大功率电机转速控制软件设计.docx

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1、大功率电机转速控制软件设计摘要半固态镁合金连续铸轧是一种全新的近终型金属成形技术，可用来提高镁 合 金的性能。但目前镁合金铸轧自动化程度相对低、速度控制特性差因此，通过 对 可控硅调速系统的改进，以实现铸轧速度的无级调速。在本系统中，主控微机选择的是80c552,通过给定电位器给定一定电压，在 微机内部进行A/D转换后作为电机速度的给定值，使用光电码盘配合改进型M/T 法对电机进行测速，将检测到的电机转速实际值与给定值进行比拟，分析电机转 速偏差的大小与变化的情况，在在内部进行PID运算，通过改变PWM0脉冲宽度 寄存器的值，改变单片机榆出的PWM脉冲的占空比，输出的PWM脉冲经隔离、驱 动、

2、放大后对电机的速度进行有效调节，使得电机的实际转速与给定转速相等。通过此次调速系统的改进，实现了镁合金半固态加工技术的自动化水平；实 现螺旋杆运转速度大范围连续自动可调，可把现在用于铸轧棍的可控硅调速系统 改成PWM驱动控制系统，并把电压控制改为电流控制，适当提高PWM放大器的输出 驱动能力和系统的抗干扰能力：实现铸轧速度的无极调速，而且运转平稳，低速 特性好，其调速控制设计成由微机来实现的软、硬件PWM驱动控制系统，并在 PWM系统之前加上一个PID调节器，以克服外部各种干扰因素的影响，提高系统 的综合性能指标；用PWM和光电码盘实现了镁合金铸轧速度的无级调速，而且运 转平稳，稳态误差W0.

3、3%。种方法也会使脉冲的周期T （或频率）改变；第三种是定频调宽法，这种方法是使脉冲的周期T （或频率）保持不变， 而同时改变开关导通与关断的时间。前两种方法都需改变脉冲的周期，在实际应用中计算与调节比拟复杂，三种 方法中只有第三种保持了周期不变，在计算与单片机的编程中较为简单，因此广 泛被使用。图2-4 PWM控制示意图在定频调宽法中，假设电动机两端得到的电压波形如图2-5所示，那么电机电枢电压 平均值可由下式表示：Uav=t（JTxUx=oUx（22）式中：心-开关每次接通的时间；T一开关通断的时间周期；图2-5 PWM控制波形图2. 3PWM脉冲产生方式PWM脉冲波的产生方法有四种：最早

4、期的PWM脉冲波是通过使用独立的电子元件根据实际需求自行组建PWM 脉冲发射电路，这种方法实施起来极为不便，本钱也较高，这种方法已随着电子 技术的开展被淘汰。第二种是软件模拟法，利用单片机的一个I/O引脚，通过编程对该引脚不断 地输出高低电平来实现PWM波输出。单片机在输出高低电平时，需等待很长的 时间，在此期间，CPU无法进行其它的工作，而且精度不高，假设要实现较高的精 度，那么编程的过程会极为复杂，因此也逐渐被淘汰。第三种是通过专用PWM集成芯片来实现的。该芯片有一 PWM脉冲输出口和一 个电压输入端，芯片根据输入电压的大小改变输出脉冲的占空比，所以可用单片 机的I/O输出一个数，通过AD

5、转换成电压信号加到PWM芯片上的电压输入端， 即可实现单片机对脉冲占空比的控制。这些芯片带有有过流过压保护功能和“死 区”调节功能等，通过使用PWM集成芯片，可减轻单片机的工作量，但其脉冲占 空比的精度受AD转换精度的影响。目前，现在市场上的PWM芯片已经有很多种 型号，如东芝公司的2SK3131芯片和TI公司的TL494芯片等。第四种是通过单片机的PWM 输出脉冲波，在许多新一代的许多单片机中增 加PWM功能，它通过单片机的一个端口输出脉冲波。如飞利浦公司生产的8XC552 系列单片机与Inter公司的16位单片机8XC196等。通常可通过改变单片机内部 相应的寄存器值来改变脉冲信号的频率与

