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電機控制范文1
關鍵詞:步進電機控制系統,插補算法,變頻調速,軟硬件協同仿真
1引言
作為一種數字伺服執行元件,步進電機具有結構簡單、運行可靠、控制方便、控制性能好等優點,廣泛應用在數控機床、機器人、自動化儀表等領域。為了實現步進電機的簡易運動控制,一般以單片機作為控制系統的微處理器,通過步進電機專用驅動芯片實現步進電機的速度和位置定位控制。
2圓弧插補改進算法
逐點比較插補算法因其算法簡單、易實現且最大誤差不超過一個脈沖當量,在步進電機的位置控制中應用的相當廣泛[1]。圓弧插補中,為了確定一條圓弧的軌跡,可采用:給出圓心坐標、起點坐標和終點坐標;給出半徑、起點和終點坐標;給出圓弧的三點坐標等。在算法實現時這些參數若要存放在單片機內部資源有限的數據存儲器(RAM)中,如果要經過復雜的運算才能確定一段圓弧,不但給微處理器帶來負擔,而且要經過多步運算,往往會影響到算法的精確度。因此選取一種簡單且精確度高的插補算法是非常必要的。本文提出了一種改進算法:在圓弧插補中,無論圓弧在任何位置,是順圓或是逆圓,都以此圓弧的圓心作為原點來確定其他坐標。因此只須給出圓弧的起點坐標和圓弧角度就可以確定該圓弧。如果一個軸坐標用4個字節存儲(如12.36),而角度用2個字節存儲(如45°),則只需要10個字節即可確定一段二維的圓弧。較之起其他方法,最多可節省14個存儲單元?，F以第I象限逆圓弧為例,計算其終點坐標。如圖1所示,(X0,Y0)為圓弧的起點坐標,(Xe,Ye)為圓弧的終點坐標,θ為圓弧的角度。
圖1圓弧軌跡示意圖
圓弧半徑:,
終點坐標:
終點坐標相對X軸的角度:
本系統要求輸入的角度精確到1度,輸入坐標的分辨率是0.01,單片機C語言的浮點運算能精確到0.000001,按照上面的公式算出的終點坐標,雖存在誤差,但這個誤差小于1%,能夠滿足所要求的精確度。
3步進電機的變頻調速
雖然步進電機具有快速啟停能力強、精度高、轉速容易控制的特點,但是在實際運行過程中由于啟動和停止控制不當,步進電機仍會出現啟動時抖動和停止時過沖的現象,從面影響系統的控制精度。尤其是步進電機工作在頻繁啟動和停止時,這種現象就更為明顯[2]。為此本文提出了一種基于單片機控制的步進電機加減速離散控制方法。加減速曲線如圖2所示,縱坐標是頻率f,單位為脈沖/秒或步/秒。橫坐標時間t,單位為秒。步進電機以f0啟動后加速至t1時刻達到最高運行頻率f,然后勻速運行,至t2時刻開始減速,在t5時刻電機停轉,總的步數為N。其中電機從靜止加速至最高運行頻率和從最高運行頻率至停止至是步進電機控制的關鍵,通常采用勻加速和勻減速方式。
圖2時間與頻率的函數圖
圖3離散化的時間變頻圖
采用單片機對步進電機進行加減速控制,實際上就是改變輸出脈沖的時間間隔,可采用軟件和硬件兩種方法。軟件方法依靠延時程序來改變脈沖輸出的頻率,其中延時的長短是動態的,該方法因為要不停地產生控制脈沖,占用了大量的CPU時間;硬件方法是依靠單片機內部的定時器來實現的,在每次進入定時中斷后,改變定時常數(定時器裝載值),從而升速時使脈沖頻率逐漸增大,減速時使脈沖頻率逐漸減小。這種方法占用CPU時間較少,是一種效率比較高的步進電機調速方法?？紤]到單片機資源(字長)和編程的方便,不需要每步都計算定時器裝載值。如圖3所示,采用離散方法將加減速曲線離散化。離散化后速度是分臺階上升的,而且每上升一個臺階都要在該臺階保持一段時間,以克服由于步進電機轉子轉動慣量所引起的速度滯后。只有當實際運行速度達到預設值后才能急速加速,實際上也是局部速度誤差的自動糾正。
4系統軟硬件協同設計
