位置式数字PI调节器算法.PPTVIP

直流调速系统的数字控制 第 3 章 模拟系统的优、缺点 优点:物理概念清晰; 控制信号流向直观。 缺点:控制规律体现在硬件电路上，线 路复杂、通用性差; 控制效果受到器件的性能、温度 等因素的影响。 3. 1 微型计算机数字控制的主要特点 硬件电路标准化程度高，不受器件温度漂移的影响； 进行逻辑判断和复杂运算，实现不同于一般线性调节的控制规律， 控制软件更改灵活方便。 具有信息存储、数据通信和故障诊断等功能。 离散化和数字化 微机数字控制系统的主要特点是离散化和数字化。 离散化 对模拟的连续信号采样形成一连串的脉冲信号，即离散的模拟信号，这就是离散化。 数字化 离散信号经保持器保持后，还须经过数字量化，即用一组数码（如二进制码）来逼近离散的模拟信号。 离散化和数字化的负面效应 离散化:时间上的不连续性； 数字化:量值上的不连续性。 负面效应： 产生量化误差，影响控制精度和平滑 性。 滞后效应，提高控制系统传递函数分母 的阶次，使系统的稳定裕量减小，甚至会破 坏系统的稳定性。 3.1.1数字量化 量化的原则是：在保证不溢出的前提下，精度越高越好。 存储系数显示量化的精度，其定义为 3.1.2 采样频率的选择 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 。 经采样及保持后，原信号的频谱不发生明显的畸变，系统保持原有的性能。 采样频率 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），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。 系统采样频率的确定 在一般情况下，可以令采样周期 3.1.3 微机数字控制系统的输入与输出变量 可以是模拟量，也可以是数字量。 模拟输入量必须经过A/D转换为数字量，而模拟输出量必须经过D/A转换才能得到。 数字量是量化了的模拟量，可以直接参加运算。 1.系统给定 2. 状态检测 状态量检测的作用 ：构成反馈控制，保护和故障诊断信息的来源。 1）转速检测：模拟和数字检测方法。 ? 2）电流和电压检测：一般用A/D转换。 极性转换 多数状态量为双极性（大小和方向），A/D转换电路一般是单极性的，必须进行极性转换。 经A/D转换后得到以偏移码表示的数字量，再用软件将偏移码变换为原码或补码。 3. 输出变量 用开关量直接控制功率器件的通断，也可以用经D/A转换得到的模拟量去控制功率变换器。 3.2 微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件 下标“dig”表示数字量 3.2.1 微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件结构 微机数字控制双闭环直流调速系统硬件系统组成： 主电路 检测电路 控制电路 给定与显示电路 图3.4 微机数字控制双闭环直流PWM调速系统硬件结构图 主回路 微机数字控制双闭环直流调速系统主电路中的UPE有两种方式： 直流PWM功率变换器 晶闸管可控整流器 检测回路 检测回路包括电压、电流、温度和转速检测（数字测速）。 故障综合 对电压、电流、温度等信号进行分析比较，若发生故障立即通知微机，以便及时处理，避免故障进一步扩大。 数字控制器 专为电机控制设计的微处理器： 除了带有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， 如：Intel 8X196MC系列或TMS320X240系列等。 3.2.2 微机数字控制双闭环直流调速系统的控制软件 微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 完成实时性要求不高的功能，系统初始化后，键盘处理、刷新显示、数据通信等功能。 初始化子程序 硬件工作方式的设定、系统运行参数和变量的初始化等。 中断服务子程序 实时性强，由相应的中断源提出申请，CPU实时响应。 转速调节中断子程序（中断级别最低） 电流调节中断子程序（中断级别居中） 故障保护中断子程序 （优先级别最高） 转速调节中断子程序 转速反馈 转速调节 启动测速 电流调节中