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1、电信学院毕业设计（论文）开题报告姓 名程生瑞专业电气工程 班级2班学 号指导教师王晓兰题目类型G题 目连轧机直流调速控制系统的信号检测与调节器设计一、选题背景及依据（简述题目的技术背景和设计依据，说明选题目的、意义，列出主要参考文献） 在冶金工业中，轧制过程是金属压力加工的一个主要工艺过程，连轧是一种可以提高劳动生产率和轧制质量的先进方法，连轧机则是冶金行业的大型设备。其主要特点是被轧金属同时处于若干机架中，并沿着一方向进行轧制，最终形成一定的断面形状。每个机架上下轧錕共用一台电机拖动，不同机架采用不同电机拖动，本课题要求完成单台机架直流调速系统的设计。参考文献1 陈伯时主编 电力拖动自动控制
2、系统运动控制系统（第3版） 机械工业出版社 2007 2 王兆安，黄俊主编 电力电子技术（第4版） 北京：机械工业出版社 20003 任彦硕主编 自动控制原理 机械工业出版社 20064 李荣生主编 电气传动控制系统设计指导 机械工业出版社5 吴守箴，臧英杰 编著 电气传动的脉宽调制控制技术 机械工业出版社6孟庆春 电力拖动自动控制系统 沈阳：东北大学出版社 2005.127 沈文，Eagle lee 詹卫前 AVR单片机C语言开发入门指导. 20038 万福君 潘松峰 单片微机原理系统设计与应用(第二版) 20049 李仁定 电机的微机控制 机械工业出版社 200410 周渊深 交直流调速系
3、统与MATLAB仿真 中国电力出版社 200711陈红卫.微型计算机基本原理与接口技术（第二版）M.北京:科学出版社，200912何立民.单片机高级教程应用与设计（第二版）M.北京：北京航空航天大学出版社，200713郭天祥.51单片机C语言教程M.北京：电子工业出版社，2009:9-12.14边春远，李文涛等.C51单片机典型模块设计与应用M.北京：机械工业出版社15姜志海.单片机原理及应用M.北京：电子工业出版社，200516陈洪财.单片机C语言和汇编语言实用开发技术M.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，200817夏路易.单片机技术基础教程与实践M.北京：机械工业出版社，200818朱善君，
4、孙新亚等.单片机接口技术与应用M.北京：清华大学出版社，200519徐玮，沈建良等.单片机快速入门M.北京：北京航空航天大学出版社，200820王秋爽，曾昭龙等.单片机开发基础与经典设计实例M.北京：机械工业出版社，2008.二、主要设计（研究）内容、设计（研究）思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案及工作流程 1， PI调节器是电力拖动自动控制系统中最常用的一种控制器，在微机数字控制系统中，当采样频率足够高时，可以先按模拟系统的设计方法设计调节器，然后再离散化，就可以得到数字控制器的算法，这就是模拟调节器的数字化。(1)连续系统设计方法 在微机数字控制调速系统的设计中，当采样频率足够高时，可
5、以把它近似地看成是模拟系统，先按模拟系统理论来设计调节器的参数，然后再离散化，得到数字控制算法，这就是按模拟系统的设计方法，或称间接设计法。 根据 Shannon 采样定理，采样频率 fsam 应不小于信号最高频率 fmax 的2倍，即 fsam 2 fmax 这时，经采样及保持后，原信号的频谱可以不发生明显的畸变，系统可保持原有的性能。 但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）来说，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至于转速环，由于系统的动态性能往往对转速环截止频率的大小有一定要求，不能太低。但转速
6、控制有时比较复杂，占用的机时较长，因而转速环的采样频率又不能很高。如果所选择的采样频率不够高，按连续系统设计误差较大时，就应按照离散控制系统来设计转速调节器。（2）数字系统设计方法： 先将系统对象离散化，按数字系统直接设计数字调节器。数字系统分析方法有：Z变换方法W变换方法扩展W变换方法 模拟系统的转速调节器一般为PI调节器，比例部分起快速调节作用，积分部分消除稳态偏差。数字调节器也应具备同样的功能，因此仍选用PI型数字调节器。 这里，设计方法采用数字频域法。 （1）通过Z变换，将连续的被控对象模型转换成离散系统模型；（2）通过W变换和W变换，将离散系统的z域模型转换成频域模型；（3）采用频域
7、设计方法，进行系统设计。这时，可利用s 域的经典频域设计法，比如，Bode图等系统分析和设计工具。 2转速测量 转速的测量采用测频测周法，也就是所说的M/T法。 所谓测频测周法，即是综合了“T”法和“M”法分别对高、低转速具有的不同精度，利用各自的优点而产生的方法，精度位于两者之间。如图2所示。 图2转速计算如下：设高频脉冲的频率为fc，脉冲发生器每转发出P个脉冲，由式（2-2）和（2-5）可得M/T法转速计算公式为： （2-6）-转速值。单位：（转/分）。-晶体震荡频率。单位Hz。-输入脉冲数，反映转角。-时基脉冲数。3电流检测图3单片机系统测量转速原理框图霍尔传感器是应用非常广泛的一种器件
8、，本文采用开关型集成元件UGN3019,它将电流源，霍尔元件，待温度补偿的差动放大电路以及斯密特等电路集成在一起，基本原理是霍尔效应片产生的电势由差分放大器进行放大，随后被送进斯密特触发器。当霍尔元件的感磁面受到一个小于霍尔器件的磁场工作点Bop时，差动放大器的输出电压不足以开启斯密特触发器，驱动管截止，霍尔器件处于关态，输出为高电平。当受到一个上升磁场，强度超过工作点Bop时，霍尔元件导通，输出低电平。因此，转轴转动，霍尔元件输出连续脉冲信号，然后输入单片机进行信号处理。UGN3019的测量接线如图3-2所示。将一非磁性圆盘固定在转轴上，周围用环氧树脂粘贴块状磁钢，磁钢采用永久磁铁分割成小磁
9、块（其磁力较强），霍尔元件固定在距磁块1-3 mm 处。传感器采用12V直流电源，输出端接1K上拉电阻。为了防止CPU输入电压过高和可能产生峰值电压，输出端接5V稳压管进行限制电位，输出信号直接进单片机外部计数器，即P3.5,给单片机一个计数脉冲进行采集处理。4连轧机转速的控制 连轧机转速的控制一般采用PWM波经行控制，通过PI算法，单片机产生PWM波经行电机转速的控制 三、毕业设计（论文）工作进度安排1 一、二周查阅资料，方案设计2 三、四周选型，硬件设计3 五、六周软件设计4 七、八周软件调试5 九、十周上机绘图，调试6 十一、十二周画图，编写说明书指 导教 师意 见指导教师签字_ 年 月 日院 系毕 业设 计领 导小 组审 核意 见 系主任_ 教学院长_ 年 月 日 年 月 日 / 文档可自由编辑打印