對于51系列單片機的軟件開發,傳統的方法是在PC機上采用Keil等開發工具進行程序設計、編譯、調試,待程序調試通過之后生成目標文件下載至單片機硬件電路再進行硬件調試[3]。這種方法只有硬件電路完成之后才能進行系統功能測試,若此時發現硬件電路存在設計問題且必須進行修改時就會顯著影響系統開發的成本和周期。為此,本文采用了系統軟硬件協同仿真的開發方法,使得硬件電路實現前的功能測試成為可能。同時硬件電路的軟件化仿真為硬件電路的設計與實現提供了有力的保障。其中在KeiluVision2集成開發環境下,實現步進電機控制系統的程序設計、編譯、調試,并最終生成目標文件*.hex,而由英國ProteusLabcenterelectronics公司所提供的EDA工具Proteus則利用該目標文件*.hex實現對步進電機控制系統硬件電路功能的測試。
圖4步進電機控制系統硬件電路仿真
如圖4所示,單片機AT89C55司職步進電機控制器,通過運行在KeiluVision2環境下所開發的程序來控制兩個步進電機驅動芯片L298,從而實現對AXIS_X/AXIS_Y兩軸步進電機的聯動控制。L298驅動芯片的步進脈沖輸入信號來自AT89C55P0端口,使能信號ENABLEA與ENABLEB并聯接到AT89C55的P3.0、P3.1口,由程序控制實現步進電機的使能,從而避免電機線圈處于短路狀態而燒壞驅動芯片。4x4鍵盤陣列接AT89C55的P1端口,通過程序設計定義每個按鍵的具體功能。LCD的數據端口DB0~DB7接AT89C55的P2端口,控制端口RS,RW,E分別接單片機的P3.5,P3.6,P3.7口。相關的參數值、X/Y軸坐標值可以通過LCD以文本方式顯示。本文采用軟硬件協同仿真的方法經過設計à測試à修正à再測試一次次迭代開發,在制作控制系統硬件電路之前即可實現對系統整機功能的測試。待系統程序和硬件電路設計方案最終完善之后便可以實際制作如圖5所示的硬件電路。顯然該種方法可以顯著提高系統軟硬件開發的成功率,從而有效降低系統的開發周期和開發成本。
5應用實例
圖5即是根據圖4進行硬件電路仿真的最終結果所制作的步進電機控制系統電路板。該電路驅動X/Y軸步進電機通過滾珠絲桿帶動二維工作臺作聯動,并由一只鉛筆模擬加工刀具將所要加工的二維軌跡描繪出來。
圖5步進電機控制系統硬件電路
圖6二維模擬工作平臺運動軌跡
6結束語
本文在分析了傳統的逐點比較插補原理的基礎上提出了一種以最少的參數確定一條圓弧軌跡的插補方法。實現了一種有效的步進電機變頻調速的方法。采用系統軟硬件協同仿真的開發方法,使硬件電路實現前的功能測試成為現實,從而顯著改善系統開發的成本和周期。該種方法同樣也可以應用于其它類型控制系統的開發。
參考文獻
[1]廖效果,朱啟逑.數字控制機床.武漢:華中理工大學出版社.1999.3
電機控制范文2
關鍵詞：步進電機；執行元件；計算機；發展
1步進電機原理及特征
1.1步進電機的目前發展情況
步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。當步進驅動器接收到一個脈沖信號， 它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（稱為“步距角”）， 它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數來控制角位移量， 從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度， 從而達到調速的目的。在非超載的情況下， 電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數， 而不受負載變化的影響， 即給電機加一個脈沖信號， 電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在， 加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域使用步進電機進行控制變得非常簡單。步進電機可以作為一種控制用的特種電機， 利用其沒有積累誤差（精度為100%）的特點，廣泛應用于各種開環控制。
