ACS双闭环控制应用
双闭环直流电动机数字调速系统
摘要转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。
用单片机取代模拟触发器、电流调节器、速度调节器及逻辑切换等硬件。
介绍了一台3KW直流电动机与8051单片机构成的数字化直流调速系统。
根据晶闸管的特性，通过调节控制角α大小来调节电压。
基于设计题目，直流电动机调速控制器。
选用了转速、电流双闭环调速控制电路。
在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电。
系统实现了电流与转速双闭环的恒速调节，具有结构简单、控制精度高、成本低、易推广等特点。
关键词：8051单片机；双闭环；直流调速系统；数字化AbstractSpeed and current double closed-loop D.C governor system is a D.C speed controlled system which has fairly good performance and the most extensive apply. The paper stated a digital DC speed control system composed by 3kw DC motor and 8051 single-chip computer, which had the characteristic that the analog trigger, current regulator, rotation regulator, logical handoff and other devices were replaced by single-chip computer. Based on the characteristic of thyristor,it adjusts voltage by regulating the trigger angle “α” of SCR. In paper, D.C motor speed controller is using of current and speed double closed-loop speed control circuit. The energy of power circuit is supplied of three-phase full-bridge controlled rectifier. The result of real time control indicated that the digital DC speed control system realized the constant speed adjustability of the double closed-loop of electric current and rotate speed. This system also had the specialties such as simple structure, high control accuracy, low cost and easiness to be spread.Key Words: 8051 single-chip computer; Double closed-loop; DC speed control system; digital目录ABSTRACT (I)一、设计目的及要求 (1)1.1课程设计的目的 (1)1.2课程设计的预备知识 (1)1.3课程设计要求 (1)1.4设计内容及要求 (1)二、系统总体方案设计 (2)2.1双闭环直流电动机数字调速系统原理 (2)三、主电路设计 (3)3.1主电路 (3)3.1.1限流电阻 (4)3.1.2泵升电压限制 (4)3.2主电路参数计算和元件选择 (4)3.2.1整流二极管的选择 (4)3.2.2绝缘栅双极晶体管的选择 (5)3.3调节器参数设计 (5)3.3.1系统设计的一般原则 (5)3.3.2电流环的参数设计 (6)3.3.3转速环的参数设计 (7)3.4数字控制器PI增量式算法及程序 (7)四、控制回路 (9)4.1PWM控制电路 (9)4.2PWM功率放大驱动电路设计 (10)五、单片机小系统设计 (12)5.1 键盘、显示接口 (12)5.2 A\D转换芯片 (12)5.3 光电编码盘 (12)六、调速系统的软件设计 (13)6．1调速系统总体设计模块 (13)6.2主程序、中断子程序和定时模块 (14)七、课程设计心得体会 (17)参考文献 (17)一、设计目的及要求1.1 课程设计的目的计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它不仅需要微型机控制理论、程序设计方面的基础知识，而且还需要具备一定的生产工艺知识。
异步电机的双闭环控制
电机电子系统计算机控制与仿真学院：信息工程学院专业班级：电机与电器学生姓名：仪轩杏学号： 406107016001指导老师：张景明异步电机的双闭环控制引言矢量控制是目前交流电机的先进控制方式， 一般将含有矢量变换的交流电机 控制都称之为矢量控制， 实际上只有建立在等效直流机模型上， 并按转子磁场准 确定向的控制，电机才能获得最优的动态性能。
2 基本原理矢量控制的基本思路是以产生相同的旋转磁动势为准则， 将异步电机在静止 三相坐标系上的定子交流电流通过坐标变换等效成同步旋转坐标系上的直流电 流，分别加以控制，以达到直流电机的控制效果。
异步电机在两相同步旋转坐标系上的数学模型为：Te n p L m i st i sm i sm i rt当两相同步旋转坐标系按转子磁链定向时，应有 rm r , rt 0，即得其中， w e 为同步转速， w r 为转子角频率， w s 为转差角速度， T r 为转子时间 常数，n p 为极对数， R s 、R r 为定子、转子电阻， L s 、L r 、L m 为定子、转子电感及 定转子之间的互感， p 为微分算子， ψr 为转子磁链。
