fù)位鍵和新的參數(shù)設(shè)置鍵按下則返回鍵處理程序。YES起先YES起先系統(tǒng)初始化按鍵處理有鍵按下？刷新顯示數(shù)據(jù)通訊NO系統(tǒng)初始化設(shè)定定時(shí)器工作方式設(shè)定I/O、鍵盤和顯示接口的工作方式參數(shù)及變量初始化返回圖13主程序的流程圖圖14初始化子程序流程圖如圖14，系統(tǒng)初始化包括中斷始化、各存儲(chǔ)單元賦初值、鍵盤顯示器的各數(shù)據(jù)程序表賦常數(shù)、各種限定值裝入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、設(shè)定堆棧指針、給主程序標(biāo)記寄存器送初始值、限制器設(shè)定初值等。主程序：0000AJMPSTARTSTART：CLRPSW.4CLRPSW.3；選中工作寄存器0組CLRCMOVR0，4FHMOVA，30HCLEAR1：CLRAINCADJNZR0，CLEAR1；清零30-7FHSETBTR0；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0工作MOVTMODE，#01H；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作在方式1SETBEA；總中斷開放SETBIT0；置INTO為降沿觸發(fā)SETBIT1；置INT1為降沿觸發(fā)LJMPMAINLJMPCTCOLCALLSAMPLE..Fosc=12MHZ，用一個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)50ms，用R2作計(jì)數(shù)器，置初值14H，到定時(shí)時(shí)間后產(chǎn)生中斷，每執(zhí)行一次中斷服務(wù)程序，讓計(jì)數(shù)器內(nèi)容減1，當(dāng)計(jì)數(shù)器內(nèi)容減為0時(shí)，則到1s。4.2PI限制子程序設(shè)計(jì)為了平安起見，系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)速調(diào)整器和電流調(diào)整器實(shí)行限幅，當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)整中斷服務(wù)子程序或電流調(diào)整中斷服務(wù)子程序進(jìn)行到“轉(zhuǎn)速調(diào)整”或“電流調(diào)整”時(shí)，便進(jìn)入PI限制子程序（如圖15）。PI程序：SETBEX1；開放中斷1MOVR0，90H；P1口（W）送R0,預(yù)設(shè)MOVR1，80H；P0口（Y）送R1，實(shí)測(cè)MOVA，R0；W給AMOVB，R1；Y給BSUBBA，B；ei給AMOV7FH，A；ei給7FHMOV7EH，#00H；ei-1=0給7EHMOV7BH，UmaxMOV7AH,UminAJMPIN；積分項(xiàng)AJMPP；比例項(xiàng)MOVA，R2；Pi給AADDA，R3；Pi+Pp給AMOV7DH，#00H；Ui-1=0給7DHADDA，7DH；Ui-1+Pi+Pp=Ui給AMOV7CH,A；Ui給7CHMOV7DH，7CH；Ui給Ui-1MOVA，7BH；Umax給ACJNEA，#Ui，LOOP2；Ui〉Umax轉(zhuǎn)移MOVA，#UiCJNEA，7AH，LOOP3；Ui<Umin轉(zhuǎn)移MOV90H，7CH；輸出Ui到P1口LOOP2：MOVA，7CH；Ui給ACLRCSUBBA，#UmaxRETILOOP3：MOVA，7CH；Ui給ACLRCSUBBA，#UminRETIIN：MOV6FH，#IMOVA，6FH；I給AMOVB，7FH；ei給BMULAB；Pi=I*ei給AMOVR2，A；Pi給R2RETIP：MOV6EH，#PCLRCMOVA，7FH；ei給ASUBBA，7EH；ei-ei-1給AMOV7EH，7FH；ei給ei-1MOVB，6EHMULAB；（ei-ei-1）*P給AMOVR3，A；Pp給R3RET圖15限制子程序框圖5MATLAB仿真轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)限制的直流調(diào)速系統(tǒng)是最典型的直流調(diào)速系統(tǒng)，其原理結(jié)構(gòu)如圖9所示。雙閉環(huán)限制直流調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電流分別由兩個(gè)獨(dú)立的調(diào)整器分別限制，且轉(zhuǎn)速條街區(qū)的輸出就是電流器的給定，因此電流環(huán)能夠隨轉(zhuǎn)速的偏差調(diào)整電動(dòng)機(jī)電樞的電流。當(dāng)轉(zhuǎn)速低于給定轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)整器的積分作用使輸出增加，即電流給定上升。當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)速高于給定轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)整器的輸出減小，即電流給定減小，并通過電流環(huán)調(diào)整使電動(dòng)機(jī)電流下降，電動(dòng)機(jī)將因?yàn)殡姶呸D(zhuǎn)矩減小而減速。