1.2步進電機的特點
1.步進電動機工作時每相繞組不是恒定地通電， 而是按一定的規律輪流通電。 2.每輸入一個脈沖電信號轉子轉過的角度稱為步距角。 3.步進電機可以按特定指令進行角度控制， 也可以進行速度控制。角度控制時， 每輸入一個脈沖， 定子繞組就換接一次， 輸出軸就轉過一個角度， 其步數與脈沖數一致， 輸出軸轉動的角位移量與輸入脈沖成正比。速度控制時， 步進電機繞組中送入的是連續脈沖， 各相繞組不斷地輪流通電， 步進電機連續動轉， 它的轉速與脈沖頻率成正比。改變通電順序， 即改變定子磁場旋轉方向， 就可以控制電機正轉或是反轉。
1.3步進電機的一些典型運用場合
①步進電機主要用于一些有定位要求的場合。例如：線切割的工作臺拖動，植毛機工作臺（毛孔定位），包裝機（定長度）?；旧仙婕暗蕉ㄎ坏膱龊隙加玫玫?。
②廣泛應用于ATM機、噴繪機、刻字機、寫真機、噴涂設備、醫療儀器及設備、計算機外設及海量存儲設備、精密儀器、工業控制系統、辦公自動化、機器人等領域。特別適合要求運行平穩、低噪音、響應快、使用壽命長、高輸出扭矩的應用場合。
③步進電機在電腦繡花機等紡織機械設備中有著廣泛的應用，這類步進電機的特點是保持轉矩不高，頻繁啟動反應速度快、運轉噪音低、運行平穩、控制性能好、整機成本低。
目前用于電腦繡花機的步進電機多數為三相混合式步進電機，并采用細分驅動技術可以大大改善步進電機的運行品質，減少轉矩波動，抑制振蕩，降低噪音，提高步矩分辨率。
1.4 步進電機的運轉原理及結構
步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（及步進角）?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；也可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。
在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。
1.5 旋轉
如A相通電，B，C相不通電時，由于磁場作用，齒1與A對齊，（轉子不受任何力，以下均同）。如B相通電，A，C相不通電時，齒2應與B對齊，此時轉子向右移過1/3て，此時齒3與C偏移為1/3て，齒4與A偏移（て-1/3て）=2/3て。如C相通電，A，B相不通電，齒3應與C對齊，此時轉子又向右移過1/3て，此時齒4與A偏移為1/3て對齊。 如A相通電，B，C相不通電，齒4與A對齊，轉子又向右移過1/3て。
這樣經過A、B、C、A分別通電狀態，齒4（即齒1前一齒）移到A相，電機轉子向右轉過一個齒距，如果不斷地按A，B，C，A……通電，電機就每步（每脈沖）1/3て，向右旋轉。如按A，C，B，A……通電，電機就反轉。由此可見：電機的位置和速度由導電次數（脈沖數）和頻率成一一對應關系。而方向由導電順序決定。
2電路設計分析
2.1 8253及8255驅動步進電機電路
①按圖連接線路，利用8255 輸出脈沖序列，開關K0～K6 控制步進電機轉速，K7控制步進電機轉向。8255 CS 接288H～28FH。PA0～PA3 接BA～BD；PC0～PC7 接K0～K7。
②編程：當K0～K6 中某一開關為“1”（向上撥）時步進電機啟動，并且電機轉動速度大小不同。K7 向上打電機正轉，向下打電機反轉。
2.2實驗重要參數計算
由實際測試得，stepcount步數設定為約59步時。步進電機轉動一圈。
由實驗要求：先順時針，每分鐘6圈，轉十分鐘。約得stepcount=59*6*10=3540。
停止三秒：8086機器周期為1/5MHz.3s=1/5MHz*15*exp6即15M個機器周期的指令。