usmR s pL se L s pL m e Lmuste L s R s pL se L m pL m urmpL me LmR r pL rs L r urts1L mpL ms1L rR r pL rsm strmrtL m 0 TenpL mLri stLm1 pT r L mT r rismists0 Lm0 i smL m 0 L r i stirm i rt i smist irmi rt0 L s 0 L m3系统原理带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统的电气原理如图 1 所示。
在图 1 中，主电路采用了电流滞环控制型逆变器。
在控制电路中，在转速环后增加了转矩控制内环，转速调节器ASR的输出是转矩调节器ATR的给定Te*，而转矩的反馈信号Te，则通过矢量控制方程计算得到的。
基于双闭环控制的直流电机调速系统设计
2 双闭环调速系统的工作原理
2.1 直流电动机............................................................................................................. 5 2.2 双闭环调速系统的组成......................................................................................... 6 2.3 双闭环调速系统的工作原理................................................................................. 6 2.4 直流电动机的起动与调速..................................................................................... 7 2.4.1 直流电动机的起动............................................................................................. 7 2.4.2 直流电动机速度的调节..................................................................................... 8
[1]
。根据引回的反馈量的性质可大致分为电压反馈，电流反馈，转速反馈等。在
双闭环系统中，习惯采用电流、转速闭环控制。采用双闭控制调速系统可以做到 无差调节，且性能优越，尤其在很多高精尖技术中运用广范，这使得对它的研究 具有很高的现实意义。 本文首先论述直流调速系统的现状和背景，讨论研究该系统的重要意义，然 后，对双闭环调速系统进行理论分析，最后，在理论研究的基础上，根据要求的 数据参数，设计出合理的双闭环直流调速系统。理论上完成系统设计后，将对所 设计的系统进行 MATLAB 仿真，得出仿真结果，并分析所得结果与理论值的异 同，找出系统中不合理的环节和参数，进行校正和必要的处速系统与其它 调速系统（开环调速系统和单闭环调速系统）进行比较。
运动控制系统课程设计_双闭环PWM双极式直流调速系统的工程设计及仿真
I
双闭环 PWM 双极式直流调速系统的工程及仿真
1. 绪 论
1.1 课题概述
在现代化的工业生产过程中，几乎无处不使用电力传动装置，生产工艺、 产品质量的要求不断提高和产量的增长，使得越来越多的生产机械要求能实现 自动调速。对可调速的传动系统，可分为直流调速和交流调速。直流电动机具 有优良的调速特性，调速平滑、方便，易于在大范围内平滑调速，过载能力大， 能承受频繁的冲击负载，可实现频繁地无级快速启动与制动和反转，能满足生 产过程自动化系统中各种不同的特殊运行要求，至今在金属切削机床、造纸机 等需要高性能可控电力拖动的领域仍有广泛的应用，到目前为止是调速系统的 主要形式。
3.5 锯齿波信号产生电路 ....................................................................................15 3.6 基于 EXB841 驱动电路设计 ....................................................................16 4. 系统参数的计算 .........................................................................................................19 4.1 电流调节器的设计 .........................................................................................19 4.2 转速调节器的设计 .........................................................................................21 5. 利用 MATLAB 建模并对所设计的系统进行仿真 .................................25 5.1 MATLAB 简要介绍.........................................................................................25 5.2 双闭环调速系统仿真模型图 ....................................................................26 总 结 .....................................................................................................................................28 参考文献 ................................................................................................................................29
