轉速、電流雙閉環(huán)可逆直流PWM調(diào)速系統(tǒng)設計

摘要直流脈寬變換器，或稱為直流PWM變換器，是在全控型電力電子器件問世以后出現(xiàn)的能取代相控整流器的直流電源。根據(jù)PWM變換器主電路的形式可分為可逆和不可逆兩大類。電流截至負反饋環(huán)節(jié)只能限制電動機的動態(tài)電流不超過某一數(shù)值，而不能控制電流保持為某一所需值。根據(jù)反饋控制原理，以某物理量作為負反饋控制，就能實現(xiàn)對該物理量的無差控制。用一個調(diào)節(jié)器難以兼顧對轉速的控制和對電流的控制。如果在系統(tǒng)中另設一個電流調(diào)節(jié)器，就可以構成電流閉環(huán)。電流調(diào)節(jié)器串聯(lián)在轉速調(diào)節(jié)器之后，形成以電流反饋作為內(nèi)環(huán)、轉速作為外環(huán)的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。利用單片機實現(xiàn)對直流電動機的雙閉環(huán)調(diào)速，此系統(tǒng)使直流電機具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速方便，調(diào)速范圍廣，過載能力大，能承受頻繁的沖擊負載，制動和反轉，能滿足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)的各種特殊運行要求。關鍵詞：雙閉環(huán)，PWM，直流電動機，單片機目錄TOC\o"1-3"\h\u1174摘要 111852一、設計的目的及意義 314716二、設計要求 3803三、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 461403.1、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理 4106803.2、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性分析 6211513.3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學模型 84295四、轉速環(huán)、電流環(huán)的設計 10292184.1、轉速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器在直流雙閉環(huán)系統(tǒng)中的作用 10264394.2、調(diào)節(jié)器的具體設計 10138644.3、電流環(huán)的設計 1142984.4、速度環(huán)的設計 1229832五、PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng) 14210075.1、PWM變換器 14133535.2、整流電路 1579355.3、泵升電路 1626494六、控制電路的設計 16321696.1、單片機 1631076.2、測速電路 17199566.3、鍵盤電路 1724623七、雙閉環(huán)可逆直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的仿真 181066八、結論 209002附錄 215250附錄A 2118397附錄B 2225925參考文獻 23一、設計的目的及意義1、訓練學生正確的應用運動控制系統(tǒng)，培養(yǎng)解決工業(yè)控制、工業(yè)檢測等領域具體問題的能力。2、學生通過課程設計，熟悉運動控制系統(tǒng)應用開發(fā)、研制的過程，軟、硬件設計的工作方法、工作內(nèi)容、工作步驟。3、對學生進行基本技能訓練，例如組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試、繪圖等，使學生理論聯(lián)系實際，提高動手能力和分析問題、解決問題的能力。二、設計要求：設計一個轉速、電流雙閉環(huán)控制PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)，電動機控制電源采用H型PWM功率放大器，其占空變化為0～0.5～1時，對應輸出電壓為-264～264v,為電機提供的最大電流為25A，速度檢測采用光電編碼器，且其輸出的A、B兩相脈沖經(jīng)光電隔離后獲得每轉1024個脈沖角度分辨率和方向信號；電流傳感器采用霍爾傳感器，其原、副邊電流比為1000:1，額定電流50A，已知直流電動機：電動勢系數(shù)=0.135V·min/r,主回路總電阻=2.5Ω,。電流反饋濾波時間常數(shù)=0.0025s,轉速反饋濾波時間常數(shù)=0.015s。額定轉速時的給定電壓(Un*)N=10V,調(diào)節(jié)器ASR，ACR飽和輸出電壓Uim*=8V,Ucm=6.5V。H型PWM功率放大器、工作頻率為2KHZ，采用單極性、雙極性工作方式；直流電源電壓264V。