电力拖动自动控制系统(陈伯时)ppt3-3,4,6直流调速系统的数字控制

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电力拖动自动控制系统

第3章直流调速系统的数字控制

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主要内容

微型计算机数字控制的主要特点 微机数字控制双闭环直流调速系统的硬 件和软件 数字测速与滤波 数字PI调节器 *故障检测、保护与自诊断

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学习要点：

1 、 数 字 测 速 方 法 ： M 法 、 T 法 、 M/T 法； 2、比较测速方法的精度； 3、数字PI调节器的实现，软件算法；

重点、难点： 数字PI调节器的设计、实现。49电力拖动自动控制系统 电力传动控制系统3

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3.3 数字测速与滤波 数字测速精度指标

数字测速方法 M/T

法测速软件框图

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3.3.1 数字测速精度指标(1)分辩率 改变一个计数字所对应的转速变化量 来表示分辨率Q。

Q n2 n1Q 越小，测速装臵的分辩能力越强。

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(2)测速误差率测量值与实际值的相对误差来表示，

n 100 % n 的大小与测速方法和测速元件的制造精度有关。49电力拖动自动控制系统 电力传动控制系统6

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3.3.2 数字测速方法1)旋转编码器

光电转换

在数字测 速中，常用 光电式旋转 编码器作为 转速或转角 的检测元件。49电力拖动自动控制系统 电力传动控制系统7

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旋转编码器光电式 旋转编码 器是转速 或转角的 检测元件。发光 装置

VCC

接收 装置

轴 码盘

增量式旋转编码器示意图

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两对发光与接收装置，错开光栅节距的1/4,两 组脉冲序列A和B的相位相差90°A B 正转 A B 反转

图3-11 区分旋转方向的A、B两组脉冲序列

若码盘光栅数为N,则转速分辨率为1/N;常见光栅数 1024、2048、4096

采用倍频电路可以有效地提高转速分辨率四倍频电路

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2)测速原理由光电式旋转编码器产生与被测转速成 正比的脉冲，测速装置将输入脉冲转换为以 数字形式表示的转速值。 脉冲数字转换方法： (1)M法—脉冲直接计数方法； (2)T法—脉冲时间计数方法； (3)M/T法—脉冲时间混合计数方法。49电力拖动自动控制系统 电力传动控制系统10

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3.3.3 M法测速记录Tc时间内旋转 编码器PLG发出的脉 冲数M1,则60M 1 n ZTcZ PLG

倍频电路

Bus

Counter

M1

Z=倍频系数×PLG光栅数

Tc

测速原理与波形图

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M法测速的分辨率和误差率分辨率: 误差率: max

60( M 1 1) 60M 1 60 Q ZTc ZTc ZTc60M 1 ZTc 60( M 1 1)

ZTc 1 100% 100% 60M 1 M1 ZTc

M法测速适用于高速。49电力拖动自动控制系统 电力传动控制系统12

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3.3.4 T法测速记录PLG一个 脉冲间的高频脉 冲个数M2,f0为 高频脉冲频率， 则60 f 0 n ZM 2INTn PLG

倍频电路CPU Conter

f0

M2 Tt M 2

f0

电路与波形 49电力拖动自动控制系统 电力传动控制系统

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T法测速的分辨率和误差率分辨率: Q 误差率:60 f 0 60 f 0 60 f 0 Z ( M 2 1) ZM 2 ZM 2 ( M 2 1)

max

60 f 0 60 f 0 1 Z ( M 2 1) ZM 2 100% 100% 60 f 0 M 2 1 ZM 2

T法测速适用于低速段。49电力拖动自动控制系统 电力传动控制系统14

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两种测速方法的比较

M法测速在高速段分辨率强； T法测速在低速段分辨率强；

因此，可以将两种测速方法相结合，取长 补短。

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3.3.5 M/T法测速M/T法既检测 Tc 时间内PLG输出 的脉冲个数M1,又检测相同时间间隔 的高频时钟脉冲个数M2。 应保证高频时钟脉冲计数器与PLG 输出脉冲计数器同时开启与关闭， 以减小误差。49电力拖动自动控制系统 电力传动控制系统16