以經過微型電腦(簡稱微機)處理的信號作為工作信號的數位控制電路。微機是以大規模及超大型積體電路元件為主要部件製成的數位式電子電腦。
微機控制電路的優點 微機隻由少數幾片積體電路構成,因此它通常比類比控制電路體積小,重量輕,而且價格便宜。微機的元件較少,因此也減少瞭產生故障和出現錯誤的機會,增加瞭系統的可靠性。微機的控制方案由軟體來實現,因此它除能實現模擬控制系系統的比例積分調節器(PID)調節規律外,還能引入各種先進的控制規律,如非線性控制、前饋復合控制、最優控制以及自適應控制等。在少許改變硬件,甚至完全不改變硬件的情況下,隻需修改一些程序段或程序數據就能改變各種控制方案以適應不同控制對象,因而控制裝置通用性強,容易實現硬件設備的標準化。微機控制電路屬於數字控制電路,因此它具有增加位數便能提高靜態精度、不易受溫度和電源電壓變化等的影響,即穩定性能高的優點。在采用微機的電力傳動系統中,故障的檢測和保護可以用程序來實現,故可實現故障的自診斷,提高系統可靠性。
微機基礎 用微處理器組成的計算機稱為微機(圖1)。
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可逆傳動的微機控制 在調速精度要求不高時,可用普通測速發電機將電動機的速度轉變為模擬信號,再用A/D(模擬/數字)變換器將Ufn轉變為數字信號Dfn(圖2)。
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應當指出,A/D變換器是不帶極性的,也就是它的輸入模擬量隻能為正,而輸出的數字量也隻能表示大小(代表正)。但在可逆調速系統中,由於測速發電機(SF)得到的速度反饋信號Ufn可能為正,也可能為負,為瞭適應A/D變換器的要求,這個信號應經過整流變為永遠為正的信號。這個隻表示速度大小的模擬信號經過A/D變換後,轉變為隻表示速度大小的數字量。為瞭使這個數字量能表示轉速的方向,再從Ufn處取一個信號,作用到單板機內,使Dfn帶上極性符號。Dfi、DK的極性變換是由計算機用軟件來實現的。由上可知,在這個系統中速度設定、速度比較、速度PI調節、電流比較、電流PI調節、觸發相位α的控制、觸發脈沖的分配以及無環流邏輯功能都是利用軟件通過單板機實現的。
數字PI調節器 在典型的雙環晶閘管直流調速系統中,速度和電流均采用比例積分(PI)調節器。由於在工程上對於連續系統的綜合已有成熟的經驗,所以設計離散系統的最簡單方法是根據連續系統的設計方法,例如頻率法、根軌跡法或其他簡化後的工程設計方法,求出速度調節器和電流調節器的參數,從而得出調節器的傳遞函數。然後,根據傳遞函數寫出調節器動態性能的時域表示法。再將此連續時域表達式離散化,求出相應的差分方程,作為數字調節器程序設計的基礎。
參考書目
張明達主編:《電力拖動自動控制系統》,冶金工業出版社,北京,1983。