直流電動機(一)：（1）輸出功率為:7.5Kw電樞額定電壓220V（2）電樞額定電流36A額定勵磁電流2A（3）額定勵磁電壓110V功率因數(shù)0.85（4）電樞電阻0.2歐姆電樞回路電感100mH（5）電機機電時間常數(shù)2S電樞允許過載系數(shù)1.5（6）額定轉速1430rpm環(huán)境條件:（1）電網(wǎng)額定電壓:380/220V;（2）電網(wǎng)電壓波動:10%;（3）環(huán)境溫度:-40~+40攝氏度;（4）環(huán)境濕度:10~90%；控制系統(tǒng)性能指標: （1）電流超調(diào)量小于等于5%;（2）空載起動到額定轉速時的轉速超調(diào)量小于等于10%;（3）調(diào)速范圍：D＝10;（4）靜差率小于等于0.1。三、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)3.1、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理對于經(jīng)常正、反轉運行的調(diào)速系統(tǒng)，應盡量縮短啟、制動過程的時間，達到圖1所示的理想過度過程曲線，完成時間最優(yōu)控制。即在過渡過程中始終保持轉矩為允許的最大值，使直流電動機以最大的加速度加、減速。到達給定轉速時，立即讓電磁轉矩與負載轉矩相平衡，從而轉入穩(wěn)態(tài)運行。對于恒磁通的他勵直流電動機而言，轉矩控制就成為了電流控制。實際上，由于主電路電感的作用，電流不可能突變，圖1所示的理想過度過程只能得到近似的逼近，其關鍵是要獲得使電流保持為最大值的恒流啟=制動過程。圖1時間最優(yōu)的理想過渡過程電流截止負反饋環(huán)節(jié)只能限制電動機的動態(tài)電流不超過某一數(shù)值，而不能控制電流保持為某一所需值。根據(jù)反饋控制原理，以某物理量作為負反饋控制，就能實現(xiàn)對該物理量的無差控制。用一個調(diào)節(jié)器難以兼顧對轉速的控制和對電流的控制。如果在系統(tǒng)中另設一個電流調(diào)節(jié)器，就可以構成電流閉環(huán)。電流調(diào)節(jié)器串聯(lián)在轉速調(diào)節(jié)器之后，形成以電流反饋作為內(nèi)環(huán)，轉速作為外環(huán)的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。在啟、制動過程中，電流閉環(huán)起作用，保持電流恒定，縮小系統(tǒng)的過度過程時間。一旦到達給定轉速，系統(tǒng)自動進入轉速控制方式，轉速閉環(huán)起主導作用，而電流內(nèi)環(huán)則起跟隨作用，使實際電流快速跟隨給定值（轉速調(diào)節(jié)器的輸出），以保持轉速恒定。轉速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理圖見圖2，為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，轉速和電流兩個調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器。轉速閉環(huán)環(huán)節(jié)的原理和轉速單閉環(huán)系統(tǒng)基本一致，只不過它的輸出不再作為電力電子變換器的控制電壓，而是用來和電流反饋量作比較，故被稱為電流給定。ASR調(diào)節(jié)器和ACR調(diào)節(jié)器的輸出都是帶限幅作用的，ASR調(diào)節(jié)器的輸出限幅電壓決定了電流給定的最大值，ACR調(diào)節(jié)器的輸出電壓限制了電力電子變換器的最大輸出電壓。圖2轉速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)ASR轉速調(diào)節(jié)器ACR電流調(diào)節(jié)器TG測速發(fā)電動機TA電流互感器UPE電力電子變換器轉速給定電壓轉速反饋電壓電流給定電壓電流反饋電壓3.2、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性分析根據(jù)圖2可以很方便地繪出雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結構圖，如圖3所示，在圖中是用帶限幅的輸出特性表示了PI調(diào)節(jié)器。圖3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結構框圖α轉速反饋系數(shù)β電流反饋系數(shù)PI調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特性一般存在兩種狀況：飽和——輸出達到限幅值，不飽和——輸出未達到限幅值。當調(diào)節(jié)器飽和時當調(diào)節(jié)器飽和時，輸出為恒值，輸入量的變化不再影響輸出，除非有反向的輸入信號使調(diào)節(jié)器退出飽和，也就是說飽和的調(diào)節(jié)器暫時隔斷了輸入和輸出的聯(lián)系，相當于使該調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán)。當調(diào)節(jié)器不飽和時，PI的作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時總為零。