6、占空比，其输出的PWM波的占空比不受 内部执行程序的影响，只有在改变占空比时，CPU才会对波形作出相应的调整， 因此占空比的输出精度较高，且编程也较为简单。2. 3速度调解方案由于铸轧系统需无极调速，且精度要求较高，经过多方面的考虑采用了速度 闭环PID调节，PID调节是最早开展起来的控制方法策略，由于其算法简单、鲁 棒性好并且可靠性高。被广泛运用于工业控制系统。下面介绍PID控制的基本原 理、数字PID控制算法及在本系统中的应用。模拟PID调节器PID控制规律是模拟控制系统中应用最为广泛的一种在模拟控制系统中， 最基本的PID控制系统原理图如下图，系统由模拟PID控制器和被控对象组成。图2-

7、6 PID控制系统原理图由图可知系统的控制量由偏差值的比例、微分与积分的和，其中偏差值e (t) 是被控对象的入输值或设定值r (t)与检测到的输出值c(t)之差，即=合一3)所谓控制器的控制规律就是输入e与输出P之间的关系,在PTD控制规律中， 那么表示为U(t) 1 ； 丁 阳。= K + -dt+J)式中：e(t)一控制偏差；Kp 一比例系数；Ti 一积分时间常数；Td 一微分时间常数。PID各控制矫正环节的原理如下：1比例环节当存在偏差信号时，比例控制器便会以一定的比例产生控制量，其极性与偏 差信号相同，加到被控制对象上，使偏差减小。比例系数Kp越大，比例控制越 强，响应速度也越快，系

8、统的稳态误差随Kp的增大而减小，超调量随Kp增大而 增大，Kp过大会使系统产生震荡。2积分环节比例环节可减少误差，但却不可消除，于是便引入了积分环节，由 上式可知，当存在偏差信号时，积分项便会随着时间的增加不断累积，直至消除误差。其控 制的强弱由积分时间常数Ti决定，Ti的增大可缩短系统的调整时间，但Ti过 大同样会使系统产生震荡。3微分环节微分环节是偏差信号的导数，反映了偏差信号的变化趋势，假设系 统稳定运行10 时，有干扰信号加到被控对象，微分环节便会产生一个预期的修正信号，使系统 的偏差不至于过大，所以微分项其中的一个作用就是提高系统的稳定性，还可减 小系统的调整时间，其控制强弱由微分系

9、数Td决定因此，在实际应用中应根据实际需求合理设置相应的参数，才能使PID控制 得到满意的效果。数字PID控制器上述PID控制规律仅适用于模拟系统，为使单片机实现单片机的PID控制， 需将上式离散化，写成差分方程的形式，设单片机的采样周期为T, n代表采样 次数，那么连续的时间t可由nT代替，再以偏差的累积和代替微分，以相邻两次 偏差在的增量一个采样周期内的平均值代替微分，即U(t)xU(k) e(r) e(k)(25)de(J)dt 式中：T一采样周期；K一采样序号。通过以上近似，可得到最基本数字PID控制算法，即位置式PTD算法，其精 度随采样周期T的减小而提高，其控制规律为T 卜e(2)

10、-e(攵-1)1U(k) = K, e(k) +工e(j) + T.-.j=01(26)式中：k采样序号；u (k)第k次采样时刻系统的输出值；e (k)一第k次采样的偏差值；e (k-l)第k-l次采样的偏差值；Ki积分系数，Ki=Kp/Ti； Kd一微分系数，Kd=Kp/Td。位置式PID算法为最基本的一种PID算法，在实际的应用中它存在一定的局限性。 根据实际的需求，有很多种PID算法在此基础上做了相应改进，如增量式、积分 别离式、微分先行式等PID算法，这里就不再赘述。112. 4测速原理本系统的调速方法为速度闭环PID调节所以需对电机的速度进行测量，并送 入单片机中进行计算，一般的测

11、速方法有测速发电机测速法与光电码盘测速法。 2.4. 1测速发电机测速测速发电机是输出电动势与转速成比例的微特电机。通过对测速发电机的绕 组和磁路进行精确设计，可使其输出电压U和转速n成比例关系，即U=Kn,其中 K是为常数。当电机旋转方向改变时其输出电压的极性也随之改变。在检测时需 将被测电机与测速发电机同轴联接，通过检测出其输出电压的大小，即可根据关 系式推导出电机的转速，故测速发电机又称速度传感器。图27直流脉宽调速系统结构图传统的直流脉宽调速控制系统如图1所示，其控制精度较低。该系统中以测 速发电机作为测速传感器，而以测速发电机作为测速传感器时，测速的精度并不 高，其原因是在实际检测过

