直流电机双闭环调速控制系统设计说明

摘要近年来，自动化控制系统在各行业中得到了广泛的应用和进展，而直流调速系统作为电力拖动系统的主要方式之一，在现代化生产中起着十分重要的作用。随着微电子技术的不断进展，计算机在调速系统中的应用使控制系统得到简化，体积减小，可靠性提高，而且各种经典和智能算法也都分别在调速系统中得到了灵活的应用，以此来达到最优控制效果。 以单片机为控制核心的数字直流调速系统有着许多优点：由于速度给定和测速采纳了数字化，能够在很宽的围高精度测速，所以扩大了调速的围，提高了测速控制系统的精度；由于硬件的高度集成化，所以使得零部件数量大大减少；由于很多功能都是由软件实现的，使硬件得以简化，因此故障率小；单片机以数字信号工作，控制方法灵活便捷，抗干扰能力较强。 本论文在直流调速系统理论讨论的基础上，以 80C196KC 单片机为控制核心，对双闭环直流调速系统中的转速调节器采了用 PID 控制算法、电流调节器采纳了 PI 算法，设计了一套全数字直流电机闭环调速系统。并且介绍了直流电机调速系统的功能和特性，分析了双闭环 PID控制的调速系统的数学模型，确定了电流环和转速环的比例和积分系数。此外，本次设计采纳了数字式速度给定和数字式测速方法，大大提高了速度控制的精度。关键词：直流电动机；调速；PID 控制；双闭环目录摘要I目录II1 设计任务：11.1 技术数据11.2 要求完成的任务12 直流电机双闭环系统的组成12.1 双闭环系统总体原理结构方案设计12.2 双闭环系统各组成部分电路方案设计22.2.1 晶闸管整流电路与保护电路22.2.2 触发控制电路42.2.3 系统给定62.2.4 检测电路62.2.5 调节器的选择83.1 电流调节器133.2 转速调节器154 参考文献155 附录151 设计任务：1.1 技术数据（1）用线性集成电路运算 放大器作为调节器的转速、电流无静差直流控制系统，主电路由晶闸管可控整流电路供电的V-M系统电动机：额定数据 40KW,220V,210A,1000r/min,电枢电阻Ra=0.5Ω,Rrec=0.8,Ks=40 飞轮转矩:Kgm*m=7.0, 过载倍数1.5晶闸管可控整流电路：三相桥式整流电路，整流变压器Y/Y连接，二次测线电压U2l=230VV-M系统电枢回路总电阻：R=1Ω测速发电机：永磁式，额定数据23.1W,110V,0.21A,1900r/min（2）稳态性能指标 生产机械要求调速围: D=10；静态率: s%≤5% （3）动态性能指标起动超调量:σn %≤15% σ %≤5%扰动产生的动态偏差:(n-n)/n *100%≤10% ;恢复时间: t ≤0.5s （4）对起动、停...