實際上，在正常運行時，電流調(diào)節(jié)器是不會達到飽和狀態(tài)的。因此，對于靜特性來說，只有轉速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種情況。1.轉速調(diào)節(jié)器不飽和這時，兩個調(diào)節(jié)器都不飽和，穩(wěn)態(tài)時，PI調(diào)節(jié)器的作用使得輸入偏差電壓都是零，因此，（1）（2）由式（1）可得（3）圖4繪制了雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性，圖中CA段就是描述了兩個調(diào)節(jié)器都不飽和時的靜特性，電流的大小是從理想空載狀態(tài)一直延續(xù)到，表現(xiàn)為一條水平的特性。2.轉速調(diào)節(jié)器飽和系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運行時，對應負載的電樞電流的最大值為，如圖4中的A點。在此工作點上，ASR的輸出已達到飽和值，若電動機負載繼續(xù)增大，，造成，在此的情況下，ASR的輸出維持在限幅值不變，轉速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個電流無靜差的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)時（4）圖4雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性其中，最大電流取決于電動機的容許過載能力和拖動系統(tǒng)允許的最大加速度，由上式可得靜特性的AB段，它是一條垂直的特性。這樣是下垂特性只適合于的情況，因為如果,則,ASR將退出飽和狀態(tài).雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負載電流小于時表現(xiàn)為轉速無靜差,這時,轉速負反饋起主要的調(diào)節(jié)作用,但負載電流達到時,對應于轉速調(diào)節(jié)器的飽和輸出,這時,電流調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用,系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差,得到過電流的自動保護.這就是采用了兩個PI調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)、外兩個閉環(huán)的效果。然而，實際上運算放大器的開環(huán)放大系數(shù)并不是無窮大，因此，靜特性的兩段實際上都略有很小的靜差，見圖4中虛線。3.3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學模型1.雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結構框圖圖5是轉速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結構框圖，和分別表示了轉速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。圖5雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結構框圖2.雙閉環(huán)系統(tǒng)的啟動過程調(diào)速系統(tǒng)的被控對象是轉速，而設置雙閉環(huán)控制的一個重要目標是實現(xiàn)所期望的恒加速過程，最終以最優(yōu)的形式達到所要求的性能指標。圖6是雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在帶有負載條件下啟動過程的電流波形和轉速波形。圖6雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)啟動過程的轉速和電流波形雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的啟動過程有以下3各特點：（1）飽和非線形控制：隨著ASR的飽和與不飽和，整個系統(tǒng)處于完全不同的兩種狀態(tài)，在不同情況下表現(xiàn)為不同結構的線形系統(tǒng)，只能采用分段線形化的方法來分析，不能簡單的用線形控制理論來籠統(tǒng)的設計這樣的控制系統(tǒng)。（2）轉速超調(diào)：當轉速調(diào)節(jié)器ASR采用PI調(diào)節(jié)器時，轉速必然有超調(diào)。轉速略有超調(diào)一般是容許的，對于完全不允許超調(diào)的情況，應采用其他控制方法來抑制超調(diào)。（3）準時間最優(yōu)控制：在設備允許條件下實現(xiàn)最短時間的控制稱作“時間最優(yōu)控制”,對于電力拖動系統(tǒng)，在電動機允許過載能力限制下的恒流起動，就是時間最優(yōu)控制。但由于在起動過程Ⅰ、Ⅱ兩個階段中電流不能突變，實際起動過程與理想啟動過程相比還有一些差距，不過這兩段時間只占全部起動時間中很小的成分，無傷大局，可稱作“準時間最優(yōu)控制”。