成为图。图中是对时，若令,则。若考虑速度调节器采用调节器,并加入比例微分负反馈,其结构图如图所示。图速度环状态反馈简化图图调节器加比例微分负反馈框图比较图和图可得比较式两边系数有,,,相应速度调节器的传递函数为比例微分反馈的传递函数为由式可得到速度调节器的离散化方程和差分方程为由式可得比例微分反馈差分方程为速度环稳定性分析考虑反电势的影响,数字直流调速系统框图如图所示。其由图求之，它实际上是速度环的控制对象。图数字直流调速系统框图图速度环被控对象结构图由图可得到系统闭环脉冲传递函数为因而得到系统特征方程为利用计算机求解式得到的根为,由此可见,全部根都在单位圆内,所以系统是稳定的。速度环稳态误差分析由图可得到系统误差脉冲传递函数为当给定为单位阶跃输入时有当给定为速度输入时有当给定为加速度输入时有速度环采样周期的选择速度环的控制对象传递函数为则有,,我们选择速度环采样周期为。第章控制系统软件设计本调速系统的全部软件包括主程序子程序以及中断处理程序，系统软件设计主要采用模块式结构设计。系统主程序设计流程图图主程序流程图如图所示的主程序流程图，它完成主程序完成系统的各种功能初始化操作，包括的片内寄存器各种状态和标志位各个控制数据等的初始化，然后循环定时执行速度环和电流环的计算，并完成键盘输入显示扫描等各种功能。数字调节器程序设计在微机数字控制系统中，当采样频率足够高时，可以先按模拟系统的设计方法设计调节器，然后再离散化，就可以得到数字控制器的算法，这就是模拟调节器的数字化。当输入时误差函数输出函数是时，调节器的传递函数如下式中为调节器比例部分的放大系数为调节器的积分时间常数。式子的时域表达式可写成其中，为比例系数，为积分系数。将上式离散化成差分方程，其第拍输出为其中，为采样周期。式表述的差分方程为位置式算法，为第拍的输出值。由式子看出，比例部分只与当前的偏差有关，而积分部分则是系统过去所有偏差的累积。位置式调节器的结构清晰，和两部分作用分明，参数调整简单明了。为了安全起见，常须对调节器的输出实行限幅。在数字控制算法中，要对限幅，只须在程序内设置限幅值,当时，便以限幅值作为输出。而位置式算法必须要同时设积分限幅和输出限幅。带有积分限幅和输出限幅的位置式数字调节程序框图如图所示。数字滤波器程序设计在检测得到的转速信号中，不可避免地要混入些干扰信号。在数字测速中，硬件电路只能对编码器输出脉冲起到整形倍频的作用，往往用软件来实现数字滤波。数字滤波具有使用灵活修改方便等优点，它可以用于测速滤波，也可以用于电压电流检测信号的滤波。常有的数字滤波主要有三种，它们分别是算数平均值滤波中值滤波和中值平均滤波。本次设计采用中值平均滤波。中值平均滤波首先要设有次采样值，排序后得，去掉最大值和最小值，剩下的取算术平均值即为滤波后的值中值平均滤波是中值滤波和算术平均滤波的结合，即能滤除偶然型干扰脉冲，又能平滑滤波，但程序较为复杂。程序框图可由上式得出，在此略。图位置式数字调节器程序框图中断处理程序设计电流环中断服务程序的设计它主要完成电机索零运算电流调节器运算轻载时电流自适应的运算。设系统电流断续临界值为，反馈电流采样值为，则程序框图如图所示。图电流环中断服务程序简化框图锁零单元程序设计为防止电机慢速爬行，般模拟晶闸管都设有锁零单元。这里用计算机软件来实现。首先检查下速度给定和速度反馈是否为零或者小于临界值，若不为零系统正常运行。若为零，使电流调节器输出为负电压，把计的过程中，巩固了我的专业课知识，使自己受益匪浅。当然在本次设计中还有需要改进和完善的地方，比如可以进步完善系统的故障检测和保护，使故障检测更加全面和高效，还可以设计个电源，防止在断电的情况下造成系统损害，保证生产的连续运行。同时也可以设计个键盘输入电路，来完成各项参数的有效输入。总之，通过本次设计不仅进步强化了专业知识，还掌握了设计系统的方法步骤等，为今后的工作和学习打下了坚实的基础。谢辞四年的大学生活即将结束，为期个学期的毕业设计也接近了尾声。此次毕业设计的完成，凝聚着许多人的关怀和帮助。首先要感谢我敬爱的指导教师张教授在学术上的精心指导和严格要求，在思想学习和生活等各个方面的典范作用，在科研中创造的良好学术气氛，在系统研究和调试过程中给予的及时帮助。这些使我的本科学业得以顺利完成，并激励着我在今后的人生道路上不断开拓进取，勇往直前。