當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)整器飽和輸出達(dá)到限幅值時(shí)，電流環(huán)即以最大電流限制Idm實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的加速，使電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間最短，在可逆調(diào)速系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的快速制動(dòng)。在不行逆調(diào)速系統(tǒng)中，由于晶閘管整流器不能通過反向電流，因此不能產(chǎn)生反向制動(dòng)轉(zhuǎn)矩而使電動(dòng)機(jī)快速制動(dòng)。圖16轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)限制的直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖直流雙閉環(huán)系統(tǒng)的仿真可以依據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行，也可以用PowerSystem的模塊來組建。兩種仿真不同在于主電路，前者晶閘管和電動(dòng)機(jī)是用傳遞函數(shù)來表示，后者晶閘管和電動(dòng)機(jī)是運(yùn)用PowerSystem的模塊，而限制部分是相同的。下面用前者仿真。圖17雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖圖18雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)圖圖19雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真波形6總結(jié)和展望隨著時(shí)間將近過去了一個(gè)多星期，課程設(shè)計(jì)也接近了尾聲。經(jīng)過一周半周的奮戰(zhàn)我的課程設(shè)計(jì)最終完成了。在沒有做這次課程設(shè)計(jì)以前覺得這設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)學(xué)問的單純總結(jié)，但是通過這次做設(shè)計(jì)發(fā)覺自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)學(xué)問的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己實(shí)力的一種提高。通過這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來學(xué)問還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過程，無論是在以后的工作還是生活中都應(yīng)當(dāng)不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己學(xué)問和綜合素養(yǎng)。同時(shí)也明白了人生不行能存在一帆風(fēng)順的事，只有自己英勇地面對(duì)人生中的每一個(gè)挫折和失敗，才能通往自己的羅馬大道。在課程設(shè)計(jì)的過程中我總會(huì)遇到這樣那樣的問題，我有失落過，苦惱過，哀痛過，但我明白這又是我人生中的一大挑戰(zhàn)，角色的轉(zhuǎn)換，這除了有較強(qiáng)的適應(yīng)力和樂觀的生活看法外，更重要的是得益于兩年的學(xué)習(xí)積累和技能的培育。在這里我知道我的將來會(huì)有光輝絢麗的一天。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)里，給我僅是初步的閱歷積累，對(duì)于邁向社會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，我必需做出更大的努力。雖然在完成本次課程設(shè)計(jì)的過程中有過失落，有過苦惱，有過哀痛，但在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)間的關(guān)系更進(jìn)一步，在此期間同學(xué)之間相互幫助，有什么不懂的大家在一起協(xié)商，一起探討，聽聽不同的看法不同的看法，這使我們能更好的理解學(xué)問，透徹學(xué)問，運(yùn)用學(xué)問，因此在這里我要特殊感謝幫助我的同學(xué)，感謝你們的幫助，感謝你們！在課程設(shè)計(jì)完成的過程里，我更明白了要做好人生規(guī)劃的重要性，在此我要有以下幾點(diǎn)規(guī)劃：接著學(xué)習(xí)，雖然我們即將步入社會(huì)，但我們絕不能遺忘學(xué)習(xí)，不僅僅要學(xué)習(xí)學(xué)問，學(xué)習(xí)技能，還要學(xué)習(xí)如何和人相處，即將步入社會(huì)的我們光有學(xué)問技能是不能在這樣充溢競(jìng)爭(zhēng)的社會(huì)好好發(fā)展我們的將來的了，所以我們要學(xué)習(xí)和人相處，和人共事?；蛟S我們有學(xué)問，有技術(shù)，但我們?nèi)鄙俚氖情啔v，實(shí)際動(dòng)手的閱歷，所以我們步入社會(huì)后，要不斷的積累閱歷，不斷的實(shí)踐，只有這樣我才能在駕馭學(xué)問的同時(shí)把握更多的技術(shù)，這樣我們才能有更好的發(fā)展空間。