采用飽和非線性控制的方法實現(xiàn)準時間最優(yōu)控制是一種很有實用價值的控制策略，在各種多環(huán)控制中得到普遍應用。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在啟動過程的大部分時間內(nèi)，ASR處于飽和限幅狀態(tài)，轉速環(huán)相當于開路，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒電流調(diào)節(jié)，從而可基本上實現(xiàn)理想過程。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉速響應一定有超調(diào)，只有在超調(diào)后，轉速調(diào)節(jié)器才能退出飽和，使在穩(wěn)定運行時ASR發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，從而使在穩(wěn)態(tài)和接近穩(wěn)態(tài)運行中表現(xiàn)為無靜差調(diào)速。故雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)和動態(tài)品質(zhì)。四、轉速環(huán)、電流環(huán)的設計4.1、轉速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器在直流雙閉環(huán)系統(tǒng)中的作用1）轉速調(diào)節(jié)器的作用：其輸出限幅值決定電動機允許的最大電流；轉速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導調(diào)節(jié)器，它使轉速n很快的跟隨給定電壓的變化；穩(wěn)態(tài)時可減小轉速誤差，如果采用PI調(diào)節(jié)器，則可實現(xiàn)無靜差；對負載變化起抗擾作用；其輸出限幅值決定電動機允許的最大電流；2）電流調(diào)節(jié)器的作用：為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在轉速外環(huán)的調(diào)節(jié)過程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）變化；對電網(wǎng)電壓的波動起及時抗擾的作用；在轉速動態(tài)過程中，保證獲得電動機允許的最大電流，從而加快動態(tài)過程；當電動機過載甚至堵轉時，限制電樞電流的最大值，起快速的自動保護作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動恢復正常。這個作用對系統(tǒng)的可靠運行來說是十分重要的。4.2、調(diào)節(jié)器的具體設計本設計用到的參數(shù)如下：直流電動機(一)：（1）輸出功率為:7.5Kw電樞額定電壓220V（2）電樞額定電流36A額定勵磁電流2A（3）額定勵磁電壓110V功率因數(shù)0.85（4）電樞電阻0.2歐姆電樞回路電感100mH（5）電機機電時間常數(shù)2S電樞允許過載系數(shù)1.5（6）額定轉速1430rpm環(huán)境條件:（1）電網(wǎng)額定電壓:380/220V;（2）電網(wǎng)電壓波動:10%;（3）環(huán)境溫度:-40~+40攝氏度;（4）環(huán)境濕度:10~90%.控制系統(tǒng)性能指標: （1）電流超調(diào)量小于等于5%;（2）空載起動到額定轉速時的轉速超調(diào)量小于等于10%;（3）調(diào)速范圍：D＝10;（4）靜差率小于等于0.1。4.3、電流環(huán)的設計（1）確定時間常數(shù)電流反饋系數(shù)設最大允許電流Idm=1.5In，則Idm=1.5*36=54A=8/54=0.148V/A整流裝置滯后時間常數(shù)；電流濾波時間常數(shù)電流環(huán)小時間常數(shù)之和：按小時間常數(shù)近似處理。(和一般都比小得多,可以當作小慣性群近似地看作是一個慣性環(huán)節(jié))。（2）選擇電流調(diào)節(jié)器結構根據(jù)設計要求：，可按典型Ⅰ型設計電流調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的,所以把電流調(diào)節(jié)器設計成PI型的。（3）選擇電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)ACR超前時間常數(shù)；電流環(huán)開環(huán)時間增益;ACR的比例系數(shù)。（4）校驗近似條件電流環(huán)截止頻率。晶閘管裝置傳遞函數(shù)近似條件：,現(xiàn)為，滿足近似條件；2)忽略反電動勢對電流環(huán)影響的條件：，現(xiàn)為，滿足近似條件；3）小時間常數(shù)近似處理條件：，現(xiàn)為，滿足近似條件。電流環(huán)可以達到的動態(tài)指標為：，也滿足設計要求。