开关电源中的比较常见的双重环路及其应用
开关电源中的比较常见的双重环路及其应用
开关电源中的比较常见的双重环路及其应用
工程师都知道，开关电源中离不开环路设计。
环路影响到开关电源的诸多性能指标，譬如输出纹波，动态特性，稳定性，保护特性等。
这篇文章将从下面四个方面讲一讲开关电源中的比较常见的双重环路及其应用：
1.单电压环与单电流环
2.电压环和电流环的双环竞争
3.电压外环电流内环
4.两种双环控制在车载电源产品中的应用
一、单电压环与单电流环
闭环就是通过对被控制变量进行负反馈与设定值进行比较，得到他们之间的偏差，然后通过控制偏差，来实现被控变量稳定在设定值附近。
生活中最常见的一个负反馈闭环就是骑自行车，如果我们想走一条直线，而实际往左偏了，就会将车把手往右调整，如果往右偏了，就往左调整。
最后肯定稳定在这条想走的路线的附近。
如果自行车整个过程一直都是向左偏离一个角度，这个就是静差，也叫稳态误差。
如果自行车稳定在设定路线的左右偏差一点，这个就是误差摆幅，有些场景下也叫纹波峰峰值。
车辆一直行使在设定路线附近，而且偏差小，遇到紧急避让的情况下（动态扰动）也绝不摔倒——这就是好的环路设计。
在比较简单的开关电源中，只需要一个单闭环就可以实现产品的恒压或者恒流输出。
对于恒压源，只需要控制输出电压稳定，对于恒流源只需要控制输出电流稳定。
这里通过最常见的buck电路的单电压闭环和单电流闭环来来分析一下。
以最常见的PI控制作为补偿控制环节。
1）其电压单环的控制闭环框图如下：其中Kadc为采样及反馈环节，Plant。
双闭环控制模式在海洋石油企业安全管理中的应用
一
２ ０ 第１ 石１ 化 ３备 ０ 与 工卷 油年 设
双 闭环控 制模 式在海洋石 油企业 安全管理 中的应用
庄涛，马庆坤 ，吴航舟，杨 雨波
（ 中国石油集团海洋公司天津 分公司， 天津 ３ ０ ５ ） ０ ４ ０
［ 摘 要］ 本文把 工业过程控制 中的闭环控 制理论 引入现代企业安全管理过程控制 中，通过实例分析 ，阐述 了双闭环控 制模 式在海 洋石油企业安全管理 中的具体应用 ，该模 式可加 强海洋石油开发企业安全风 险控制 能力，提 高安全管理水平 ，有效
２管 理 过 程 和控 制形 式
２１ ．闭环 控制 模式 闭环 控 制模 式 ， 即任 务 目标 预 期制 定 后 ， 由 施 控 者 发 出 ，受 控 者 负 责执 行 ，完 成任 务 目标 。 在 任 务完 成 的过 程 中有 非常 完 善 的 自我管 理 过 程 控 制 ，有 信 息 反 馈 回路 ，可 以很 好 地 让施 控 者 及 时采 取必 要措施 来保证 既 定 目标 的实现 。
一 ９一 ５
任 务过程 中施 控者 （ 甲方 ） 、受控者 （ Ａ油轮 ） 和 信 息 反 馈环 节 都 没有 起 到 应 有 的作 用 ，没 有 形 成 闭环 管理 ，是导 致这起 事 故 的主要 原 因。
一
２２双 闭环 控制 模式 ． 仍 以上 例 进 行 分 析 。在 该 起 事故 中 ： 首 先 ， 现场管理者 （ 甲方 ）发 出 的错 误 指 令 没 有 被及 时 制 止 ；第 二 ，Ｂ 台和Ａ油 轮 、Ｂ平 台和 甲方 的信 平
巴 西 Ｐ ３ 半 潜 式 采 油 平 台 爆 炸 、墨 西 哥 湾 深 海 ．６ ＭＣ２ ２ ５ 油井 爆 炸 漏 油事 故 等 。事 故 起 因主 要 是 人 为 因 素 。这 都 显 示 出海 洋 石 油 开 发 安全 生 产 管 理
运动控制系统双闭环直流调速系统
运动控制课程设计任务书题目：双闭环直流调速系统设计使用班级：电气081、082设计内容已知电机参数为：PN=500kW，UN=750V，IN=760A，nN=375r/min，Ce=1.82V.min/r,电枢回路总电阻R=0.14Ω，允许过载倍数λ=1.5，触发整流环节Ks=75，Tl=0.031s，Tm=0.112s，调节器输入输出最大电压为10V，设计双闭环调速系统，达到最理想的调速性能。
主要设计内容包括：1、ACR、ASR调节器类型选择与参数计算。
2、系统建模与仿真。
3、调节器电路设计。
4、主电路设计。
5、反馈电路设计。
6、触发电路设计。
7、故障处理电路设计。
设计步骤一、总体方案设计二、参数初步计算。
三、控制系统的建模和MALAB仿真四、根据仿真结果调整参数五、主电路及控制电路设计六、编写课程设计说明书，绘制完整的系统电路图（A3 幅面）。
课程设计说明书要求1 ．课程设计说明书应书写认真．字迹工稚，论文格式参考国家正式出版的书籍和论文编排。
2 ．论理正确、逻辑性强、文理通顾、层次分明、表达确切，并提出自己的见解和观点。
3 ．课程设计说明书应有目录、摘要、序言、主干内容（按章节编写）、主要结论和参考书，附录应有系统方枢图和电路原理图。
4 ．课程设计说明书应包括按上述设计步骤进行设计的分析和思考内容和引用的相关知识摘要I摘要双闭环（转速环、电流环）直流调速系统是一种当前应用广泛，经济，适用的电力传动系统。
它具有动态响应快、抗干扰能力强的优点。
直流双闭环调速系统中设置了两个调节器, 即转速调节器(ASR)和电流调节器(ACR), 分别调节转速和电流。
可实现频繁的无级快速起动、制动和反转;能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求，历来是自动控制系统的主要执行元件，在轧钢及其辅助机械、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、大型起重机、金属切削机床、造纸机、纺织机械等领域中得到了广泛的应用。