12、程中电机需与伺服电机同轴连接，伺服电机在运行过 程中温度会升高，使得测速发电机的温度也随之升高，测速发电机中的比例系数 K并不是恒定不变的，当测速发电机的温度升高时，比例系数K会减小，因此， 在检测时，检测到的电压也随之降低，从而给系统带来了误差，这种误差是调速 系统无法消除的。并且相对误差随电机速度的下降而增大。2. 4. 2光电码盘测速 光电码盘的测速原理如下图，在电机上安装一个周围开有 等距离小孔的码盘，并在码盘两侧安装红外光电传感器，在电机运行过程中，由于电机与码盘同 轴连接，码盘会与电机一起转动，且转速相等，当码盘挡在红外光电发光二极管 和高灵敏度的光电晶体管之间时，传感器因检测不到

13、光信号将会输出一个低电 平，而当码盘的圆孔经过传感器时，并不能挡住传感器的接受到光信号，因此， 输出一个高电平，因此当电机旋转一周时，传感器便会发出与码盘上圆孔数相等 的脉冲波，因此，假设在一点时间内的转数t内所接收到的脉冲个数为m,码盘上12孔的数量为P,那么电机的平均转数为：N=60m/pt (r/min)图28脉冲发生源硬件结构图(左为正视图，右为侧视图)最初的光电码盘是选用金属作为材料，然后在材料上开通孔使码盘能够工 作，其优点之一就是金属材料的强度高，使用寿命长，但金属的热稳定性比拟差， 由于码盘厚度较厚，所以低速测量时精度较低，为了克服金属码盘的这些缺点， 选用了热稳定性较高的玻璃

14、作为光电码盘的材料，为了克服厚度带来的误差，玻 璃码盘以刻线代替开通孔，在精度上有了很大的提高，但一般玻璃易碎，强度不 如金属，有时为了节约本钱也有选用价格较低的塑料作为材料。光电码盘最主要的一个指标就是分辨率，它表示编码器每旋转一周所产生的 脉冲个数，也称为解析度，或直接撑多少线，分辨率越高，测速精度也就越高， 对系统的电路的及计数系统的要求也越高。综上所述，在单片机控制电机系统中，以光电码盘代替传统的测速发电机， 消除了测速时由于温度变化带来的误差，同时也使得测速环节信号的处理变得简 单，它以计数的方式取代了传统的AD转换，同时也消除了由于AD转换精度不高 带来的误差。一般认为光电码盘测速

15、的方法有以下三种：M法也称为测频法，在规定时间内测量光电码盘产生的脉冲数，通过计算得 出速度。这种方法在电机转速较高时精度较高，所以常应用于高速测量。T法也称为测周法，测量相邻两个脉冲的时间间隔，通过计算的出速度，这 种方法在低速测量时精度较高，因此常用于低速测量。在实际的测速中，假设检测对象同时存在高速与低速运行，单独采用上述方法 中的一种时在速度较高或较低时误差会较大，这时可使用上述两种方法相结合，13即在设定的时间内同时测量一个高频时钟脉冲与光电脉冲的个数，通过计算可得 电机的转速，这就是M/T法。143硬件系统及特点硬件系统简介为使系统到达设计的任务和要求，设计的调速系统框图如图3,本

16、系统选用 的单片机为80C552,由于80C552内部无程序存储器，选用2764芯片作为单片 机的程序存储器，电机转速由给定电位器给定一定电压通过单片机内部的A/D 转换后设定电机速度，将检测到的电机转速实际值与给定值进行比拟，分析电机 转速偏差的大小与变化的情况改变PWMO脉冲宽度寄存器的值，从而改变单片机 输出的PWM脉冲的占空比，对电机的速度进行有效调节，使得电机的实际转速与 给定转速相等。并通过并行I/O 口扩展芯片8255与7段一码驱动芯片74LS47 的联合使用，以静态显示的方式驱动LED数码管，实时显示电机的测量转速。为 了控制系统的稳态误差、超调量以及调整时间等，电机的调速方案