(5)計算調(diào)節(jié)器電阻和電容取=404.4、速度環(huán)的設計（1）確定時間常數(shù)①電流環(huán)等效時間常數(shù)：；②轉速濾波時間常數(shù)：；③轉速環(huán)小時間常數(shù)近似處理：。（2）選擇轉速調(diào)節(jié)器結構按跟隨和抗擾性能都能較好的原則,在負載擾動點后已經(jīng)有了一個積分環(huán)節(jié),為了實現(xiàn)轉速無靜差,還必須在擾動作用點以前設置一個積分環(huán)節(jié),因此需要Ⅱ由設計要求，轉速調(diào)節(jié)器必須含有積分環(huán)節(jié)，故按典型Ⅱ型系統(tǒng)—選用設計PI調(diào)節(jié)器。典型Ⅱ型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標見附錄表三。（3）選擇調(diào)節(jié)器的參數(shù)轉速開環(huán)增益：；ASR的比例系數(shù)：（4）近似校驗轉速截止頻率為：；①電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件：，滿足條件；②轉速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件：（5）檢驗轉速超調(diào)量當時，,不能滿足要求。按ASR退飽和的情況計算超調(diào)量:，，滿足設計要求。計算調(diào)節(jié)器電阻和電容五、PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)本系統(tǒng)采用一個8位單片機C8051F005做主控制器。以H型雙極性可逆PWM變換器為主回路核心，采用典型的雙閉環(huán)調(diào)速原理組成PWM調(diào)速系統(tǒng)。C8051F005的PCA提供PWM脈沖，給定的速度值、速度反饋值和電流反饋值可以控制PWM脈沖。改變PWM脈沖的占空比可以改變IGBT的輸出電壓，以此來改變直流電動機的速度。由于C8051F005單片機內(nèi)部有模/數(shù)、數(shù)/模轉換模塊，所以直流測速機將速度值轉化為電壓值，然后直接由A/D轉換通道變成數(shù)字量送入單片機，從而實現(xiàn)轉速檢測。電流檢測是通過霍爾效應電流傳感器由A/D轉換通道變成數(shù)字量送入單片機。整流電路采用三相橋式全控整流電路。5.1、PWM變換器圖7是H型雙極性可逆PWM變換器原理圖。它包含有4個IGBT管和4個續(xù)流二極管。4個IGBT管分成兩組，VT1，VT4為一組；VT2，VT3為另一組。同一組的IGBT管同時導通或截止，不同組的IGBT管的導通與截止是不相同的。圖7H型雙極性可逆PWM變換器在每一個PWM周期里，當P3.0的控制信號為高電平時，開關管VT1、VT4導通，此時P3.1的控制信號為低電平，因此VT2、VT3截止；當P3.0的控制信號為低電平時，開關管VT1、VT4截止，此時P3.1的控制信號為高電平，因此VT2、VT3導通。當直流電動機正轉工作時，在每一個PWM周期的正脈沖區(qū)間，VT1、VT4導通，VT2、VT3截止。在每一個PWM周期的負脈沖區(qū)間，VT2、VT3導通，VT1、VT4截止，電流的方向仍然不變，只不過電流幅值的下降速率比不可逆控制系統(tǒng)的要大，因此電流的波動較大。H型雙極式可逆PWM變換器的優(yōu)點如下：（1）電流一定連續(xù)；（2）可使電動機在四象限運行；（3）電動機停止時有微振電流，從而可以消除靜摩擦死區(qū)；（4）低速時，每個開關器件的驅動脈沖仍然比較寬，可以充分保證器件的可靠導通；（5）低速時，平穩(wěn)性好，系統(tǒng)的調(diào)速范圍可達1：20000左右。5.2、整流電路圖8三相橋式全控整流電路原理圖5.3、泵升電路圖9泵升電壓限制電路其中泵升電路電解電容選取C=2000μF；電壓U=450V；VT選取IRGPC50U型號的IGBT管；電阻選取R=20Ω。六、控制電路的設計6.1、單片機本設計選用C8051F005單片機。C8051F005單片機是一種與51系列單片機內(nèi)核兼容的單片機，具有高速、高性能、高集成度等優(yōu)點。它使用Cygnal的CIP-51內(nèi)核，工作在最大系統(tǒng)時鐘頻率為25MHz。以下是對C8051F005單片機片內(nèi)資源的介紹：圖10單片機最小應用系統(tǒng)（1）10/12位多通道輸入模/數(shù)（ADC）；（2）2路12位數(shù)/模轉換器（DAC）；（3）16位可編程定時器/計數(shù)器陣列（PCA），可用于PWM波發(fā)生器等；（4）4個通用16位定時器；（5）32個通用I/O口；（6）32KBFlash內(nèi)部程序存儲器；（7）片內(nèi)看門口定時器、片內(nèi)時鐘源。C8051F005單片機的引腳及其部分電路如圖10所示。6.2、測速電路測速發(fā)電機的輸出電壓通過R2和C1組成的濾波環(huán)節(jié)后，濾去測速發(fā)電機輸出的紋波，使之到達電位器Rw兩端的電壓是穩(wěn)定的直流電壓。調(diào)整Rw的位置，使測速發(fā)電機在最大轉速時，抽頭所獲得的電壓為2.4V，R1用于限流。圖11直流測速發(fā)電機與單片機接口對圖11所示的直流測速發(fā)電機的輸出進行A/D轉換。