后逆時針，每分鐘30圈，轉十分鐘。約得stepcount=59*30*10=17700。
2.3 實際問題及解決方法
①硬件連接及軟件程序不夠熟練，經多方面查資料，翻閱書籍，確定設計方案及硬件軟件的具體設計內容。
②鍵盤及LED顯示的控制不夠理想，經程序的細心解讀，最終達到了設計的目的。按10號鍵顯示0。。。0030，按12號鍵顯示1。。。0006，按14號鍵啟動運行，按15號鍵停止運行。
③轉速控制，開始不夠精確。經反復測試，最終確定為59步每圈。并計算出6R/MIN，30R/MIN的設定步數。
3總結體會
首先，利用星研集成環境軟件編輯并運行程序，在STAR ES598PCI實驗儀上調試實驗結果，分析實驗程序及硬件電路；然后，在利用原有源程序進行實驗時，電機的轉速控制不是很明顯，這就要求修改控制步速Takesetpcount的數值，及8253的分頻數，以使電機轉速達到6r/min和30r/min。其次，調節8259控制鍵盤及顯示，最終達到實時顯示轉速及轉動方向，并用鍵盤控制其啟動與停止。由于步進電動機的運轉是由電脈沖信號控制的，步進電動機的角位移量或線位移量與脈沖數成正比，每給一個脈沖，步進電機就轉動一個角度（步距角）或前進/倒退一步，所以希望清晰的看到電機的此特性。我們通過設定步速及轉速，此時可以觀測到電機的步進及轉動一圈的步數。
參考文獻
【1】王忠民，等。微型計算機原理（第二版）。西安：西安電子科技大學出版社，2007
【2】江曉安，董秀峰。模擬電子技術（第三版）。西安：西安電子科技大學出版社，2009
【3】李全利。單片機原理及接口技術。北京：高等教育出版社，2010
步進電機控制系統
韓 浩
（西安文理學院物理與機械電子工程系 陜西西安 710000）
摘要：步進電機作為執行元件， 是機電一體化的關鍵產品之一，廣泛應用在各種自動化控制系統中。隨著微電子和計算機技術的發展， 步進電機的需求量與日俱增， 在各個國民經濟領域都有應用。
關鍵詞：步進電機；執行元件；計算機；發展
1步進電機原理及特征
1.1步進電機的目前發展情況
步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。當步進驅動器接收到一個脈沖信號， 它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（稱為“步距角”）， 它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量， 從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度， 從而達到調速的目的。在非超載的情況下， 電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數， 而不受負載變化的影響， 即給電機加一個脈沖信號， 電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在， 加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域使用步進電機進行控制變得非常簡單。步進電機可以作為一種控制用的特種電機， 利用其沒有積累誤差（精度為100%）的特點，廣泛應用于各種開環控制。
1.2步進電機的特點
1.步進電動機工作時每相繞組不是恒定地通電， 而是按一定的規律輪流通電。 2.每輸入一個脈沖電信號轉子轉過的角度稱為步距角。 3.步進電機可以按特定指令進行角度控制， 也可以進行速度控制。角度控制時， 每輸入一個脈沖， 定子繞組就換接一次， 輸出軸就轉過一個角度， 其步數與脈沖數一致， 輸出軸轉動的角位移量與輸入脈沖成正比。速度控制時， 步進電機繞組中送入的是連續脈沖， 各相繞組不斷地輪流通電， 步進電機連續動轉， 它的轉速與脈沖頻率成正比。改變通電順序， 即改變定子磁場旋轉方向， 就可以控制電機正轉或是反轉。