换向器是直流电机的主要薄弱环节,它使直流电机的单机容量、过载能力、最高电压、最高转速等重要指标都受到限制,也给直流电机的制造和维护添了不少麻烦。
双闭环三相异步电动机调压调速心得体会
双闭环三相异步电动机调压调速心得体会
双闭环三相异步电动机调压调速是一种常见的控制技术，用于实现电动机的精确调节和控制。
通过对电动机的调压和调速，可以在不同的负载和工况下实现电动机的高效运行。
在实践中，我总结了一些关键的心得体会：
1. 理论基础：熟悉电动机的基本原理和工作特性是掌握调压调速技术的前提。
了解电动机的构造、转矩特性、绕组和定子的连接，可以更好地理解调压调速的原理和实现方式。
2. 控制策略：在双闭环控制中，内环控制是电流控制，外环控制是速度或转矩控制。
合理选择控制策略和参数调节方法，可以实现电动机的稳定运行和响应速度的提高。
3. 传感器选择：准确感知电动机的状态是实现调压调速的前提。
选择合适的传感器（如电流传感器、速度传感器）能够提供准确的反馈信号，为控制系统提供准确的输入。
4. 控制器设计：根据系统需求和控制策略选择合适的控制器。
PID控制器是常用的控制器类型，但根据实际情况可能需要采用其他控制算法。
5. 运行监测：定期对电动机进行运行监测，观察调压调速系统的性能和稳定性，及时发现和解决问题，确保电动机的正常运行。
需要注意的是，实施调压调速技术时，应遵守相关的安全操作规程，确保工作环境安全，避免事故发生。
V-M双闭环直流可逆调速系统设计
目录摘要 (1)1设计任务及要求 (2)1.1设计任务 (2)1.2设计要求 (3)2双闭环调速系统的总体设计 (4)3主电路的设计 (5)3.1主电路电气原理图及其说明 (6)3.2平波电抗器参数的计算 (6)3.3 变压器参数的计算 (7)3.4晶闸管元件参数的计算 (8)3.5保护电路 (8)4电流调节器的设计 (9)4.1电流环结构框图的化简 (9)4.2电流环参数的计算 (10)4.2.1确定时间常数 (10)4.2.2电流调节器结构的选择 (10)4.2.3计算电流调节器的参数 (11)4.2.4校验近似条件 (11)4.2.5计算调节器的电阻和电容 (12)5转速调节器的设计 (14)5.1转速环结构框图的化简 (14)5.2转速环参数的计算 (15)5.2.1确定时间常数 (15)5.2.2转速调节器结构的选择 (15)5.2.3转速调节器参数的计算 (16)5.2.4校验近似条件 (16)5.2.5计算调节器的电阻和电容 (16)5.2.6校核转速超调量 (17)6控制及驱动电路设计 (18)7电气原理总图 (19)8总结与体会 (20)参考文献 (21)1.1设计任务设计V-M双闭环直流可逆调速系统1)技术数据：1．电动机: Pnom＝60 kW，Unom＝220 V，Inom＝305 A，nnom ＝1000 rpm，Ra＝0.06 Ω，Idmax＝400 A，极对数 2P＝4，工作方式：快速无补偿。
2．主电路: 总电阻R＝0.18 Ω，电磁时间常数Tl＝0.012 s，机电时间常数 Tm＝0.12 s，晶闸管装置放大倍数 Ks＝30。
3．测速发电机: Pnom＝23.1 W，Unom＝110 V，Inom＝0.12 A，nnom＝1900 rpm。
2)技术指标1．实现无级调速。
2．动态指标：电流超调量σi%≤5；起动到额定转速时的转速超调量σn%≤10 % 。
3．静态指标: 调速范围D≥45 , 静差率s ≤5 %3) 根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图4) 调速系统主电路元部件的确定及其参数计算（包括有变压器、电力电子器件、平波电抗器与保护电路等）5) 动态设计计算：根据技术要求，对系统进行动态校正，确定ASR调节器与ACR调节器的结构型式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求6) 绘制V-M双闭环直流可逆调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图）1.2设计要求1．设计主电路:（1）确定主电路整流电路的形式。
磁悬浮减振器的双闭环控制策略研究
Ｚ Ｕ Ｚ ｅｘｏｇ ，Ｑ ｏ ｇｉ ＨＯ ｈ ｎ ｉ Ｕ Ｙ ｎｙｎ ，ＷＡ Ｇ Ｙ ｅａ ｇ ｎ Ｎ ｕ ｇｎ
（ ． ｏ ｅｅｏ ｌｃ ｉａ ａｄＩｆｒ ｔ ｎＥ ｇ ｅｒ ｇ ｅ ｕ ｎｖｒ ｔ，Ｊ ｉ Ｊ ｉ １２ １ ，Ｃ ｉａ １ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｅｔｃｌ ｎ ｏｍａ ｏ ｎｉ ｅ ｎ ，Ｂ ｉ ａＵ ｉｅ ｉ Ｅ ｒ ｎ ｉ ｎ ｉ ｈ ｓ ｙ ｉｎ ｉｎ ３ ０ ３ ｈｎ ； ｌ ｌ
ｅｃ ｆ ｏ － ｏｅｉ ｙａ ｃ ｄｕｃｒ ｉｔ，ａｄｔｅｉａｃｒｔ ｃａａｔ ｓ ｃ ｆｈ ｏｅ，ｗｔ ｔｅａｔ ｄｓ ｒａ ｃ ｊｃ ｏ ｏ— ｎｅｏ ｎｍ ｄｌ ｇｄｎｍｉａ ｎｅｔ ｎ ｎ ｎ ｎ ａ ｙ ｎ ｃｕａｅ ｈｒｃ ｒ ｔ ｅｍ ｄ ｌ ｉ ｏ ｉｕｂｎ ｅ ｅｔ ｎｃｎ ｈ ｎ ｅ ｉｏｔ ｉ ｈｈ ｕ — ｔ ｅ ｒ ｉ
２１ ０ ２年 ７月
机床与液压
ＭＡＣＨＩ ＮＥ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩ ＣＳ
Ｊ １２ ２ ｕ ． ０１
Ｖｏ． ０ Ｎｏ １ １４ ． ３
第４ Ｏ卷 第 １ ３期 Ｄ ： ０ ３ ６ ／ ．ｓｎ １０ ＯＩ １ ． ９ ９ ｊ ｉ ． ０ １—３ ８ ． ０ ２ １ ． ０ ｓ ８ １２ １．３ ０ ３
磁 悬 浮减 振 器 的双 闭环 控制 策略 研 究
周 振 雄 ，曲永 印 ，王悦 刚
（．北 华大 学 电气信 息 工程 学院 ，吉林 吉林 １２ １ ；２ １ ３０３ ．中油 吉林 化 建工程 有 限公 司，吉林 吉林 １２２ ） ３０ １
