ВВЕДЕНИЕ 7
1 ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ 9
1.1 Применение широтно-импульсных преобразователей в системах электроприводов 9
1.2 Устройство и классификация АЦП 18
1.3 Назначение и разновидности энкодеров 21
2 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ШИП - ДПТ.... 25
2.1 Технические данные и требования 25
2.2 Описание функциональной схемы 27
3 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ И ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ЦИФРОВОГО РЕГУЛЯТОРА СИСТЕМЫ ШИП-ДПТ 30
3.1 Цифровые регуляторы 30
3.2 Методы расчета и исследования цифровых систем 32
3.3 Расчет рекурсивных цифровых фильтров по аналоговому прототипу 34
3.4 Цифровой ПИД-регулятор 36
3.5 Параметры ПИ-регулятора 39
4 ВЫБОР ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ШИП - ДПТ 41
4.1 Выбор элементов системы управления электропривода 45
4.3 Разработка и описание принципиальной схемы микропроцессорной системы управления ШИП - ДПТ 52
5 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 53
5.1 Разработка программного обеспечения для отдельных узлов 53
5.2 Программа симметричного управления силовыми ключами при помощи аналогового сигнала 53
5.3 Программа датчика скорости со знаком 56
5.4 Программа реализации Цифрового ПИ-регулятора 59
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 62
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 63
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А 64
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 65
В качестве объекта управления был выбран двигатель постоянного тока. ДПТ довольно широко распространены, они применяются в качестве крановых двигателей в приводах подъемных средств, используются приводами транспортных средств, как тяговые двигатели, служат для приводов устройств автоматики. Также двигатели постоянного тока значительно распространились благодаря своим ценным качествам: высокому пусковому, тормозному и перегрузочному моменту, довольно высокому быстродействию, возможности широкого и плавного регулирования частоты вращения.
Целью выпускной квалификационной работы является модернизация лабораторного стенда “Система управления скоростью двигателя постоянного тока с широтно-импульсным преобразователем” и исследование микропроцессорной системы управления электропривода по схеме ШИП - ДПТ, выбор необходимого электрического оборудования, создание функциональной и принципиальной схемы системы, так же разработка программного обеспечения на языке Assembler.
Для создания корректной системы требуется изучить:
1) Способы и законы широтно-импульсного управления двигателя постоянного тока.
2) Принцип и устройство ввода аналоговых данных в микропроцессорных системах, а так же принцип работы импульсного датчика скорости.
3) Методику синтеза ПИД-регулятора в цифровой форме с учетом параметров конкретного двигателя постоянного тока .
Требования к составу и устройству системы:
1) Система управления должна быть микропроцессорной, сигнал задания аналоговым, сигнал обратной связи по скорости импульсным .
2) В целях упрощения синтеза, микропроцессорная система управления должна быть выполнена на базе восьмиразрядного микроконтроллера типа AVR.
3) Двигатель постоянного тока должен быть мощностью не менее 20 Вт и напряжением питания не более 24 В.
4) Для более высокой точности удержания скорости, необходимо использовать промышленный энкодер с разрешением не менее 500 имп./оборот.
5) Силовая часть электропривода должна быть выполнена на полевых транзисторах, должны использоваться драйверы и гальванические развязки .
6) Должны обеспечиваться различные законы управления.
В первой главе производится описание основных элементов системы управления двигателя постоянного тока: широтно-импульсного
преобразователя, аналого-цифрового преобразователя и энкодера.
Во второй главе выполнена разработка функциональной схемы и ее описание.
В третьей главе была рассмотрена методика синтеза ПИД -регулятора в цифровой форме.
В четвертой главе произведен выбор силового оборудования и системы управления электропривода и создана принципиальная схема системы.
В пятой главе выполнена разработка программного обеспечения для микропроцессорной системы управления широтно-импульсного преобразователя двигателя постоянного тока.
В ходе выполнения выпускного квалификационного проекта были получены следующие результаты:
1) Построена функциональная и принципиальная схемы системы;
2) Разработан программный код для микроконтроллера;
3) Произведен выбор оборудования.