使用C8051F005的AIN0通道作為測速發(fā)電機的A/D轉換輸入端，使用單片機內(nèi)部2.43V電壓基準通過軟件啟動A/D轉換。6.3、鍵盤電路本系統(tǒng)采用獨立式按鍵電路。獨立式按鍵是指直接用I/O口線與按鍵電路構成的單個按鍵電路。在此形式的按鍵電路中，每個按鍵獨自占用一根I/O口線，I/O口線之間的工作狀態(tài)不會受到影響。在此電路中，按鍵輸入都采用低電平有效，上拉電阻的接入保證了冷按鍵斷開時，I/O口線上有確定的高電平。通過軟件編程實現(xiàn)如下功能：當按下1鍵時，電動機啟動；當按下2鍵時，電動機正轉；當按下3鍵時，電動機反轉；當按下4鍵時，電動機停止；當按下5鍵時，電動機加速；當按下6鍵時，電動機減速。圖12獨立式按鍵電路圖七、雙閉環(huán)可逆直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的仿真使用MATLAB對控制系統(tǒng)進行計算機仿真的主要方法是：以控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為基礎，使用MATLAB的Simulink工具箱，從元件庫中選取所需的元件,連接好原理圖,加上激勵源,然后單擊仿真按鈕即可自動開始,可以同時觀察復雜的模擬信號和數(shù)字信號波形,以及得到電路性能的全部波形。圖13雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真圖仿真結果如下：圖14仿真結果圖仿真結果說明：轉速和電流滿足設計所需的靜、動態(tài)性能指標。

八、結論本設計為雙閉環(huán)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，是以控制電路為核心，采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案，由C8051F005單片機以及H型雙極性可逆PWM變換器構成了PWM信號的產(chǎn)生和驅動。其中C8051F005產(chǎn)生的脈寬調(diào)制信號作為IGBT的驅動信號。雙閉環(huán)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，具有調(diào)速簡單、調(diào)速范圍大、精度高、速度平穩(wěn)、電流脈動小、電機溫升低等優(yōu)點，使調(diào)速各項性能指標大為提高。設計過程中，我發(fā)現(xiàn)自己對于輔助電路、總體電路認識不足，很多方面都不甚了解，很多都是直接查找資料，慢慢地、一點點地整合，最后做出不是很滿意的報告。在參數(shù)計算方面，書上有現(xiàn)成的設計舉例，而對于各種器件型號的選擇只能依靠查詢資料補充。通過這次課程設計讓我了解到了，沒有什么是一蹴而就的，我認為我的積累還是不夠，所以做這個設計很吃力，所以自己還應充實自己。附錄附錄A表一典型Ⅰ型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能指標與參數(shù)的關系（KT=0.5）表二典型Ⅱ型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標附錄B系統(tǒng)硬件原理圖參考文獻[1]王曉明。電動機的單片機控制(第二版)[M]。北京:北京航空航天大學出版社,2007.8[2]陳伯時。電力拖動自動控制系統(tǒng)——運動控制系統(tǒng)。北京：機械工業(yè)出版社，2007[3]王離九。電力拖動自動控制系統(tǒng)。武漢：華中理工大學出版社，1991[4]周淵深。交直流調(diào)速系統(tǒng)與MATLAB仿真。中國電力出版社,2003[5]王福永。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)器的設計[J]。蘇州絲綢工學院學報。2008-10-21(5):35-39[6]王果、朱大鵬。直流電機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的工程設計方法仿真。蘭州交通大學,2000.5[7]張柳芳、王彥輝。速度和電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設計。新探平頂山師專,2000.5基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數(shù)字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機的倒立擺控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)單片機嵌入式以太網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)基于51單片機的嵌入式Internet系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)單片機監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機上的應用MSP430單片機在智能水表系統(tǒng)上的研究與應用基