双闭环调速系统论文

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1、东南大学自动化学院课程设计课程名称：双闭环数字调速系统的设计院（系）：自动化学院专业：自动化专业组长：姓名：任培雄学号：08008110小组成员：姓名：蒋鑫源学号：08008109姓名：缪友坚学号：08008114姓名：李文昊学号：08008219姓名：赵阳学号：08008411摘要双闭环直流电机调速系统在结构上有两个闭环：内环为电流环，在控制中起“粗调”作用，其输出送执行器；外环为转速环，用来完成“细调”任务，其输出作为电流环输入。该系统由Atmel89S52控制器模块、键盘输入模块、LCD显示模块、电流检测模块、转速检测模块和D/A转换模块组成。控制器部分采用具有监控功能的ma

2、x813芯片，配合软件可以很好地预防程序跑飞，保证控制系统的安全稳定性；键盘输入部分由4*4按键配以具有串行接口的HD7279A，可以解决键码并行输入所带来的连线繁冗问题；显示使用LCD1602液晶屏，使显示更加人性化；DA转换采用DAC0832，使其工作在单缓冲方式下，提高D/A数据吞吐量。系统转速测量借用实验箱上的霍尔传感器，传感器输出信号经过光耦隔离和比较电路，作为测量值输入到单片机进行运算，软件部分采用分段控制，在转速差值的不同区域给不同的输出。采用ACS712芯片对电枢回路电流进行测量，将测量值经过TLC549A/D转换器送入单片机，作为电流反馈量，本文采用电流截止负反馈

3、。关键字：单片机，转速环，电流环，霍尔传感器，A/D，D/A一、双闭环直流调速系统电路原理随着调速系统的不断发展和应用，传统的采用PI调节器的单闭环调速系统既能实现转速的无静差调节，又能较快的动态响应，能满足一般生产机械的调速要求。为了提高生产率，要求尽量缩短起动、制动、反转过渡过程的时间，最好的办法是在过渡过程中始终保持电流（即动态转矩）为允许的最大值，使系统尽最大可能加速起动，达到稳态转速后，又让电流立即降低，进入转矩与负载相平衡的稳态运行。要实现上述要求，其唯一的途径就是采用电流负反馈控制方法，即采用速度、电流双闭环的调速系统来实现。在电流控制回路中设置一个调节器，专门用于调

4、节电流量，从而在调速系统中设置了转速和电流两个调节器，形成转速、电流双闭环调速控制，二者之间实现串级连接。图1双闭环直流调速系统电路原理图上图为转速、电流双闭环直流调速系统的原理图。图中两个调节器ASR和ACR分别为转速调节器和电流调节器，二者串级连接，即把转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。电流环在内，称之为内环；转速环在外，称之为外环。两个调节器输出都带有限幅，ASR的输出限幅值决定了电流调节器ACR的给定电压最大值，对应电机的最大电流；电流调节器ACR输出限幅电压限制了整流器输出最大电压值，即限制晶闸管最小触发角。双闭环直流

5、调速系统动态结构图如图2所示：图2双闭环直流调速系统动态结构图图中和分别表示转速调节器和电流调节器的传递函数。如果采用PI调节器，则有：根据设计要求，本系统设计为全数字式控制方式，因此要求微型计算机完成：电流环控制器运算、速度环控制器运算，以及与它们相应的反馈信号的采样和数字信号处理。二、各模块电路2.1单片机控制模块单片机最小系统除了单片机芯片、外部晶振和电源与地间的去耦电容，还有复位电路。本系统的单片机复位电路使用具有监控电路的Max813微处理芯片，该芯片具有4个功能：具有独立的看门狗计时器，如果看门狗输入在1.6s内无变化，就会产生看门狗输出；掉电或电源电压低于1.25V时

6、，产生掉电输出；上电时能自动产生200ms宽的复位脉冲；具有人工复位功能，当人工复位端输入低电平时，产生复位信号输出。软件中要时常喂狗，以保证程序正常运行，使是系统更加安全稳定。2.2显示模块系统中显示部分使用LCD1602液晶屏，采用标准14脚接口，其中包括8根数据线(D0-D7)，三根控制线（Rs,Rw,E）电源地，电源以及液晶驱动电压引脚(VCC,BL+,BL-)。1602的RAM地址映射及标准字库表如下图，其中第一行地址为80H,第二行为80H+40H.初始化指令：写指令38H：显示模式设置；写指令01H：显示清屏；写指令06H：显示光标移动设置；写指令0CH：显示开及光标

7、设置；2.3按键输入模块本系统的设定值输入采用4*4按键，按键的行列分别于HD7279A的段驱动输出与数字驱动输出相连。对于HD7279A芯片：l6号脚CS为片选输入端，当为低电平时，可向芯片发送指令及读取键盘数据；l8号脚DATA为串行数据输入输出端，当芯片接受指令时，此引脚为输入端；当读取键盘数据时，此引脚在“读”指令最后一个时钟的下降沿变为输出端；l9号脚KEY为按键有效输出端，平时为高电平，当检测到有效按键时，此引脚变为低电平。常用指令：复位（清除）指令A4H