摘要 ：研 究一种新 型的磁悬 浮减振器 ，它采用永磁铁和电磁 铁构 成混 合式磁悬浮 系统 ，利用磁铁间相互 的斥力提供悬 浮力 ，实现柔 性减 振。在系统模型 的基础上 ，针对 减振 器磁悬 浮系统 的非线性 、存在未建模 动态和不确定性 、模 型不 十分 精确的特点 ，提出采用 自抗扰控制器作为外环 ，ＰＤ控制 器作 为 内环 ，构成双 闭环 反馈控制 方案来 实现稳定 的悬浮 、减振 Ｉ 和对扰动的抑 制。仿 真分析 和实验研究表 明：采用此控制方 案的磁悬浮减振器具有很好 的动 、静态特性和强抗 扰性。
ACS550主要参数设置
ACS550主要参数设置1.控制模式参数设置：ACS550有多种控制模式可供选择，如恒定转矩控制、双闭环控制和速度向量控制等。
用户可以根据具体需求选择适合的控制模式，并设置相应的参数。
2.频率设定参数设置：频率设定是控制电机运行速度的重要参数。
可以通过键盘或PLC发送模拟信号来设置频率设定值。
在ACS550中，频率设定范围为0到500Hz，默认为50Hz。
3.加速时间和减速时间参数设置：加速时间和减速时间决定了电机从停止到运行和从运行到停止的时间。
可以根据实际情况设置加速时间和减速时间，以及加速和减速的斜率。
4.过载能力参数设置：ACS550可以根据电机的负载情况动态调整输出电压和电流，以保护电机不受过载损坏。
通过设置过载能力参数，可以调整ACS550的保护功能，以提高电机的可靠性和安全性。
5.速度反馈参数设置：在一些应用中，需要根据实际运行情况来调整电机的转速。
ACS550可以通过不同的速度反馈方式来实现转速的闭环控制。
用户可以选择速度反馈方式，并设置相应的参数。
6.输入输出信号设置：ACS550具有丰富的输入输出接口，可以与其他设备进行通信和连接。
可以通过设置输入输出信号参数，实现与PLC、HMI和其他仪表的信息传输和数据交互。
7.故障保护参数设置：ACS550具有多种故障保护功能，如过流保护、过载保护、过压保护和欠压保护等。
用户可以设置相应的故障保护参数，以确保电机的正常运行和保护。
8.接地和绝缘检测参数设置：为了确保系统的安全性，ACS550可以进行接地和绝缘检测。
可以设置接地电流和绝缘电阻等参数，以保证系统正常工作。
以上是ACS550主要参数设置的一些内容，通过合理设置这些参数，可以实现对电机速度和负载的精确控制，提高设备的运行效率和可靠性。
双闭环交叉限幅比值控制在锅炉加热控制系统上的应用_李贵娥
动态过程 , 使供浆量等于设定值 , 同时供风量符合最
佳燃烧风浆比 。
图 4 双闭环交叉限幅比例控制
2.4 温度串级控制 [ 4] 工业锅炉通常需要将被加热媒介的出口温度控
制在恒定的温度 。由于生产过程中被加热媒介的流 量不可避免会出现波动 , 仅 仅 “定烧 ”仍会 出现出口 温度较大偏差的情况 。引入温度 PID控制回路到双 闭 环 交 叉 控 制 中, 得 到 控 制 系 统 的 总 结 构图 , 见图 5。当 PID控制器选为手 动时 , 指定煤 浆量 设定值 , 进锅炉 “定 烧 ” ;动态 过程 稳 定后 切换 到自 动 , 实现温度串级 -双闭环交叉限幅控制 。
在仪表控制中 , 控制两种物料配比关系 恒定 , 称
为比值控制 。锅 炉燃 烧中的 供风 量 /供 浆量 比值 控
制 , 采用双闭 环交叉 限幅比 例控 制算法 。基 本原 理
是测量出当前供 风量 和供浆 量 , 并 根据最 佳风浆 比
Kfj计算出安全阀限 , 将安全阀限值交叉回馈 ,与 设定 值比较 , 比较结果作为最终的设定值 , 由执行机 构输
重时会导致锅炉熄火停炉 ;供风量偏大 , 会带走 大量 热量产生 冒白 烟 现象 , 达 不 到最 大 的燃 烧 热效 率 。 在燃浆锅炉中 , 供风量 与供浆 量的 比值称 为风浆 比 Kfj, 燃烧过程 中 , 特 别是 在 升负 荷 和降 负 荷 的过 程 中 , 控制风浆比 Kfj的稳定显得特别重要 。① 2 控制系统结构 [ 1] 2.1 PLC系统 [ 2]
图 1 系统控制结构图
PLC站 与上 位机 之间 采 用 Profibus-DP总线 结
图 3 浆量 PID控制回路 [ 3] ① 收稿日期 :2008-08-15(修改稿 )
ACS双闭环控制应用
ACS控制器双闭环控制应用ACS Dual Loop Control Application编写：徐新阳/应用支持/ACS China目录1综述 (1)1.1双闭环的理论基础 (1)1.2 ACSPL+变量 (2)1.2.1 MFLAGS (2)1.2.2 SLVRAT (2)1.2.3 SLVKP (2)1.2.4 XVEL (2)1.2.5 EFAC (3)1.2.6 FACC (3)1.2.7 Routing 变量 (3)2 配置双闭环控制的步骤 (5)2.1 AXIS Setup (6)2.2 负载端设置 (8)3 双闭环限位问题 (11)4 结论 (11)11综述双闭环控制一般应用在电机和负载之间存在刚性较差的系统中，如图1所示的带传动系统。
对于此类应用双闭环系统能有效克服单闭环系统的缺点，如降低刚性差和反向间隙带来的动态性能下降。
图1 双闭环系统本文档将结合ACS 独有SPiiPlus MMI 调试工具介绍双闭环控制系统的实现步骤。
1.1双闭环的理论基础在ACS 运动控制产品中实现轴的双闭环控制是非常方便的，用户只需把不同的编码器反馈通道或者模拟量输入分配给轴即可，但是轴和这些通道必须隶属于同一个伺服处理芯片（一般一个伺服处理芯片最多支持四个轴）。
轴的双闭环控制是基于至少两路反馈通道的：⏹ 负载位置反馈—用作位置环的输入⏹ 电机位置反馈—用作速度环及电机换向的输入下图2为一个典型双闭环控制的框图2图2 双闭环控制系统框图1.2 ACSPL+变量以下的ACSPL+变量将应用在双闭环控制中：1.2.1 MFLAGSMFLAGS 是一个整数类型的一维数组，每一个元素对应系统里的每一个轴，元素有一系列的状态位组成，用来配置电机。
为了把系统设置为双闭环控制，相关轴的MFLAGS 的位20（#DUALLOOP ）需要被置1， 例如MFLAGS(0).#DUALLOOP =1，设置0轴为双闭环控制，此时二阶滤波器从速度环移至位置环中。
双闭环直流可逆有环流调速系统.
