基于单片机的直流双闭环调速系统的设计大学毕设论文

图1-3.1 电流环等效近似处理后校正成为典型I系统框图

1.3.3电流调节器参数计算 电流调节器超前时间常数：

τi=Tl=0.0167s

电流环开环增益：

要求σi≤5％时,查表得KIT∑i=0.5,因此

KI=0.5/0.0057s=87.71s-1

于是，ACR的比例系数为： Ki=KIτiR/Ksβ=17.54 电流环采样角频率：

Wsi=10Wci=877.1s-1

电流环采样时间：

Ti=1/(Wsi/2pi)=0.007s

1.3.4 确定转速调节器时间常数 1）电流环等效时间常数1/KI 已知KIT∑i=0.5，则

1/KI＝2T∑i＝2×0.0057s＝0.0114s 2）转速时间常数Ton。取Ton=0.01s

3）转速小时间常数 T∑n。按小时间常数近似处理，取 T∑n＝1/KI＋Ton＝0.0214s 1.3.5 转速调节器结构的选择

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转速环开环传递函数应共有两个积分环节，所以应该设计成典型II系统，系统同时也能满足动态抗扰性能好的要求。

图1-3.2转速环等效近似处理后校正成为典型II系统框图

ASR也应该采用PI调节器，其传递函数为： WASR（s）= Kn（τns +1）/τns Kn-------转速调节器的比例系数； τn------转速调节器的超前时间常数。 1.3.6 转速调节器参数计算

按跟随和抗扰性能都较好的原则，取h=5，则ASR的超前时间常数为

τn=hT∑n=5×0.0214s=0.107s

转速开环增益：

KN=(h+1)/2h2T∑n2=6/(2×52×0.02142)=263.03s-2

ASR的比例系数为：

Kn=(h+1)βCeTm/2hαRT∑n=18.28 转速环采样角频率：

Wsn=10Wcn=280.37s-1

电流环采样时间： Tn=1/(Wsn/2pi)=0.0224s

第四节 PWM信号发生电路设计 一、PWM控制器设计

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1-1 PWM信号发生电路设计

图1-4.2 PWM信号发生电路

PWM波可以由具有PWM输出的单片机通过编程来得以产生，也可以采用PWM专用芯片来实现。当PWM波的频率太高时，它对直流电机驱动的功率管要求太高，而当它的频率太低时，其产生的电磁噪声就比较大，在实际应用中，当PWM波的频率在18KHz左右时，效果最好。在本系统内，采用了两片4位数值比较器4585和一片12位串行计数器4040组成了PWM信号发生电路。

两片数值比较器4585，即图上U2、U3的A组接12位串行4040计数输出端Q2—Q9，而U2、U3的B组接到单片机的P1端口。只要改变P1端口的输出值，那么就可以使得PWM信号的占空比发生变化，从而进行调速控制。

12位串行计数器4040的计数输入端CLK接到单片机C51晶振的振荡输出XTAL2。计数器4040每来8个脉冲，其输出Q2—Q9加1，当计数值小于或者等于单片机P1端口输出值X时，图中U2的（A>B）输出端保持为低电平，而当计数值大于单片机P1端口输出值X时，图中U2的（A>B）输出端为高电平。随着计数值的增加，Q2—Q9由全“1”

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变为全“0”时，图中U2的（A>B）输出端又变为低电平，这样就在U2的（A>B）端得到了PWM的信号，它的占空比为（255 -X / 255）*100%，那么只要改变X的数值，就可以相应的改变PWM信号的占空比，从而进行直流电机的转速控制。

使用这个方法时，单片机只需要根据调整量输出X的值，而PWM信号由三片通用数字电路生成，这样可以使得软件大大简化，同时也有利于单片机系统的正常工作。由于单片机上电复位时P1端口输出全为“1”，使用数值比较器4585的B组与P1端口相连，升速时P0端口输出X按一定规律减少，而降速时按一定规律增大。 1-2 PWM发生电路主要芯片的工作原理 1．芯片4585

（1）芯片4585的用途：

对于A和B两组4位并行数值进行比较，来判断它们之间的大小是否相等。 （2）芯片4585的功能表：

输入 输出 比较 A3、B3 A3>B3 A2、B2 * A1、B1 * * A0、AB AB B0 * * * * * * * 0 0 * * * * 0 1 16

级取 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 A3=B3 A2>B2 A3=B3 A2=B2 A1>B1 A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0>B0 A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0