微機控制電路以經(jīng)過微型計算機(簡稱微機)處理的信號作為工作信號的數(shù)字控制電路。微機是以大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路組件為主要部件制成的數(shù)字式電子計算機。

中文名

微機控制電路

工作信號

微型計算機處理的信號規(guī)????模

大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路

類????別

數(shù)字式電子計算機

微機控制電路控制電路優(yōu)點

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語音

微機控制電路的優(yōu)點　微機只由少數(shù)幾片集成電路構(gòu)成，因此它通常比模擬控制電路體積小，重量輕，而且價格便宜。微機的組件較少，因此也減少了產(chǎn)生故障和出現(xiàn)錯誤的機會，增加了系統(tǒng)的可靠性。微機的控制方案由軟件來實現(xiàn)，因此它除能實現(xiàn)模擬控制系統(tǒng)的比例積分調(diào)節(jié)器(PID)調(diào)節(jié)規(guī)律外,還能引入各種先進的控制規(guī)律，如非線性控制、前饋復合控制、最優(yōu)控制以及自適應(yīng)控制等。在少許改變硬件，甚至完全不改變硬件的情況下，只需修改一些程序段或程序數(shù)據(jù)就能改變各種控制方案以適應(yīng)不同控制對象，因而控制裝置通用性強，容易實現(xiàn)硬件設(shè)備的標準化。微機控制電路屬于數(shù)字控制電路，因此它具有增加位數(shù)便能提高靜態(tài)精度、不易受溫度和電源電壓變化等的影響，即穩(wěn)定性能高的優(yōu)點。在采用微機的電力傳動系統(tǒng)中，故障的檢測和保護可以用程序來實現(xiàn)，故可實現(xiàn)故障的自診斷，提高系統(tǒng)可靠性。

微機控制電路微機基礎(chǔ)

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用微處理器組成的計算機稱為微機(圖1)。微處理器執(zhí)行各種計算并具有各種控制功能，它通過一系列指令(稱為軟件程序)的執(zhí)行來完成一項運算。這些指令儲存在與微處理器連接的存儲器里。其中算術(shù)邏輯單元(ALU)是一種處理單元,它執(zhí)行所有的算術(shù)運算和邏輯運算，如加法、減法和位處理等。數(shù)據(jù)寄存器用于數(shù)據(jù)的中間處理和存儲，以減少調(diào)進存儲器和從存儲器調(diào)出數(shù)據(jù)的數(shù)量，它也接受和傳遞CPU的進、出數(shù)據(jù)。地址寄存器用于儲存存儲器的地址，并與數(shù)據(jù)寄存器一起把輸入/輸出接口存儲器的數(shù)據(jù)調(diào)進和調(diào)出。控制單元則控制和監(jiān)督指令的正確執(zhí)行。時鐘或 CPU時基發(fā)生器包含在控制單元內(nèi)。時鐘頻率決定微處理器的基本運算速度。存儲器含有大量的存儲單元，是儲存指令和數(shù)據(jù)的部件,只讀存儲器(ROM)中指令被永久性地儲存起來，它們只能被讀出而不能被消除。隨機存儲器(RAM)不僅能讀出信息,而且能寫入(即儲存)信息。數(shù)據(jù)或可變化的信息儲存在 RAM里，在程序控制下的CPU可按需要讀出或者更改某個RAM存儲單元的存儲信息。輸入/輸出(I/O)接口使得CPU和外界之間能進行通信,這些接口電路在CPU和外圍設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)。接口電路還能把外部數(shù)據(jù)變換成便于微機使用的形式。微機是面向總線的控制裝置，系統(tǒng)中的各部件之間通過數(shù)據(jù)總線和控制總線傳遞信息。