在此，我再次对陈老师的培养和关怀表示诚挚的谢意,同时，我要感谢其他的代课老师对我们的学习和工作严格要求，并耐心地教导激励我们积极进取，培养我们形成良好的科研作风，所有这些，我们将终生受益。在此，我对刘老师的培养和帮助深表感谢,非常感谢老师们，他们不但在大学四年中指导我们学习和生活，而且在完成论文期间给我许多帮助和建议，他们兢兢业业对工作认真负责的态度为我做出了好的表率，时刻鞭策着我向他们学习。非常感谢我的同学们，在与他们共同的学习工作生活过程中，他们给予了我及时的帮助和建议，开拓了我的思路。我对他们致以真诚的谢意和衷心的祝福。最后，向所有帮助过我的人致以最诚挚的谢意。参考文献陈伯石。电力拖动自动控制系统。北京机械工业出版社，。徐维祥。单片机原理及应用。大连大连理工大学出版社，。王兆安。电力电子技术。北京机械工业出版社，。何立民。单片机应用文集。北京北京航空航天大学出版社，。周渊深。交直流调速系统与仿真。北京中国电力出版社，。潘新民，王燕芳。微型计算机控制技术。北京电子工业出版社，。涂时亮，张友德。单片微机控制技术。上海复旦大学出版社，。余永权，汪明慧，黄英。单片机在控制系统中的应用。北京电子工业出版社，。教育部高等教育司，北京市教育委员会。高等学校毕业设计论文指导手册。北京高等教育出版社，经济日报出版社，。胡汉才。单片机原理及其接口技术。北京清华大学出版社，。孙虎章。自动控制系统。北京中央广播电视大学出版社，杨兴姚。电动机调速的原理及系统。北京水利电力出版社，熊光楞。控制系统数字仿真。北京清华大学出版社，黄柯棣。系统仿真技术。长沙国防科技大学出版社，陈治明。电力电子器件。北京机械工业出版社，邵丙衡。北京电力电子技术。北京中国铁道出版社，张明勋。电力电子设备和应用手册。北京机械工业出版社，北京电子工业大学出版社，晶闸管调速系统推向逆变，迫使电动机停止爬行，其程序框图如图所示。图锁零程序框图电流自适应程序设计在转速和电流双闭环调速系统中，电流环调节器的动态参数般是按电枢回路电流连续的情况来选取，然而当系统轻载工作时，如果平波电抗器的电感量不太大，就会出现电流断续的情况。当电枢电流断续时，晶闸管调速系统的机械特性和电流连续相比有明显的差别，其动态性能也发生两项重要变化。由于电流断续时整流装置外特性变陡，其等效内阻大大增加，因此，使电流环调节对象总放大倍数下降。当电流断续时，由于电枢回路电磁时间常数存在，从整流电压的突变到平均电枢电流响应不可能瞬间完成，而是按指数规律逐渐变到稳态值。当电流断续时情况不同，由于电感对电流的延缓作用已在个波头结束，平均电压突变后，下个波头的平均电流便也立即随电压变化。因此，从整流电压和电流平均值的关系上看，相当于，也就是说，在平均整流电压和电流之间，电流连续时是惯性环节，电流断续时就成了比例环节。考虑到上述两项变化，平均整流电压与平均整流电流间的传递函数由连续的变成断续时的，其中，是断续时电枢回路的等效电阻，如果电流调节器已按连续情况设计好了，其传递函数为为了使系统在电流断续时具有同样的动态性能，只有让调节器结构和参数也随着调节对象传递函数变更而改变才行，假设电流环其他部分传递函数没有变化则电流断续时电流调节器的传递函数应满足下列关系考虑到电流连续时通常选择,则有,其中由此可见,电流断续时要求电流调节器是个积分环节,因而电流断续时要改变电流调节器的结构,使它和电流连续时相适应,使其动态性能基本和电流连续时相同,这就称为电流自适应控制。若用计算机软件来实现电流自适应控制，只要判断主回路电流是否连续即可，若电流连续就按算法，若电流断续就按算法。按积分算法其差分方程为设单元放电流反馈值单元放电流断续临界值，则其程序框图如图所示。图电流自适应程序框图速度环中断服务程序的设计测速软件包括捕捉中断服务子程序如图所示和测速时间中断服务子程序如图所示构成，转速调节中断服务子程序中进行到测速允许时，开放捕捉中断，但只有到旋转编码器脉冲前沿到达时，进入捕捉中断服务子程序，旋转编码器脉冲计数器和高频时钟计数器才真正开始计数，同时打开测速时间计数器，禁止捕捉中断，使之不再干扰计数器计数。待测速时间计数器到达计数值，发出停止测速信号，再次开放捕捉中断，到旋转编码器脉冲前沿再到达时停止计数。在这组软件框图中，测速软件仅完成和计数，转速计算是在转速调节中断服务子程序中完成的。图测速时间中断服务子程序框图图捕捉中断服务子程序框图转速调节中断服务子程序框图如图所示。进入转速调节中断服务子程序后，首先应保护现场，再计算实际转