1.3步進電機的一些典型運用場合
①步進電機主要用于一些有定位要求的場合。例如：線切割的工作臺拖動，植毛機工作臺（毛孔定位），包裝機（定長度）?；旧仙婕暗蕉ㄎ坏膱龊隙加玫玫?。
②廣泛應用于ATM機、噴繪機、刻字機、寫真機、噴涂設備、醫療儀器及設備、計算機外設及海量存儲設備、精密儀器、工業控制系統、辦公自動化、機器人等領域。特別適合要求運行平穩、低噪音、響應快、使用壽命長、高輸出扭矩的應用場合。
③步進電機在電腦繡花機等紡織機械設備中有著廣泛的應用，這類步進電機的特點是保持轉矩不高，頻繁啟動反應速度快、運轉噪音低、運行平穩、控制性能好、整機成本低。
目前用于電腦繡花機的步進電機多數為三相混合式步進電機，并采用細分驅動技術可以大大改善步進電機的運行品質，減少轉矩波動，抑制振蕩，降低噪音，提高步矩分辨率。
1.4 步進電機的運轉原理及結構
步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（及步進角）?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；也可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。
在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。
1.5 旋轉
如A相通電，B，C相不通電時，由于磁場作用，齒1與A對齊，（轉子不受任何力，以下均同）。如B相通電，A，C相不通電時，齒2應與B對齊，此時轉子向右移過1/3て，此時齒3與C偏移為1/3て，齒4與A偏移（て-1/3て）=2/3て。如C相通電，A，B相不通電，齒3應與C對齊，此時轉子又向右移過1/3て，此時齒4與A偏移為1/3て對齊。 如A相通電，B，C相不通電，齒4與A對齊，轉子又向右移過1/3て。
這樣經過A、B、C、A分別通電狀態，齒4（即齒1前一齒）移到A相，電機轉子向右轉過一個齒距，如果不斷地按A，B，C，A……通電，電機就每步（每脈沖）1/3て，向右旋轉。如按A，C，B，A……通電，電機就反轉。由此可見：電機的位置和速度由導電次數（脈沖數）和頻率成一一對應關系。而方向由導電順序決定。
2電路設計分析
2.1 8253及8255驅動步進電機電路
①按圖連接線路，利用8255 輸出脈沖序列，開關K0～K6 控制步進電機轉速，K7控制步進電機轉向。8255 CS 接288H～28FH。PA0～PA3 接BA～BD；PC0～PC7 接K0～K7。
②編程：當K0～K6 中某一開關為“1”（向上撥）時步進電機啟動，并且電機轉動速度大小不同。K7 向上打電機正轉，向下打電機反轉。
2.2實驗重要參數計算
由實際測試得，stepcount步數設定為約59步時。步進電機轉動一圈。
由實驗要求：先順時針，每分鐘6圈，轉十分鐘。約得stepcount=59*6*10=3540。
停止三秒：8086機器周期為1/5MHz.3s=1/5MHz*15*exp6即15M個機器周期的指令。
后逆時針，每分鐘30圈，轉十分鐘。約得stepcount=59*30*10=17700。
2.3 實際問題及解決方法
①硬件連接及軟件程序不夠熟練，經多方面查資料，翻閱書籍，確定設計方案及硬件軟件的具體設計內容。
②鍵盤及LED顯示的控制不夠理想，經程序的細心解讀，最終達到了設計的目的。按10號鍵顯示0。。。0030，按12號鍵顯示1。。。0006，按14號鍵啟動運行，按15號鍵停止運行。
③轉速控制，開始不夠精確。經反復測試，最終確定為59步每圈。并計算出6R/MIN，30R/MIN的設定步數。
3總結體會