17、采用PTD调节。 另外，用电流传感器检测驱动电路中的电流，通过A/D转换送入单片机中，实时 监测电机电流，防止电流过大损坏PWM功率放大器。图31数字式PWM调速系统电路图2.1 脉宽调制器80c552的一大特点就是片内带有有两路PWM,其结构如下图，其输出脉冲 的占空比可由脉冲宽度寄存器PWM0和PWM1编程实时改变，输出脉冲的重复频率 ，叫由特殊功能寄存器PWMP确定：fe fosc / 2X (1+PWMP) X255fosc为单片机的振荡器频率，脉冲的低电平宽度取决于脉冲宽度寄存器的值， 即输出低电平时间/高电平时间二PWM/ (255-PWM)。在本系统中，PWMP的值为2,15即P

18、WM的频率为7. 8KHzo8彳立PWM08彳立PWM0图32 80c552的PWM结构内部数据总线3. 3改进型M/T法测速由于铸轧速度需要无级调速，故需使用M/T法。M/T法已在第二章中作了介 绍。假设光电码盘转速脉冲的个数为叱，高频时钟脉冲的个数叽。那么依据光电码盘 测速原理，电机的速度为n=60fn/P=60mn/(PXTn) = (60/P) X m/Gn) =60fW(Pm)式中： 。一高频脉冲的频率；P光电码盘转的分辨率；T 光电脉冲计数时间；T一时钟脉冲的计数时间。这种方法，使用比拟简单，但在转速脉冲频率和高频脉冲频率相差较大时，也会 产生较大的误差。由于80c552内有带有捕

19、捉寄存器，可捕捉外部脉冲的上升或 下降沿，因此对M/T法作了如下的改进。这种方法需用到80C552的的2个软件定时器、一个外部脉冲计数器和1个 捕捉器，测速时，以T0作为高频时钟脉冲的计数器，T1作为码盘转速脉冲的计 数错，T2设定采样时间，捕捉涔用于捕捉转速脉冲的第一个上升沿和最后一个 上升沿。由于80C552的晶振频率为12MHz, TO的频率为晶振频率的十二分之一, 所以以为IMHo改进的M/T法转速测量的实现步骤如下：(1)设置CT0捕捉码盘脉冲信号的上跳变，T2的分频系数为4,即设定采 样时间T为262mso在CT0捕捉到码盘脉冲的第一个上升沿时同时启动三个定时16/计数器;（2）定

20、时时间T到时,读取TO、T1的脉冲个数T。（。）和叫;（3）为保证精度，继续计数到转速脉冲的下一个上升沿，此时H计取转速 脉冲个数叫=叱+1,读取TO计取的高频脉冲的另一个数T。，高频脉冲的个数 m产+叽=1X0+65535Xn+To- n为TO的溢出次数；7（4）把叱，g代入M/T法测速公式中，计算出电机的转数。mn+1Imn码盘脉冲_| 定时时间TI-1高频脉冲 jinjuppppuppuinjui工IT（xi）图3-3改进M/T法测速波形示意3. 4 PWM功率放大器直流力矩电机带动铸轧辑单方向旋转，为提高系统的快速性能，采用带制动 回路的不可逆PWM控制系统，如图4所示。来自脉宽调制器

21、的两个极性相反的脉 冲信号经隔离、驱动放大后带动电机旋转。其中MOSFET管VT1起调制作用的主 控管，VT2是辅助管;二极管DI、D2 （或D3、D4）用来加快MOSFET管的放电速 度。PWM式晶体管放大器的主要技术指标：输出电压60V单极性，最大输出电流 40A,切换频率7.8kHz。图3-4 PWM晶体管放大电路图171绪论3.1 课题研究的背景与意义13.2 国内外研究概况与开展趋势13.3 研究内容52直流电机调速系统设计2. 1直流电机的调速方案52. 2直流电机PWM调速原理72.3 PWM脉冲产生方式82. 3速度调节方案92. 4测速原理123硬件系统及特点2.1 硬件系统