微機控制電路可逆?zhèn)鲃涌刂?/p>

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在調(diào)速精度要求不高時，可用普通測速發(fā)電機將電動機的速度轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號，再用A/D(模擬/數(shù)字)變換器將Ufn轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號Dfn(圖2)。對調(diào)速精度要求較高時，可以采用速度編碼器把速度值轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖，電脈沖的頻率與速度成正比，再利用f/D(頻率/數(shù)字)變換器把頻率轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。速度給定值Dn和速度反饋值Dfn在計算機中進行數(shù)字比較,得出數(shù)字誤差信號En,然后經(jīng)過數(shù)字比例積分(PI)速度調(diào)節(jié)器進行數(shù)字PI運算，其輸出量即為電流數(shù)字給定值。電流反饋信號的取法是，應(yīng)用常規(guī)電流檢測器將負載電流轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號Ufi，再用A/D變換器將Ufi轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量Dfi，然后在計算機中將給定電流值Di和電流反饋值Dfi進行數(shù)字比較，經(jīng)比較所得的電流數(shù)字誤差信號Ei經(jīng)數(shù)字PI電流調(diào)節(jié)器進行數(shù)字PI運算，其輸出即為數(shù)字移相信號Dk。經(jīng)過數(shù)字觸發(fā)器把數(shù)字移相信號Dk轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂羞m當控制角α的晶閘管觸發(fā)脈沖，和常規(guī)觸發(fā)器相似。為了保證觸發(fā)相位和主電路電流之間的同步關(guān)系，必須設(shè)置同步電路。同步電路由同步變壓器和同步信號發(fā)生器組成。由單板機輸出的信號，經(jīng)功放電路使觸發(fā)脈沖具有足夠強度。仿照模擬邏輯選觸無環(huán)流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，觸發(fā)脈沖經(jīng)過脈沖切換電子開關(guān)K1、K2送到晶閘管的控制板上。指揮脈沖切換開關(guān)的邏輯功能(相當于模擬系統(tǒng)中的無環(huán)流邏輯裝置的功能)是利用軟件通過單板機實現(xiàn)的。

應(yīng)當指出，A/D變換器是不帶極性的,也就是它的輸入模擬量只能為正,而輸出的數(shù)字量也只能表示大小(代表正)。但在可逆調(diào)速系統(tǒng)中,由于測速發(fā)電機(SF)得到的速度反饋信號Ufn可能為正,也可能為負,為了適應(yīng)A/D變換器的要求，這個信號應(yīng)經(jīng)過整流變?yōu)橛肋h為正的信號。這個只表示速度大小的模擬信號經(jīng)過A/D變換后,轉(zhuǎn)變?yōu)橹槐硎舅俣却笮〉臄?shù)字量。為了使這個數(shù)字量能表示轉(zhuǎn)速的方向,再從Ufn處取一個信號，作用到單板機內(nèi)，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(xiàn)的。由上可知，在這個系統(tǒng)中速度設(shè)定、速度比較、速度PI調(diào)節(jié)、電流比較、電流PI調(diào)節(jié)、觸發(fā)相位α的控制、觸發(fā)脈沖的分配以及無環(huán)流邏輯功能都是利用軟件通過單板機實現(xiàn)的。

微機控制電路數(shù)字調(diào)節(jié)器

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在典型的雙環(huán)晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)中，速度和電流均采用比例積分(PI)調(diào)節(jié)器。由于在工程上對于連續(xù)系統(tǒng)的綜合已有成熟的經(jīng)驗，所以設(shè)計離散系統(tǒng)的最簡單方法是根據(jù)連續(xù)系統(tǒng)的設(shè)計方法，例如頻率法、根軌跡法或其他簡化后的工程設(shè)計方法，求出速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)，從而得出調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。然后，根據(jù)傳遞函數(shù)寫出調(diào)節(jié)器動態(tài)性能的時域表示法。再將此連續(xù)時域表達式離散化，求出相應(yīng)的差分方程，作為數(shù)字調(diào)節(jié)器程序設(shè)計的基礎(chǔ)。

參考書目

張明達主編：《電力拖動自動控制系統(tǒng)》，冶金工業(yè)出版社，北京，1983。

詞條圖冊

更多圖冊

總結(jié)

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