首先，利用星研集成環境軟件編輯并運行程序，在STAR ES598PCI實驗儀上調試實驗結果，分析實驗程序及硬件電路；然后，在利用原有源程序進行實驗時，電機的轉速控制不是很明顯，這就要求修改控制步速Takesetpcount的數值，及8253的分頻數，以使電機轉速達到6r/min和30r/min。其次，調節8259控制鍵盤及顯示，最終達到實時顯示轉速及轉動方向，并用鍵盤控制其啟動與停止。由于步進電動機的運轉是由電脈沖信號控制的，步進電動機的角位移量或線位移量與脈沖數成正比，每給一個脈沖，步進電機就轉動一個角度（步距角）或前進/倒退一步，所以希望清晰的看到電機的此特性。我們通過設定步速及轉速，此時可以觀測到電機的步進及轉動一圈的步數。
參考文獻
【1】王忠民，等。微型計算機原理（第二版）。西安：西安電子科技大學出版社，2007
電機控制范文3
關鍵詞：牽引電機車；雙電機拖動；矢量控制
中圖分類號：TM921 文獻標識碼：A
0.引言
作為礦山開采的主要交通工具，礦山電機車性能的好壞直接影響其工作效率。傳統的直流調阻調速和直流斬波調速被交流牽引電機車所替代?？臻g控制、寬度不同的軌距等因素將影響著礦山牽引電機車性能，若采用一臺電機驅動一個輪軸，即雙電機直接驅動，為了提升電機運行速斷，成本等問題，采用一臺變頻器控制多臺電機的方法，即雙電機單逆變器控制系統。
1.牽引電機的數學模型及工作原理
牽引電機車在控制方法上具有多樣性，但對研究對象的控制上具有相似性，均采用一臺電機作為控制模型，本文在系統建模時以一臺電機作為研究對象，在電機建模時即對一臺電機進行建模。為了使牽引電機車提高其運行可靠性，采用異步電機，而其動態數學模型具有強耦合、非線性等特點，根據產生磁動勢相等的原則需進行坐標簡化。
對交流異步電動機進行調速主要分為基頻以下控制和基頻以上控制。由于定子電流對異步電機的勵磁回路產生影響，而定子繞組輸入的電流由轉矩分量和勵磁分量兩部分組成，這樣就不易于異步電機進行速度調節。而調速主要是由磁場進行控制，為了對異步電動機磁場準確調節控制，就要實時檢測其位置與數值的大小。若需要直接檢測，就要被現實中一些工程技術所制約，所以通過采用磁鏈模型進行觀測的計算分析方式。
2.干線牽引電機車矢量控制系統
通過將異步電動機三相坐標變換為兩相旋轉坐標坐標的數學模型可知，為了對其轉矩進行控制，可采用用來產生磁場的勵磁電流以及轉矩分量的電流的幅值和相位加以控制，在矢量變換的基礎上即控制其定子電流的矢量，這樣的控制方式稱為矢量控制，這種控制屬于一種比較先進的電機控制。牽引電機車采用矢量控制能夠滿足其工作中的性能要求。
3.干線牽引電機車雙電機系統仿真模型的搭建與結果分析
依據異步電機等效直流電機模型公式搭建雙電機單逆變器矢量控制系統，如圖1所示，系統采用雙電機單逆變器的簡化平均模型，其中電機M1為主控制電機，電機M2為被控制電機。
3.1 系統仿真參數如下：
3.2 仿真研究
系統仿真從電機起動后突加50%額定轉矩如圖2所示。其中圖2、圖3分別為系統啟動后突加50%額定轉矩電機M1和電機M2的定子電流波形；圖4、圖5分別為系統啟動后突加50%額定轉矩電機M1和電機M2的轉速的波形。
由圖2、圖3波形可以看出，在主控制電機M1和被動控制電機M2設計相同參數時，二者承受的負載轉矩平衡；由圖4、圖5波形看，兩電機具有低速大轉矩的工作性能，即在簡化平均模型下采用矢量控制，能夠達到牽引電機車對牽引電機出力的要求。
結論
本文采用MATLAB軟件，建立牽引機車的控制系統的仿真模型，并對仿真中的關鍵問題及系統的仿真結果進行分析研究，為實際系統的設計提供理論依據及必要的設計參數。介紹簡化平均模型下的矢量控制調速系統控制方案，并建立雙電機單逆變器控制系統仿真模型。通過對兩電機中突加額定轉矩下定子電流和轉速的仿真結果說明運用簡化平均電機模型在兩臺電機參數一致的前提下，具有良好的穩態及動態性能，并能夠滿足牽引電機車對電機性能的要求。
參考文獻
[1]阮毅，陳伯時.電機拖動自動控制系統―運動控制系統[M].北京：機械工業出版社，2010.