22、简介143. 2脉宽调制器153.1 改进型M/T法测速163.2 PWM功率放大器174软件系统设计4. 1C51语言简介 194.1 微机头文件的设置194.2 主程序的设计194. 4子程序的设计215结论参考文献31附录334软件系统设计系统的硬件电路已设计完毕，但要使系统能够正常运行，除了设计一个合理 的硬件电路之外，还需软件的支持，因此，通过编程实现电机微机实时控制系统 的应用程序，是整个系统设计中十分重要也是非常复杂的的一个环节。本系统采 用80C552代替了传统的速度闭环控制器，通过C语言的编程使系统稳定运行。 4.1 C51语言简介单片机的编程语言有汇编语言和C语言两种。由于

23、单片机系统日趋复杂，要 求所写的程序代码规范化与模块化、规范化并便于多人以软件工程的形式进行协 同开发，汇编语言作为传统的单片机编程语言，已不能满足这样的实际需求了。 由于C语言功能强大，结构性、可读性和可维护性好，因而越来越受到人们的青 睐。另外，使用C语言编程可以缩短开发周期、降低本钱，并且可靠性高，可移 植性好，目前C语言已成为单片机应用系统开发的主流语言。基于以上优点，本 系统采用了C语言为单片机编程。为与标准C语言区分，单片机编程所用的C 语言简称为C51,将用C51语言编写的程序转换生成可执行代码的程序简称C51 编译器。C51程序结构与一般的C程序没有什么差异，C51程序是由函数

24、构成的。一 个C51源程序必须包含一个main函数，也可以包含一个main函数和假设于其它函 数。因此，函数是C51程序的基本单位。main。函数是主函数，是程序的入口。 不管main。函数放在何处，程序总是从main()函数开始执行，执行到main。函 数结束那么结束。在main。函数中调用其它函数，其它函数也可以相互调用，但 mainO函数不能被其它的函数调用。C51中函数分为两大类，一类是库函数，一类是用户定义函数。库函数是C51 在库文件中已定义的函数，其函数说明在相关的头文件中，用户编程时只要用 include预处理指令包含相关头文件，就可在程序中直接调用。用户自定义函数 是用户自己

25、定义、自己调用的一类函数。4. 2微机头文件的设置用C51为单片机编程的第一步便是导入头文件，在单片机的系统结构中，对 内部的RAM、I/O端口和数据存储器采用统一编址进行识别。单片机中的每个特 殊功能寄存潜、RAM、I/O端口和数据存储器都有唯一得地址。所有的地址均为 一个数，在编程中很难记住所有的地址，因此，C语言源程序中将单片机中得特 殊功能寄存器、RAM以及I/O端口用用便于理解的方式表示。但在程序执行时，18CPU对它们依然根据统一编址来识别，所以，这就需要将源程序中的特殊功能寄 存器、RAM以及I/O端口文字说明汇编程序能够编译的地址，而这就是通过调用 C51中头文件的方式完成的，

26、80c552单片机的头文件为REG552.H,由于编程中 需用到求绝对值的函数，因此添还加了数学函数头文件math, h其导入格式如下：#include #include4.3主程序的设计当程序较大且较复杂时，C语言编程中一般都由主程序与子程序组成，通过 在主程序中调用子程序，使得程序变得模块化与结构化，这样可使编制的程序清 晰易读，调试也较方便。在本程序中包含了 4个子程序，即初始化、显示、转速 给定、电流检测和转速调节。主程序：void mai()init();/初始化while( 1)ISpccd_Give();/转速给定I_test();/电流检测Speed_Give();/转速给定i

27、f(I 2Ms2工作方式选择，方式如下:TEMS1T2MS2工作方式00停止计时/计数01计时方式10不使用11计数方式2 80C552的捕捉器介绍定时器T2连接4个16位捕捉寄存器：CT0-CT3o捕捉寄存器输入号CTT024CT3I与Pl 口匕0Pl. 3）复用，当引脚CTIOCT3I上电平发生变化时， 定时器T2的值装入这些捕捉寄存器并产生中断请求，中断标志存放在特殊功能 寄存器TM2IR中。如果不需要捕捉功能，这些中断可作为外部中断输入。利用捕 捉控制寄存器CTON,可以捕接输入信号的上跳变、下跳变或上下跳变。在每个 机器周期的S1P1,采样输入信号，当检测到一个所选样的跳变时，在该机