许多生产机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求具有良好的稳态、动态性能。
而直流调速系统调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能，在高性能的拖动技术领域中，相当长时期内几乎都采用直流电力拖动系统。
双闭环可逆直流调速系统是直流调速控制系统中发展得最为成熟，应用非常广泛的电力传动系统。
它具有动态响应快、抗干扰能力强的优点。
我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。
采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差。
但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足要求。
这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩。
本文对直流双闭环有环流可逆系统进行了分析与设计，得到其控制电路、主电路和保护电路的结构，并利用MA TLAB进行仿真，对结果进行了验证，得到了与理论基本相同的结果。
关键词：直流调速系统速度调节器电流调节器负反馈1 直流调速系统的调速原理及性能指标 (1)1.1 直流调速系统的调速原理 (1)1.2 直流调速系统的性能指标 (1)1.2.1静态性能指标 (2)1.2.2 动态性能指标 (3)2 直流双闭环有环流调速系统的理论分析 (5)2.1 双闭环直流调速系统的组成及其静特性 (5)2.1.1双闭环直流调速系统的组成 (5)2.1.2 双闭环直流调速系统的静特性分析 (5)2.2有环流可逆V-M系统原理图 (6)3 转速调节器ASR及电流调节器ACR的设计 (7)3.1双闭环直流调速系统两个调节器的作用 (7)3.2 电流调节器ACR的设计 (8)3.3 转速调节器ASR的设计 (10)3.3.1 电流环的简化 (10)3.3.2 转速调节器设计 (11)4 转速反馈和电流反馈电路设计 (13)4.1 转速反馈电路的设计 (13)4.2 电流反馈电路的设计 (13)5 集成触发电路设计 (14)α=配合控制 (14)5.1β5.2 集成触发电路 (15)6 主电路及其保护电路设计 (16)6.1 主电路设计 (16)6.2 保护电路 (17)6.2.1 过电流保护 (17)6.2.2 过电压保护电路 (17)7 MA TLAB仿真 (18)小结与体会 (20)参考文献 (21)附录 (22)直流双闭环有环流可逆调速系统设计 1 直流调速系统的调速原理及性能指标1.1 直流调速系统的调速原理直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在广范围内平滑调速，所以由晶闸管—直流电动机(V —M)组成的直流调速系统是目前应用较普遍的一种电力传动自动化控制系统。
ACS自动化控制系统的设计与应用研究
ACS自动化控制系统的设计与应用研究随着科技的不断进步，自动化控制系统（ACS）的在各行各业中的应用愈发广泛。
ACS是指通过对工艺现场进行实时检测、控制、调节，以避免设备过负荷工作，保证生产效率的高科技系统。
ACS不仅能提高工效，同时能够降低生产成本，以及避免那些由人为操作不可避免所带来的失误和安全隐患。
本文将探讨ACS的设计与应用研究，着重介绍ACS在工业自动化中的应用情况。
一、ACS的优点ACS具有技术先进、功能强大、精确可靠、设备维护方便等诸多优点。
其主要应用于工业生产的不同环节中，如：制造业、化工、电力、石油、天然气等行业，都可以通过应用ACS实现自动化生产。
此外，ACS在环境和资源保护方面也具有积极的作用，减少了人为操作所带来的对环境和资源的浪费。
ACS的引入，对企业的经济效益与生产效率都有显著的提升。
二、ACS的设计ACS的设计是ACS能否发挥其优势并实现自动化控制的关键。
ACS的设计包括以下几个方面：1. 控制目标的明确确定ACS的设计应该根据控制目标来制定适合的制造流程和控制性能。
同时，应根据控制要求综合来进行系统的设计，并设置相应的控制参数。
2. 信号采集与处理信号采集与处理是ACS的关键步骤之一，主要包括传感器和信号处理器。
传感器是将工艺现场的物理量转化为电信号的装置，如：温度传感器、液位计、振动传感器等。
信号处理器是将传感器采集到的信号进行滤波、放大等处理，以达到提取有用信号信息的目的。
3. 控制算法和控制器在信号处理之后，接着进行控制算法的处理，并设置相应的控制器。
一般来说，控制算法可以通过模糊控制、PID控制、神经网络控制、智能控制等方式进行实现。
4. 可编程控制器可以编程控制器（PLC）是ACS的核心部件，主要用于控制系统中各个设备的控制。
PLC具有性能稳定、控制精度高、实时性好等特征，使得ACS的性能更加卓越。
五、ACS的应用ACS在工业领域的应用相当广泛，不同行业的主要应用也各不相同。
双闭环复合控制在轮胎硫化机中的应用
（ ｌ ｇ ｆＡｕ ｏ ｔｏ ｎ ｅｔｏ ｃＥｎｇｎ ｅ ｉｇ， ｎ ｄ ｏＵｎ ｖ ｒｉｙ ｏ ｃｅ ｃ ｎ Ｃｏｌ ｅｏ ｔ ｍａｉｎ ａ ｄＥｌｃｒ ｎｉ ｅ ｉ ｅ ｒｎ Ｑｉｇ ａ ｉｅ ｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ，Ｑｉｇｄ ｏ ２ ６ ４ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ａ ６ ０ ２，Ｃｈｎ ） ｉａ
性 ， 制方案 简单且可 实现在 线 整定 ， 于在轮 胎 企 业推 广 应 用。 控 便 关键词 ： 化机 ； Ｉ 硫 Ｐ Ｄ控 制 ；模 型ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ考 自适 应 ；遗传 算 法 ； 合控 制 复
中图分 类号 ： ７ ＴＰ２ ３ 文献标 识码 ： Ａ
Ａｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｕ ｌ ｏ ｅ ｏ ｍ ｐ ｕ ｐｌｃ ｔｏ ｆＤｏ ｂ ｅ Ｃｌ ｓ ｄ Ｌｏ ｐ Ｃｏ ｏ ｎｄ Ｃｏ ｒ ｌｉ ｌ ａ ｚ ｎ ａ ｈｉ ｅ ｏ ｒ ｎｔ ｏ ｎ Ｖｕ ｃ ｎｉｉ ｇ Ｍ ｃ ｎ ｆ Ｔｉ ｅ
硫 化过 程是一 个存 在较 大时 间滞后 的复 杂 的 物理化 学过 程 ， 控 制 系 统是 典 型 的非 线性 控 制 其 系统 ， 制对 象 的 时间 常 数 大且 硫 化 过 程 的特 点 控
随时 间作不 规则 变 化 ， 以很 难 找 到 一 个 固定 准 所
相 结合 的控 制方 案 ， 设 计 了模 型 参 考 自适 应 与 并
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔａ ｉｇ ｔ ｅｓ ｌｈ ｒｚ ｔｏ ｒ ｃ ｓ ｓｔ ｅｒ ｓ ａ ｃ ｂ ｔ ｅ ｔ ｐ ｆｃ ｎ ｒ ｌ ｋ ｎ ｈ ｕ ｐ ｕ ｉａｉｎ ｐ ｏ ｅ ｓａ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈｏ ｊｃ ，ａｎ ｗ ｙ ｅｏ ｏ ｔｏ ｅ
电压电流双闭环的工作原理
电压电流双闭环的工作原理
电压电流双闭环控制系统通常用于交流稳压电源、交流调速、高精度定位等领域。
该控制系统使用两个反馈回路：一个回路用于测量输出电压并将其与参考电压进行比较，另一个回路用于测量输出电流并将其与参考电流进行比较。
控制系统将两个反馈回路的误差信号输入到控制器中，然后根据误差信号输出控制信号来调整电压和电流的输出值。
当输出电压或电流偏离设定值时，双闭环控制系统将自动调整电压或电流以使其回到设定值。
该控制系统具有快速响应和高稳定性，可以有效地保持输出电压和电流的准确性。
总体来说，电压电流双闭环控制系统的工作原理基于反馈控制原理，其中电压和电流分别形成并控制回路。
当输出电压或电流偏离设定值时，控制系统自动调整输出以使其回到设定值。
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ACS控制器双闭环控制应用ACS Dual Loop ControlApplication编写：徐新阳/应用支持/ACS China目录1综述 (1)1.1双闭环的理论基础 (1)1.2 ACSPL+变量 (2)1.2.1 MFLAGS (2)1.2.2 SLVRAT (2)1.2.3 SLVKP (2)1.2.4 XVEL (2)1.2.5 EFAC (3)1.2.6 FACC (3)1.2.7 Routing 变量 (3)2 配置双闭环控制的步骤 (5)2.1 AXIS Setup (7)2.2 负载端设置 (9)3 双闭环限位问题 (12)4 结论 (12)1综述双闭环控制一般应用在电机和负载之间存在刚性较差的系统中，如图1所示的带传动系统。
对于此类应用双闭环系统能有效克服单闭环系统的缺点，如降低刚性差和反向间隙带来的动态性能下降。
图1 双闭环系统本文档将结合ACS 独有SPiiPlus MMI调试工具介绍双闭环控制系统的实现步骤。
1.1双闭环的理论基础在ACS 运动控制产品中实现轴的双闭环控制是非常方便的，用户只需把不同的编码器反馈通道或者模拟量输入分配给轴即可，但是轴和这些通道必须隶属于同一个伺服处理芯片（一般一个伺服处理芯片最多支持四个轴）。
轴的双闭环控制是基于至少两路反馈通道的：⏹负载位置反馈—用作位置环的输入⏹电机位置反馈—用作速度环及电机换向的输入下图2为一个典型双闭环控制的框图图2 双闭环控制系统框图1.2 ACSPL+变量以下的ACSPL+变量将应用在双闭环控制中：1.2.1 MFLAGSMFLAGS 是一个整数类型的一维数组，每一个元素对应系统里的每一个轴，元素有一系列的状态位组成，用来配置电机。
为了把系统设置为双闭环控制，相关轴的MFLAGS的位20（#DUALLOOP）需要被置1，例如MFLAGS(0).#DUALLOOP =1，设置0轴为双闭环控制，此时二阶滤波器从速度环移至位置环中。
1.2.2 SLVRATSLVRAT是一个实数类型的一维数组，每一个元素对应系统里的每一个轴，用来定义位置环反馈和速度环反馈之间的减速比：SLVRAT= position resolution / velocity resolution1.2.3 SLVKPSLVKP 是一个实数类型的一维数组，每一个元素对应系统里的每一个轴，用来给特定轴的速度增加一个比例系数。
1.2.4 XVELXVEL是一个实数类型的一维数组，每一个元素对应系统里的每一个轴，用来定义轴的最大允许速度。
XVEL会导致速度环比例增益SLVKP的有效值发生变化：在双闭环中，SLVKP有效值计算如下：如果XVEL[load feedback counts/sec] > 221时，实际增益是减小的，详见稍后的公式，其他情况实际增益是增加的。
1.2.5 EFACEFAC是一个实数类型的一维数组，每一个元素对应系统里的每一个轴，用来定义在原始编码器反馈的count值和控制器计算的变量值FPOS之间的因子。
格式如：EFAC (axis_index) = value (value围1-15….1+15默认值为1)1.2.6 FACCFACC是一个实数类型的一维数组，每一个元素对应系统里的每一个轴，用来定义轴的加速度反馈值。
1.2.7 Routing 变量SLPROUTSLPROUT是一个实数类型的一维数组，每一个元素对应系统里的每一个轴，用来设置对应轴的位置环反馈通道。
格式如：SLPROUT (axis_index) = valueValue 指定反馈来源如表1当为默认值0时，控制器支持标准的闭环控制配置，即FPOS(0)为0编码器反馈，FPOS(1)为1编码器反馈等等。
当SLPROUT≠0时，表明FPOS 是来源于其他编码器。