電機控制范文4
【關鍵詞】變頻技術；電機控制；應用
前言
相關經驗表明，將變頻技術引入電機控制中，可以較好的解決異步電機應用的相關問題。特別是可以實現異步電機的變頻調速的問題，這樣可以降低電機的使用能耗，提高電機使用效率。在變頻調速系統中，應用DSP 作為控制芯片以實現電機數字化控制，它既提高了系統可靠性，又使系統的控制精度高、實時性強、硬件簡單、軟件編程容易，是變頻調速系統中最有發展前景的技術。下面我們就來探討變頻技術在電機控制中應用的情況。
1、變頻技術的特點和含義
交流電壓型變頻器是變頻技術的關鍵技術環節，體現了其特點及含義。主要由整流單元、濾波單元、逆變單元、制動單元、驅動單元、檢測單元及控制單元等部分組成的。整流單元用于電網的三相交流電變成直流?？煞譃榭煽卣骱筒豢煽卣鲀纱箢悺？煽卣饔捎诖嬖谳敵鲭妷汉休^多的諧波、輸入功率因數低、控制部分復雜、中間直流大電容造成的調壓慣性大相應緩慢等缺點，隨著PWM技術的出現可控整流在交流變頻器中已經被淘汰。不可控整流是目前交流變頻器的主流形式，它有2種構成形式，6支整流二極管或6支晶閘管組成三相整流橋。濾波單元主要采用大電容濾波，直流電壓波形比較平直，在理想情況下是一種內阻抗為零的恒壓源，輸出交流電壓是矩形波或階梯波，這是電壓型變頻器的一個主要特征。
2、目前變頻技術中的常見問題
目前變頻技術在電機控制領域應用前景很廣，工業用電動機、生活用電動機、民用設施用電動機等都需要變頻技術來控制，從而達到運轉平穩、節能、運行可靠安全的目的。由于我國真正意義上的變頻技術事業起步較晚，發展過程又比較緩慢，盡管有近些年的快速發展，也難以彌補先期發展時留下的不足。因此，我國變頻技術中常常會出現這樣或那樣的問題。本節我們就從變頻技術自身因素、人為因素、設備因素等對目前變頻技術在電機控制應用的常見問題進行分析。
2.1技術自身因素
變頻技術在電機控制的應用出現的故障主要是變頻技術自身因素引起的，其中主要兩個問題分別是電氣設備和電氣系統。當電氣設備出現故障多不涉及整個電機，但是能使電機控制受到影響，同時也能給用戶造成比較大的損失。如果當電氣系統出現問題，則會影響整個電機甚至是整個變頻技術在電機控制的應用，從而產生極大的破壞力，使電機運行失去穩定性，產生無法逆轉的損失。平常所見的問題大多都屬于自身所出現的問題，而一些電壓忽然極高忽然極低等極不穩定情況多由于變頻引起。因此，準確判斷系統自身的哪個方面出現問題很重要。
2.2人為因素
人為因素就是指工作人員操作時出現失誤，對電器設備不正當操作，或是疏忽大意。當由于人為因素造成問題時，務必要保持冷靜，有條理地進行搶救操作，減少損失尤為重要。若出現人員受傷，同時也要做好傷員的急救工作。人為因素造成故障常包括：（1）變頻器運行中，突然切斷電源；（2）在未拉開變頻器電源的情況下，打開變頻器面板進行檢查、處理缺陷。（3）變頻器24V控制回路中串入交流電源的情況也經常出現。不管是哪種人為因素，只要出現問題，都需要及時的處理，要把問題在擴大前解決，不能因此而影響到整個電機的正常運行和電力安全，爭取把損失降到最低。人為因素造成的問題相對容易解決，因此再出現相關問題時要保持冷靜。
2.3設備因素
