PI调节器课程设计(共17页).doc
《PI调节器课程设计(共17页).doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《PI调节器课程设计(共17页).doc(17页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上湖南文理学院课程设计报告课程名称: 电子技术课程设计 专业班级: 通信班 学号(号)学生姓名: 彭俊嘉 指导教师: 戴正科 完成时间: 年 月日 报告成绩: 评阅意见: 评阅教师 日期 湖南文理学院制摘要PI调节器适用于具有大惯性,大滞后特性的被控对象。如锅炉温度控制,风力发电机功率控制等。PI控制是最实用化的控制方式,它是一项流行的线性控制策略,它是对偏差信号e(t)进行比例、积分、微分运算变换后形成的一种控制规律,基本思想是“利用偏差、消除偏差”。 本次课程设计主要设计了传感器与测控电路中的相应电路(包括调制解调电路、放大电路、细分电路等)。对PI调节器的输入电路
2、,比例积分电路,比例微分电路,输出电路的参数进行了设定,详细介绍了各个电路对PI控制器性能影响。专心-专注-专业PI调节器设计报告一、 设计题目PI调节器设计报告二、设计要求1选择合适的传感器和放大电路;2设计调制和解调电路;3设计具有比列积分功能的电路;4设计信号输入和输出电路;三、设计作用与目的1设计一个PI调节器电路满足设计要求。2加深对理论知识的理解和掌握。四、系统设计方案1. 总体结构及工作流程框图对压力传感器是施加适当大小的压力,压力传感器可以把压力转换成毫伏级的差模电压信号。因为传感器输出的信号很小,所以得进行放大。因为放大的信号除测量信号外,还往往有各种噪声,为了便于区别信号与
3、噪声,往往给测量信号赋予一定的特征,这就需要调制电路。带通滤波器是一个允许特定频段的波通过,可以滤去高频信号和低频信号。将滤出的信号输入解调电路进行解调,从而得到需要的信号。然后将信号输入PI调节器的设计电路,分别经过输入电路,比例微分电路、比例积分电路和输出电路。取出输出电路输出的信号,将其反馈到输入电路,与给定的信号进行比较,使得偏差尽可能的小。其工作流程图如下:带通滤波器放大电路调制电路解调电路比例积分微分输出电路压力传感器图1模拟PI调节器设计流程图五、系统硬件设计1、硬件模块组成(1)MPX2100压阻式压力传感器(2)基本差动放大电路(3)开关电路(4)有源带通滤波器电路(5)全波
4、精密检波电路六、系统软件设计1.1传感器的选择MPX2100半导体压力传感器可以把压力转换成毫伏级的电压信号,该压力传感器具有良好的线性度,它的输出电压与所加压力成精确的正比例关系。另外,MPX2100所具有的温度补偿特性克服了半导体压力敏感器件存在温度漂移问题,因而具有广阔的应用前景。MPX2100是一种压阻式压力传感器,在硅基片上用扩散工艺制成 4个电阻阻值相等的应变元件构成惠斯顿电桥。电桥有恒压源供电和恒流源供电两种供电方式。采用恒压源供电的原理图如图所示.图2采用恒压源控制的原理图当压力传感器受到压力作用时,一对桥臂的电阻值增大R,另一对桥臂的电阻值减少R,电阻变化量R与压力成正比,即
5、 R=KP,电桥输出电压,即电桥输出电压与压力 P成正比,如下图所示:图3传感器输出电压与输入压力关系1.2 放大电路的选择1.定义:在测量控制系统中,用来放大传感器输出的微弱电压、电流或电荷信号的电路称为测量放大电路。2.测量放大电路的选择测量放大电路的结构形式是由传感器的类型决定的。例如,电阻应变式传感器通过电桥转换电路输出信号,并且用差动放大器进一步放大,因此电桥放大电路就是其测量放大电路。差动放大电路是把两个输入信号分别输入到运算放大器的同相和反相输入端,然后在输出两个信号的差模信号,而尽量抑制两个信号的共模成分的电路。采用差动放大电路,有利于抑制共模干扰和减小温度漂移。其电路图如下:
6、令 所以, 图4 基本差动放大电路 1.3调制电路的选择选用开关电路进行调制,在输入端加入调制信号, 是两个场效应晶体管,工作在开关状态。在它们的栅极分别加入高频载波方波信号。当为高电平、为低电平时,V1导通、V2截止。若V1、V2为理想开关,输出电压。当为低电平、为高电平时,V1截止、V2导通,输出为零。经过调制与幅值按0、1变化的载波信号相乘。归一化的方波正弦载波信号按傅里叶级数展开后可写 图5开关调制电路 1.4 带通滤波器1.定义: 带通滤波器是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。2.工作原理:带通滤波器是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备,比如RLC振荡回路就
7、是一个模拟带通滤波器。一个理想的带通滤波器应该有平稳的通带(bandpass,允许通过的频带),同时限制所有通带外频率的波通过。但是实际上,没有真正意义的理想带通滤波器 真实的滤波器无法完全过滤掉所设计的通带之外的频率信号,在理想通带边界有一部分频率衰减的区域,不能完全过滤,这一曲线被称做滚降斜率(roll-off) 滚降斜率,通常用dB度量来表示频率的衰减程度 一般情况下,滤波器的设计就是把这一衰减区域做的尽可能的窄,以便该滤波器能最大限度接近完美。通带的设计与带通滤波器的中心频率和带宽 BW 之间的关系为: (1) (2) 3.带通滤波器的设计带通滤波器的电路形式有很多,这里以有源带通滤波
8、器电路为例,如下图:图6 带通滤波器此多环有源带通滤波器的特性参数如下 (3) (4) (5)设参数。将参数带入下列计算式 得 带入(1)(2)式:得 1.5解调电路选用全波精密检波电路取,在不加电容C时,的输出为图7 全波精密检波电路2、 输入电路主要作用:获得偏差信号,并以10V 为参考点进行电平迁移。图8 输入电路分析:如图8 所示,设A1 为理想放大器,即输入阻抗无穷大,输出阻抗为零。给定信号与测量信号分别通过两对并联的输入电阻R 加到A1 的正、反相输入端,其输出是以10V 为基准的电压信号Vo1,它一方面作为微分电路的输入端,另一方面则取出Vo1/2 通过反馈电阻R 反馈至A1 的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- PI 调节器 课程设计 17
限制150内