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1、 成绩：成绩： 计算机控制技术计算机控制技术课程设计报告课程设计报告题目：数字双闭环直流调速系统设计题目：数字双闭环直流调速系统设计学学 院：院： 计算机与电子信息学院计算机与电子信息学院 班班 级：级： 姓姓 名：名： 学学 号：号： 指导教师：指导教师： 张友斌张友斌 起止日期：起止日期：2011 年年 12 月月 19 日日2011 年年 12 月月 25 日日摘要I摘要摘要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
2、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。关键字：关键字： 数字 双闭环 单片机 调速 ABSTRACTIIABSTRACTDigital DC double loop speed control system in the classical control theory based on the design completed. The system with a AD converter 8051 series SCM as the control
3、ler chip, motor current, speed double closed loop reversible DC speed control system design of PWM. Using single chip as the core digital control system the hardware circuit of high standardization degree, low manufacturing cost, and is not affected by temperature drift effect. And its good stabilit
4、y, high reliability, improves the control performance. On the software side, the article introduced the PI computing procedures, such as initialization procedures for the preparation of ideas and specific procedures to achieve.Key Words: Digital Double Closed-Loop Single chip Adjust speed目录III目目 录录摘
5、要.IABSTRACT .II目 录.III计算机控制技术课程设计任务书.IV第一章数字双闭环直流调速系统总体设计.1第二章 数字双闭环直流调速系统硬件设计.42.1 主电路设计.42.2 硬件电路结构图.42.3 控制电路的设计.52.3.1 调节器的设计.52.3.2 计算机控制单元.7第三章 数字双闭环直流调速系统软件设计.103.1 系统软件程序设计.103.2 算法实现.13心得体会.15参考书目.16附录.17计算机控制技术课程设计任务书IV计算机控制技术课程设计任务书计算机控制技术课程设计任务书题目：题目：数字双闭环直流调速系统设计 使用班级：电气使用班级：电气 081、082设
6、计内容设计内容采用带有 AD 转换器的 8051 系列单片机为控制器芯片，对直流电机进行电流、转速双闭环调速系统设计。A、硬件系统设计。包括控制电路系统与主电路系统；控制电路主要包括：单片机选型、单片机外围电路、三相电源过零检测电路、前向通道电路、反馈通道电路、人机接口电路；主电路主要包括：UPE 及保护电路、功率驱动放大电路，电机接口电路。B、软件系统设计。主要包括：电流环采样、转速环采样、电流环控制器算法、转速环算法、中断控制、故障报警等。设计步骤设计步骤一、总体方案设计一、总体方案设计 二、控制系统的建模和数字控制器设计二、控制系统的建模和数字控制器设计 三、硬件的设计和实现三、硬件的设
7、计和实现 1、选择计算机机型（采用 51 内核的单片机） ； 2、 设计支持计算机工作的外围电路（ EPROM , RAM 、I/O 端口 、键盘、显示接口电 路等） 3、设计输入信号接口电路； 4、设计 A/D 转换和电机驱动接口电路； 5、其它相关电路的设计或方案（电源、通信等） 四、软件设计四、软件设计 1、分配系统资源，编写系统初始化和主程序模块框图； 2、编写 A/D 转换和速度、电流检测子程序框图； 3、编写控制程序和功率驱动子程序模块粗图； 4、其它程序模块（显示与键盘等处理程序）框图。 五、编写课程设计说明书，绘制完整的系统电路图（五、编写课程设计说明书，绘制完整的系统电路图（
8、 A3 幅面）幅面） 。课程设计说明书要求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 识第一章 数字双闭环直流调速系统总体设计1第一章第一章数字双闭环直流调速系统总体设计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
9、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。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
10、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。TGnASRACRU*n +-UnUi U*i+-UcTAVM+-UdIdUPEL-MTG+图 1-1 转速、电流双闭环直流调速系统结构 第一章 数字双闭环直流调速系统总体设计2图1-2 双闭环直流调速系统电路原理图 +-+-MTG+-+-RP2nU*nR0R0UcUiTALIdRiCiUd +-R0R0RnCnASRACRLMGTVRP1UnU*iLM MTGU P E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