學(xué)校到社會(huì)是一個(gè)角色轉(zhuǎn)變的過程，我們是否做好這個(gè)心理準(zhǔn)備呢？但不管我們是否做好準(zhǔn)備我們都將要面對(duì)現(xiàn)實(shí)，所以我們不僅在思想上相識(shí)到我們即將步入社會(huì)，即將加入到人和人之間的競(jìng)爭(zhēng)中去，還要在行為行動(dòng)上做好步入社會(huì)的準(zhǔn)備，學(xué)校生活注定只是安逸的，學(xué)校里我們只是學(xué)習(xí)為主，而社會(huì)呢？我們是為了生存而工作，我們必需隨時(shí)做好角色轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)備！課程設(shè)計(jì)最終完成了，這讓我不由有一種如釋重負(fù)的感覺，總之我明白了：學(xué)問必需通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值!有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)覺是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。在此要感謝我的指導(dǎo)老師對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，和同學(xué)溝通閱歷和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少學(xué)問，也閱歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培育了我獨(dú)立工作的實(shí)力，樹立了對(duì)自己工作實(shí)力的信念，信任會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有特殊重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的實(shí)力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)建過程中探究的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)寶，使我終身受益。高校四年就會(huì)在這次課程設(shè)計(jì)總結(jié)劃上一個(gè)圓滿的句號(hào)。我曾經(jīng)以為時(shí)間是一個(gè)不快不慢的東西,但現(xiàn)在我感到時(shí)間過的是多么的飛速,高校四年了,感覺就在一擠眼之間結(jié)束了我的高校生涯。畢業(yè),最重要的一個(gè)過程,最能把理論學(xué)問運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中的過程就數(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)了。這也是我們從一個(gè)學(xué)生走向社會(huì)的一個(gè)轉(zhuǎn)折。另一個(gè)生命歷程的起先。參考文獻(xiàn)[1]泰繼榮.現(xiàn)代直流限制技術(shù)及其系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993[2]林蔚天．微機(jī)限制PWM直流調(diào)速.上海電機(jī)技術(shù)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2001[3]王兆安.電力電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,200：[4]陳杰.傳感器和檢測(cè)技術(shù)[M].北京：高等教化出版社,2002[5]李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù).其次版.北京：北京航空航天高校出版社，1996[6]沙占友.單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社,2003[7]鐵才.電機(jī)限制技術(shù).哈爾濱:哈爾濱工業(yè)高校出版社,2000[8]阮毅.運(yùn)動(dòng)限制系統(tǒng).第四版北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009附錄源程序0000AJMPSTARTSTART：CLRPSW.4CLRPSW.3；選中工作寄存器0組CLRCMOVR0，4FHMOVA，30HCLEAR1：CLRAINCADJNZR0，CLEAR1；清零30-7FHSETBTR0；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0工作MOVTMODE，#01H；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作在方式1SETBEA；總中斷開放SETBIT0；置INTO為降沿觸發(fā)SETBIT1；置INT1為降沿觸發(fā)LJMPMAINLJMPCTCOLCALLSAMPLE.PI程序：SETBEX1；開放中斷1MOVR0，90H；P1口（W）送R0,預(yù)設(shè)MOVR1，80H；P0口（Y）送R1，實(shí)測(cè)MOVA，R0；W給AM