28、器周 期的末后特定时潜T2的内容捕捉到寄存器中。捕捉控制寄存器CTON的地址为EBH,格式如下: 表4.4捕捉控制寄存器CTONCTCON各位的功能如下：D7D6D5D4D3D2D1DOCTN4CTP3CTN2CTP2CTN1CTPICTN0CTPOCTN3-CTN0： CTN3-CTN0 分别由 CT31CT01 的下降沿捕捉。CTP3-CTP0： CTP3-CTP0 分别由 CT31 CTOI 的上升沿捕捉。利用CT3 CTO捕捉T2的功能，可方便的测量时间间隔，假设一个周期变化 的时间以上升或下降的形式加在一个捕捉引脚上，那么两个事件之间的时间间隔可 用捕捉寄存器捕捉了 2中的时间值来测

29、量，并在中断服务程序中计算出这两个事 件之间的时间间隔。定时器T2及捕捉器的中断由特殊功能寄存器1EN1控制，IEN1的地址为 0E8H,其格式如下。表4.5特殊功能寄存器IEN1IEN1各位的功能如下：D7D6D5D4D3D2D1DOET2ECM2ECM1ECM0ECM0ECT2ECT1ECTOET2： T2字节溢出或16位溢出中断允许位。ECMOECM2:比拟寄存 器CMOCM2中断允许位。ECTOECT3：捕捉寄存器ECTOECT3中 断允许标志。其中各位为“1”时允许中断，为“0”时禁止中断。 定时器T2中断标志寄存器TM2IR的地址为0C8H,格式如下。表4.6定时器T2中断标志寄存

30、器TM2IRTM2IR各位的功能如下:D7D6D5D4D3D2DIDOT2OVCMI2CMIICMIOCTI3CTI2CTIICTIOCTIOCT13： CTI0-CT13捕捉到了 T2内容时中断标志。25CMTOCM12： MIOCM1与T2比拟匹配时中断标志T2OCV:时器T2的16位溢出标志。了解了 80C552的定时器与捕捉器后，转速的测量程序如下，它由三个定时 器的功能完成对转速的测量，在T2中断程序中刷新电机转速。定时器。中断程序：void tmO() interrupt 1T1IO=O;TLO=O;tO=tO+l;计数器1中断程序：void tml() interrupt 3TH

31、1=O;TL1=O;定时器2中断程序：void tm2() interrupt 5(TM2C0N=0x80;/to脉冲个数等待下个上升沿/ml脉冲个数mO 0=65535*t0+TH0*255+TL0;ml=65535*tl+THl*255+TLl;CTI0=0;while(!CTIO);ml=ml+l;26ml=65535*tl+THl*255+TLl;Speed_T=60; /*100000*m0/ (ml* 100);速度计算TR1=O;TR0=0;TH0=0;TL0=0;TH1=O;TL1=O;RT=1;所有计数器清零，重新开始计数RT=0;CTI0=0;while(!CTI0);TR

32、1=1;TRO=1;TM2C0N=0xa9;flag；27大功率电机转速控制软件设计1绪论1.1课题研究的背景与意义当今，由于地球资源的有限性，能源的紧缺，人们越来越重视自然资源的合 理利用。运载工具的减重是节约能源的重要途径之一。人们迫切希望通过降低产 品的自重以减少能源消耗和环境污染。由于镁合金所表现出来的重量轻，易于压 铸，良好的机械性能和电磁屏蔽效果好等特点，是交通运输和便携式电子产品壳 体的首选材料之一，同时，由于镁合金的可回收性和环保性，因此被称为绿色材 料。但由于镁合金和铝合金一样仍然在强度、硬度、抗拉强度及抗疲劳强度等方 面存在着一些缺陷，这就很大程度上限制了镁合金一些重要的汽

