数字双闭环直流调速系统设计.

微机数字控制双闭环直流调速系统硬件结构如图2-2所示，系统由主 电路、检测电路、控制电路、给定电路和显示电路组成。 三相交流 电源经不可控整流器变换为电压恒定的直流电源，再经过直流PWM 变换器的到可调的直流电压，给直流电动机供电；检测回路包括电压、 电流温度和转速检测，其中电压、电流和温度检测由 A/D 转换通道 变为数字量送入微机，转速检测用数字测速。微机控制还具备故障检 测功能，对电压、电流、温度等信号进行实时监测和分析比较，若发 生故障立即采取措施，避免故障进一步扩大，并同时报警，以便人工 处理。数字控制器是系统的核心，一般选用专为电机控制设计的单片 微机，配以显示、键盘等外围电路，通过通信接口与上位机或其他外 设交换数据。这中微机芯片本身都带有A/D转换器、通用I/O和通信 接口，还带有一般微机并不具备的故障保护、数字测速和PWM生成 功能，可大大简化数字控制系统的硬件电路。
计算机控制单元
三相过零检测电路：
为了达到与电源电压同步的目的，除了可以使用锁相同步
电路外，还可以实时检测电源电压的过零点和频率，根据 过零点和频率就可以跟踪输入的电源电压的相位，实现同 步输入。
PWM信号发生电路设计：

钟电路是用来产生AT89C51单片机工作时所必须的时钟信号， AT89C51本身就是一个复杂的同步时序电路，为保证工作方式的实现， AT89C51在唯一的时钟信号的控制下严格的按时序执行指令进行工作 ， 时钟的频率影响单片机的速度和稳定性。

遗传算法是全局优化算法，该方法是一种不需要任何初始信息并可以寻求全 局最优解的、高效的优化组合方法，遗传算法在不需要给出调节器初始参数 的情况下，仍能寻找到合适的参数，使控制目标满足要求，它具有操作方便、 速度快的优点，不需要复杂的规则，只通过字串进行简单的复制、交叉、变 异，便可达到寻优。该方法比一般PID参数整定方法具有更好的控制性能指 标。

在模糊PID控制中，不需要建立精确的数学模型，它是一种语言变量控制器， 其控制规则只用语言变量的形式定性的表达，构成被控对象的模糊模型。控 制效果优于传统PID控制器,这种混合系统把PID控制的简便性与Fuzzy控制的 灵活性以及普棒性融为一体,发挥了传统控制与Fuzzy控制的各自长处，具有 较强的实际意义。

谢谢！
为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中
设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速 负反馈和电流负反馈。二者之间实行嵌套（或称串级）联 接如下图1-1所示。把转速调节器的输出当作电流调节器的 输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。 从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外 边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。
设计思路

数字双闭环直流调速系统是在经典控制理论的基础上设 计完成的。本系统以带有AD转换器的8051系列单片机为 控制器芯片，对电机进行电流、转速双闭环PWM可逆直 流调速系统设计。利用单片机为核心的数字控制系统使 其硬件电路的标准化程度高，制作成本低，且不受器件 温度漂移影响。而且其稳定性好，可靠性高，提高了控 制性能。在软件方面，文章中介绍了PI运算程序，初始 化程序等的编写思路和具体的程序实现
数字双闭环直流调速系统设计
组员：马智峰、李允、程暘、 谢宾鸿
数字双闭环直流调速系统优点

百度文库
以控制系统的传递函数为基础，对最常用的转速、电流双闭环调速系统的工 程设计方法进行了详细的推导，并使用 Matlab/Simulink软件对直流调速系统 进行了仿真研究。然后在简要的介绍了模糊控制与遗传算法控制的基础上， 针对传统的PID控制，提出了模糊PID控制与遗传算法PID控制，并分别给出 了具体的实现步骤。
数字双闭环直流调速系统软件设计
系统软件程序设计：

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。单片机数字控制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。 主程序流程图如图所示。在主程序中，主要完成对各个可编程芯片进行初始化 和键盘参数设置的处理。键盘参数设置的处理主程序中的重要部分，这部分程 序设计采用程序的模块化，有效的解决了复杂的多重分支问题。启动功能键按 下时，系统开始启动采样定时并进入实时控制阶段，每次中断返回时若有复位 键和新的参数设置键按下则返回键处理程序。

由图1-2双闭环直流调速系统电路原理图可看出，两个调节器的输出 都是带限幅作用的。转速调节器ASR的输出限幅电压U*im决定了电 流给定电压的最大值；电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm限制了 电力电子变换器的最大输出电压Udm。
以微处理器为核心的数字控制系统硬件电路的标准化程度高，制作 成本低，且不受器件温度漂移的影响；其控制软件能够进行逻辑判 断和复杂运算，可以实现不同于一般线性调节的最优化、自适应、 非线性、智能化等控制规律，而且更改起来灵活方便。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
数字双闭环直流调速系统总体设计
目前，需要高性能可控调速系统的领域多数都采用直流
调速系统。转速、电流双闭环调速系统（简称双闭环调 速系统）是由单闭环调速系统发展而来的。单闭环调速 系统可以实现转速调节无静差，但单闭环调速系统中用 一个调节器综合多种信号，各参数间相互影响，难于进 行调节器动态参数的调整，而用两个调节器分别调节转 速和电流，构成转速、电流双闭环调速系统，则可以获 得近似理想的过渡过程。对于直流调速系统, 要获得优良 的性能指标, 须对电动机的两个基本状态变量, 即电枢电 流和转速进行检测, 并实行有效控制. 电流和转速两个状 态变量的检测, 是实现系统闭环控制的必要条件。

数字双闭环直流调速系统硬件设计
主电路设计 ：

中小功率的可逆直流调速系统多采用桥式可逆PWM变换器，图4-1 为调速系统的主电路的原理图，图中的左半部分是由6个二极管组成 的整流器，采用不可控整流，把电网提供的交流电整流成直流电； 中间部分是大电容滤波；右半部分是桥式PWM变换器。
硬件电路结构图