第三章 控制系统的MALAB仿真与结论
3.2电流环与转速环仿真模型图（如图3-3，3-4）
图3-3 电流环仿真模型图
图3-4 转速环仿真模型图
双闭环直流调速系统突加给定电压由静止状态启动时，转速和电流的动态过程如仿真图3-3和3-4 。由于在启动过程中转速调节器ASR经历了不饱和、饱和、退饱和三个阶段，即电流上升阶段、恒流升速阶段和转速调节阶段。从启动时间上看，第二阶段恒流升速是主要的阶段，因此双闭环系统基本上实现了电流受限制下的快速启动，利用了饱和非线性控制方法，达到“准时间最优控制”。带PI调节器的双闭环调速系统还有一个特点，就是转速必超调。在双闭环调速系统中，ASR的作用是对转速的抗扰调节并使之在稳态是无静差，其输出限幅决定允许的最大电流。ACR的作用是电流跟随，过流自动保护和及时抑制电压的波动。通过仿真可知：启动时，让转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节启动电流保持最大，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定电压的变化而变化，电流内环跟随电流外环调节电机的电枢电流以平衡负载电流。
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第四章 主电路及控制电路设计
第四章 主电路及控制电路设计
4.1主电路模块：
主电路模块的主要功能是通过PWM变换器得到可调的直流电压，为直流电动机供电；
检测模块包括转速、电流和温度的检测，转速和电流检测为系统提供转速和电流负反馈的信号；温度检测的目的是为了保护PWM变换器和电机；键盘、显示与报警模块负责转速的给定和实时显示，以及故障的声光报警；通信模块负责DSP与PC之间的数据通信，实现系统的计算机监控；DSP系统是整个系统的核心，它负责整个系统的管理和控制。
图4-1双闭环直流调速系统电路图 转速检测电路设计：
转速的检测可把Un接到一个测速发电机上即可检测转速，如图8所示：
UnRP4TGU2.
图4-2 转速检测电路 图4-3 电流检测电路 限幅电路:
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第四章 主电路及控制电路设计
图4-4
继电器驱动电路：接受输入信号并放大，驱动电机运转。
图4-5
4.2 控制电路设计
根据双闭环调速系统原理框图，可将系统分解为三个部分，如下图所示：
一、计算机控制单元；二、检测单元和接口电路；三、主电路单元和触发电路。
2TAIdU*n?Un-UnASRU*i-UiIACR?Ui1UctGTV43nTGM+-n2图4-6 双闭环调速系统原理分解框图
为了获得良好的静动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI 调节器。
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第四章 主电路及控制电路设计
图4-6标出了两个调节器的输入输出的实际极性，他们是按照电力电子变换器的控制电压Uc为正电压的情况标出的，并考虑到运算放大器的倒相作用。图3.7为双闭环调速系统的稳态结构图。图4 -7双闭环调速系统的稳态结构图。ACR和ASR的输入、输出信号的极性，主要视触发电路对控制电压的要求而定。若触发器要求ACR的输出Uct为正极性，由于调节器一般为反向输入，则要求ACR的输入Ui*为负极性，所以，要求ASR输入的给定电压Un*为正极性。本文基于这种思想进行ASR和ACR设计。
图4 -7双闭环调速系统动态结构图
图4-8 双闭环调速系统稳态结构图
输LED静态显示接口电路：
按键控制与LED显示单元完成系统参数（占空比和转速）的实时显示，以及通过键盘输入系统的给定（占空比）。本系统中通过74ls138芯片来扩展键盘和显示接口。
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第四章 主电路及控制电路设计
图4-9
三相过零检测电路：为了达到与电源电压同步的目的，除了可以使用锁相同步电路外，还可以实时检测电源电压的过零点和频率，根据过零点和频率就可以跟踪输入的电源电压的相位，实现同步输入。
图4-10
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