33、车部件上的应 用。所以，提高镁合金铸件的质量，己成为镁合金使用的关键因素。传统的成形 方法，无论全固态的轧制的，锻造，挤压，拉拨，冲压，还是全液态的铸造技术, 要么是耗能高，要么是效率低下，产品组织性能差。因此，新的半固态加工技术 被用来提高镁合金铸件的性能。半固态金属成型有别于传统成形方法，是以上两 类工艺制度相结合的产物，具有低剩余应力，高致密性，低能耗，短流程，近终 型等优点，是一种全新的近终型金属成形技术。我国有相当丰富的镁资源,储量占世界的60%以上，镁合金具有密度小，比强 度高,减振性好,抗电磁干扰屏蔽性好和机械加工性能好。汽车工业来自节能和环 保方面的压力为镁合金提供了巨大的开展

34、空间。因此，大力进行镁合金的研究开 发势在必行。半固态镁合金连续铸轧是一种全新的近终型金属成形技术，可用来提高镁合 金的性能。但目前镁合金铸轧自动化程度相对低、速度控制特性差。因此，必须 设计一个合理调速系统，提高镁合金铸轧自动化程度，本文通过对可控硅调速系 统的改进，实现了铸轧速度的无级调速，稳态误差可达甚至小于0. 3机 1. 2国内外研究概况与开展趋势研究说明，半固态加工技术中的一个关键问题就是如何制备优质的半固态合 金棒坯。在半固态合金棒坯制备过程中，被搅拌合金熔体的冷却速率和受到的搅 拌力是合金熔体凝固过程中两个重要参数。这两个参数的变化将直接影响到半固 态合金坯料的质量。无论流变铸

35、造还是触变成形，都包含半固态制浆及半固成形 两局部。其中，核心是如何获得等轴、细小、均匀的非枝晶的半固态浆料。其方 法主要有两大类，一类是在外力或外场作用下来打破也已形成的枝晶，主要有机图44转速调节子程序流程图测速是调速系统中极为重要的局部，通过改进型M/T法的使用，使得电机无 论在低速还是高速时电机的测速精度有了极大的提高，因此也提高了整个系统的 可靠性。转速的调节设计由于铸轧系统需无极调速，且在超调量与调整时间上都 有一定要求，故速度的调节方采用了 PT调节。其输出量u由下式决定：(41)UQ) = K 那么 +P但在实际的电机控制系统中，控制量u的输出值要收到元器件或执行机构性(42)

36、(42)能或程序中定义的数据类型U的约束（如电源的限制-放大器饱和U的数据溢出 等）而限制在有限范围Umax, Umin内,即UminUekr)/ e k大于给定值时采用P调节u=kp*ek;elseu=u=kp*ek+ki*(ek+ek_l);if(uu_max)u=u_max;if(uu_min)u=u_min;PWMO二u;PWl=u;29图4-5转速调节子程序流程图速度PID调节程序中的参数Kp, Ki ,可通过离线仿真而得。也可以试凑法 和实验经验法来确定，这里不在赘述。305.结论本文对PWM电机调速系统进行了比拟深入的研究。从直流电机调速原理出发, 到对80c552特性和控制功能

37、的认识，连接两者的驱动电路，到对调速参数的显 示和控制，一步步建立了完整的PWM直流电机调速系统。然后在微机实现上讨论 了脉冲产生、数字测速、转速与电流控制器的原理并给出了软件、硬件实现方案。现代的电机控制要求越来越复杂，既要环保高稳定性，又要满足新的技术指 标和应用系统要求。随着电子电力技术和自动化技术的快速开展，控制理论的完 善，电机控制迎来了新的开展机遇。使用高性能的微机解决电机控制器不断增加 的计算量和速度要求，使其功能强大、维修方便、适用范围广又非常经济。这次毕业设计的研究给了自己很多收获。对单片机的硬件结构和外部扩展有 了更深的了解，对单片机强大的控制特性有了认识，对C语言和汇编语言在实际 中的灵活应用有了接触，认识了 proteus软件，对电机的特性认识更多，统揽全 局的思维也有锻炼。由于学识有限和，以后的上作中还需要我花费更多的时间学习各种新知识， 向自己的老师及同行请教。本文完成稍微仓促，会有不少缺陷，望大家批评指正。31参考文献1胡寿松.自动控制原理.长沙：国防科技大学出版社，1995 2王选 民智能仪器原理及设计M,北京:清华大学出版社，2008.73Kuo B. C. Automatic Control Systems. 8 ed. New Jersey: Prentice-Hall, Inc. 2002. 4陈伯时.电力拖动自动控制系统M.北京