电力拖动自动控制系统(陈伯时)ppt3-1-2直流调速系统的数字控制讲解学习.ppt

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1、电力拖动自动控制系统(陈伯时)ppt3-1-2直流调速系统的数字控制学习要点：1.介绍：离散化、数字化；2.数字量化和采样频率选择；3.控制系统的输入、输出变量;4. 介绍数字控制双闭环直流调速系统的硬件电路和软件。重点：数字控制双闭环直流调速系统的硬件电路和软件的结构。2模拟系统的优、缺点优点: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。33.1微型计算机数字控制的主要特点硬件电路标准化程度高，不受器件温度漂移的影

2、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，……控制软件更改灵活方便。具有信息存储、数据通信和故障诊断等功能。4微机数字控制系统的主要特点是离散化和数字化。离散化和数字化5Otf(t)原信号Onf(nT)1234…采样离散化对模拟的连续信号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。6数字化离散信号经保持器保持后，还须经过数字量化，即用一组数码（如二进制码）来逼近离散的模拟信号。保持OnN(nT)Na(nT)（电压）Nd(nT)（数码）7离散化和数字化的负面效应离

3、散化:时间上的不连续性；数字化:量值上的不连续性。负面效应：A/D转换的量化误差，影响控制精度和平滑性。D/A转换的滞后效应，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。83.1.1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。存储系数显示量化的精度，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。93.1.2采样频率的选择Shannon采样定理:fsam应不小于信号最高频率fmax的2倍，即fsam≥2fmax这样，经采样及保持后

4、，原信号的频谱不发生明显的畸变，系统保持原有的性能。10采样频率实际系统中信号的最高频率很难确定，尤其对非周期性信号（系统的过渡过程），其频谱为0至∞的连续函数，最高频率理论上为无穷大。因此，难以直接用采样定理来确定系统的采样频率。11系统采样频率的确定在一般情况下，可以令采样周期Tmin为控制对象的最小时间常数。或用采样角频率samc为控制系统的截止频率。123.1.3微机数字控制系统的输入与输出变量可以是模拟量，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

5、/A转换才能得到。►数字量是量化了的模拟量，可以直接参加运算。13(1).系统给定a)模拟给定b)数字给定14(2).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。1）转速检测：模拟和数字检测方法。2）电流和电压检测：一般需要A/D转换。15转速检测转速检测有模拟和数字两种检测方法：（1）模拟测速一般采用测速发电机，其输出电压不仅表示了转速的大小，还包含了转速的方向，在调速系统中（尤其在可逆系统中），转速的方向也是不可缺少的。因此必须经过适当的变换，将双极性的电压信号转换为单极

6、性电压信号，经A/D转换后得到的数字量送入微机。（2）对于要求精度高、调速范围大的系统，往往需要采用旋转编码器测速，即数字测速。16测速基本方式17极性转换多数状态量为双极性（大小和方向），A/D转换电路一般是单极性的，必须进行极性转换。经A/D转换后得到以偏移码表示的数字量，再用软件将偏移码变换为原码或补码。18原码、补码和偏移码实际值原码补码偏移码1277FH7FHFFH……………………000H00H80H……………………-127FFH81H01H-12880H00H19(3).输出变量可以用

7、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。203.2微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件3.2.0系统组成方式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.微型计算机控制系统211).数模混合控制系统U*nUnU*iUcUi-数字电路~--功率放大电路22数模混合控制系统特点：转速采用模拟调节器，也可采用数字调节器；电流调节器采用数字调节器；脉冲触发装置则采用模拟电路。232).数字电路控制系统数字电路主电路

8、-~Uc特点：除主电路和功放电路外，转速、电流调节器，以及脉冲触发装置等全部由数字电路组成243).微机数字控制系统主电路微机控制电路-~U*nUnUiU*iUc25在数字装置中，由计算机软硬件实现其功能，即为计算机控制系统。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263.2.1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系统组成：主电路检测电路控制电路给定与显示电路