例如SLPROUT(0)=104，表示FPOS来源于模拟量输入0而不是编码器，此时反馈可能是电位计或者其他能够输出模拟量表征电机位置的器件。
表1 ：SLPROUT 分配数值SLVROUTSLVROUT是一个实数类型的一维数组，每一个元素对应系统里的每一个轴，用来设置对应轴的速度环反馈通道。
格式如：SLVROUT (axis_index) = valueSLCROUTSLCROUT是一个实数类型的一维数组，每一个元素对应系统里的每一个轴，用来设置对应轴的速度换向反馈通道。
格式如：SLCROUT (axis_index) = valueSLVROUT和SLCROUT的格式如同表1，具体赋值容参见ACS软件手册文档，这里不再详述。
2 配置双闭环控制的步骤步骤分为两部分：⏹电机轴端设置此时的轴是与电机有物理连接的轴号。
⏹负载端设置此时负载轴号表示负载反馈通道。
通常电机轴号可以与实际电机编码器反馈通道不一样，但是本文假定电机编码器反馈通道和电机轴号一致，并且两个反馈通道都使用负载用户单位而不是count。
在这种情况下，双闭环的设置是简单的，改动较少的。
为了能够更好介绍双闭环的步骤，系统配置示例如下：⏹丝杠驱动直线平台直线式编码器反馈平台位置，电机旋转编码器反馈速度及换向。
⏹用户单位：mm⏹电机连接在axis 0⏹电机反馈编码器连接在axis 0，旋转正交编码器，分辨率2000lines/revolution⏹负载反馈连接在axis 1，直线正交编码器，分辨率12500lines/mm⏹两个反馈部分频倍数都为4⏹丝杠导程：25.4mm/revolution2.1 AXIS Setup我们将使用SPiiPlus MMI Application Sthdio 中的Adjuster Wizard功能设置轴参数，它非常容易设置单轴参数，节省用户时间。
1 进入Adjuster Wizard中Select Task选项，选择轴号及选择设置新系统或控制器选项。
点击Next2 填写详细用户信息在Initialization 窗口，然后点击Next3 Axis Structure: 选择Single Motor，Rotary Motor and Linear Load –Indirect Drive: Lead –Screw，减速比为1（如果电机和丝杠间有减速比请填写实际值），反馈结构：Single , on motor，用户单位作用在Load，用户单位mm。
4 继续设置直到Axis Setup and Tuning步骤，跳过Position and Velocity Loops tuning.5 Save to Flash 然后退出。
6 计算EFAC(axis)EFAC(axis)用来定义电机反馈counts和负载用户单位之间的比例，可用下列公式计算：本文中参数计算如下：EFAC(AXIS)=25.4/(2000*4)=0.003175mm2.2 负载端设置通过Adjuster Wizard已经计算了参数EFAC(AXIS),下面将计算EFAC(LOAD).EFAC(LOAD)=1/(12500*4)=0.00002设置完成后可移动负载一小段距离验证EFAC设置是否正确，如果负载反馈没有改变，可用命令FCLEAR LOAD清除错误，复位反馈。
设置正确后将用SPiiPlus MMI Application Studio 中的FRF Analyzer 工具进行单独位置环、速度环分析，可修改SLPKP和Bi-Quad滤波器的参数，步骤如下：1，在Communication Terminal 里输入命令MFLAGS(AXIS).20=1，进入双闭环控制模式。
2，打开FRF Analyzer。
3 调试速度环参数，此时二阶滤波是被禁止的，因为通过MFLAGS （AXIS）.20=1命令已经被移到位置环了。
4 轴禁止使能，计算SLVRAT(AXIS)参数，计算公式如下：本例中计算值为：SLVRAT=EFAC(AXIS)/EFAC(LOAD)=0.003175/0.00002=158.755 设置轴反馈系数为负载反馈系数EFAC NEW(AXIS)=EFAC(LOAD)=0.00002如果电机可以移动，可用下列步骤验证SLVRAT设置是否正确：●两个反馈位置清零FPOS(0)，FPOS(1)●轴禁止使能●手动移动轴到任意位置●计算FPOS(LOAD)/FPOS(AXIS)，值应该接近第四步的计算值。
6 通过命令SLPROUT(AXIS)分配负载反馈为轴的位置反馈通道，命令定义参见表1。
例如我们分配负载反馈通道从轴1 到轴0：SLPROUT(0)=1017 如果你想继续看到电机的反馈，你可以像负载反馈分配一样用SLPROUT指令分配到其他轴号上。
8 用FRF Analyzer 工具单独调试位置环，必要时应用二阶滤波参数，典型滤波有Notch filter 和Lead filter，可提高系统带宽和稳定性余度。
提示：在调试位置环时，为了产生准确的测量参数和避免系统损坏，记得改变XVEL的值，因为这是一个速度命令而不是电流。
9 负载反馈被用作位置环，电机反馈被用来换向和电流环，因为使用同样的用户单位，XVEL(0)不用改变，电流环也不用再做进一步调试了。
我们可以看出，XVEL在分配负载反馈到位置环后没有发生变化，因此也不需要在调试速度环了。
位置环调试时，当二阶滤波配置成陷波时，比例增益可进一步放大。
3 双闭环限位问题当执行SLPROUT(AXIS)≠0的命令后，当前轴的硬限位也会被分配到负载通道的轴号上，导致限位不能正常使用，需要执行SLLROUT命令重新分配限位通道，格式如下：SLLROUT (AXIS)=value需要注意的时SLLROUT命令得2.30以上控制版本才支持。
4 结论ACS 双闭环控制能够克服机械刚性不足及传动间隙带来的误差，提高控制精度，单独速度环，位置环FRF分析优化，提供Notch及多个二阶滤波器使用，提高系统带宽及响应能力，适于各种高速高精密控制应用场合。
如有任何疑问可访问ACS官方acsmotioncontrol.，或与当地技术人员及代理商联系。