直流调速的数字控制

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1、第3章直流调速系统的数字控制问题的提出-IdLUd0Un+--+-UiACR1/RTls+1RTmsU*iUcKsTss+1Id1Ce+ET0is+11T0is+1ASR1T0ns+1T0ns+1U*nn优点：物理概念清晰；控制信号流向直观。缺点：控制规律体现在硬件电路上，线路复杂、通用性差；控制效果受到器件的性能、温度等因素的影响。模拟系统的优、缺点：微型计算机数字控制2微型计算机系统基本组成框图3硬件电路标准化程度高，不受器件温度漂移的影响；进行逻辑判断和复杂运算，实现不同于一般线性调节的控制规律；控制软件

2、更改灵活方便；具有信息存储、数据通信和故障诊断等功能。由于计算机只能处理数字信号，因此，与模拟控制系统相比，微机数字控制系统的主要特点是离散化和数字化：4离散化：为了把模拟的连续信号输入计算机，必须首先在具有一定周期的采样时刻对它们进行实时采样，形成一连串的脉冲信号，即离散的模拟信号，这就是离散化。----时间上不连续Otf(t)原信号Onf(nT)1234…采样5采样后得到的离散信号本质上还是模拟信号，还须经过数字量化，即用一组数码（如二进制码）来逼近离散模拟信号的幅值，将它转换成数字信号，这就是数字化。----量

3、值上不连续数字化OnN(nT)数字化：6离散化和数字化的负面效应（1）A/D转换的量化误差：模拟信号可以有无穷多的数值，而数码总是有限的，用数码来逼近模拟信号是近似的，会产生量化误差，影响控制精度和平滑性。（2）D/A转换的滞后效应：经过计算机运算和处理后输出的数字信号必须由数模转换器D/A和保持器将它转换为连续的模拟量，再经放大后驱动被控对象。但是，保持器会提高控制系统传递函数分母的阶次，使系统的稳定裕量减小，甚至会破坏系统的稳定性。71.数字量化量化的原则是：在保证不溢出的前提下，精度越高越好。用存储系数K显示量

4、化的精度，其定义为：微机数字控制系统中的存储系数相当于模拟控制系统中的反馈系数。82采样频率的选择Shannon采样定理:采样频率fsam应不小于信号最高频率fmax的2倍，即fsam≥2fmax。但fmax很难确定，一般如下确定：或用采样角频率sam其中：Tmin为控制对象的最小时间常数。c为系统的截止频率。93微机数字控制系统的输入与输出变量数字控制系统输入输出量，可以是模拟量，也可以是数字量。模拟输入量必须经过A/D转换为数字量，而模拟输出量必须经过D/A转换才能得到。数字量是量化了的模拟量，可以直接参加运

5、算。10系统给定a)模拟给定b)数字给定图3-1模拟给定和数字给定11状态检测状态量检测的作用：构成反馈控制，保护和故障诊断信息的来源。如：1）转速检测：如用测速发电机、光电编码器、电磁脉冲测速器等。2）电流和电压检测：电流互感器、电位器等。12输出变量用开关量直接控制功率器件的通断，也可以用经D/A转换得到的模拟量去控制功率变换器。极性转换说明13第一节微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件数字控制直流调速系统的组成方式大致可分为三种：1.数模混合控制系统2.数字电路控制系统3.计算机控制系统141.数模混合控

6、制系统U*nUnU*iUcUi-数字电路~--152.数字电路控制系统数字电路主电路--~U*nUnU*iUiUc163.计算机控制系统主电路微机控制电路-~U*nUnUiU*iUc17一、微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件结构微机数字控制双闭环直流调速系统硬件结构如图所示，系统由以下部分组成主电路检测电路控制电路给定电路显示电路18微机数字控制双闭环直流PWM调速系统硬件结构图19二、微机数字控制双闭环直流调速系统的软件框图微机数字控制系统的控制规律是靠软件来实现的，所有的硬件也必须由软件实施管理。微机数字控制

7、双闭环直流调速系统的软件有：主程序初始化子程序中断服务子程序等。20图3-5主程序框图图3-6初始化子程序框图21图3-7转速调节中断服务子程序框图图3-8电流调节中断服务子程序框图图3-9故障保护中断服务子程序框图221、数字测速指标（1）分辩率：设被测转速由n1变为n2时，引起测量计数值改变了一个字，则测速装置的分辩率定义为Q=n2–n1（转/分）Q越小，测速装置的分辩能力越强；Q越小，系统控制精度越高。三、数字测速23（2）测速精度测速精度是指测速装置对实际转速测量的精确程度，常用测量值与实际值的相对误差来表示

8、，即测量误差越小，测速精度越高，系统控制精度越高。的大小取决于测速元件的制造精度和测速方法。（3-7）24（3）检测时间Tc：检测时间是指两次转速采样之间的时间间隔。检测时间对系统的控制性能有很大影响。检测时间越短，系统响应越快，对改善系统性能越有利。25光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。2数字测速方法光电式旋转编码器增量式编码器：在