設備因素造成的變頻技術在電機控制的應用障礙主要是指相鄰電氣設備的強磁場干擾或者變頻控制的弱電信號遇到干擾造成的不利影響，主要表現在變頻器控制弱電信號受到相鄰電氣設備交流電源的磁干擾，使變頻器控制失靈或者錯發報警信號以及變頻器24V控制回路受到相鄰運行設備交流磁場干擾的情況。針對這些情況，我們主要采用將變頻器控制信號電纜改造為抗干擾屏蔽電纜，并對相鄰產生磁場的交流電源設備進行磁場屏蔽措施，通過這兩種方式有效的解決了設備干擾因素對變頻器正常運行的影響。
3、對問題的對策探討
盡管我國變頻技術在電機控制的應用存在著諸多問題，但是這些問題都不是不能避免的。因此，這些問題都可以通過人們采取相應恰當的措施解決的。我們依據調查結果進行了反復分析研究，并與一些專家學者積極溝通，初步提出了相應的解決方法。當然，問題的解決需要是具有時效性以及根本性的。下面我們就探討目前存在問題的對策，以此來對國家變頻技術在電機控制的應用有所幫助。
3.1提高變頻系統的性能
解決這個問題首先要鼓勵創新，需要擁有越來越多的技術上的突破。鼓勵創新不能只停留在表面口號上，需要國家或者企業大力投入，把技術創新作為一項長期的主要工作來抓。其次，我們可以設立相關獎項，鼓勵更多的從業人員用更多的熱情投身到技術創新事業中來。最后，我們應該加強政府與企業在變頻技術在電機控制的硬件設備方面的交流，更深入的開展技術創新的工作。提高變頻技術的性能不是單一的，需要結合其他相關技術共同協作。變頻技術在電機控制的應用是相當復雜的，硬件設備的每個環節都有嚴格的技術檢測。提高變頻系統性能就可以解決問題的大半，對變頻技術的發展和革新具有重大意義。
3.2加強人員隊伍的建設
我們都知道一個行業的持續發展需要優秀的隊伍來提供動力。其實變頻技術在電機控制的應用最離不開的是專業的隊伍，因此我國在變頻技術在電機控制應用的人員隊伍上存在的問題是很值得我們關注的，也是亟待解決的。我們可以增大對人才培養的力度，努力提升人員的整體素質。其次，我們也可以完善相關制度，用制度去約束部分素質不高的人員，減少變頻技術在電機控制應用中的不合格人員。最后，我們應該加強隊伍的整體建設，從大局出發，全面的提升電機變頻設備運行的整體水平。因此加強變頻技術在電機控制系統中應用的人員隊伍建設是解決們目前存在的很多問題的有效途徑。
3.3引入積分
積分環節的引用是為了消除系統穩態誤差，提高系統的無差度，以保證實際值對設定值的無靜差跟蹤。但積分環節的引入會使系統動態響應變慢。實際中，積分作用常與另外兩種調節規律結合，組成PI控制器或者PID控制器。微分環節作用的引入，主要是為了改善控制系統的響應速度和穩定性。微分作用能反映系統偏差的變化規律，預見偏差變化的趨勢，因此能產生超前的控制作用。微分作用的強弱取決于微分時間的大小，時間越大，微分作用越強，反之則越弱。
結語
變頻技術是一個很有前景的技術，在電機控制的應用對解決能源問題也很大幫助，未來會應用的更加廣泛。
參考文獻
[1]亓巖.交直交變頻技術在電機控制中的應用分析.東北輕合金有限責任公司，黑龍江冶金，2011-09- 15
電機控制范文5
關鍵詞：異步電機；直接轉矩；控制
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.175
4 仿真結果
從圖1中可以看出：圓形磁鏈控制的磁鏈增加的很快，自我調節性能很好，磁鏈一直在被限定的范圍內。
起動時，轉矩以平滑的曲線迅速上升，符合快速起動的要求；與六邊形磁鏈控制相比，轉矩上升的速度更加的迅速，因而起動性能比六邊形優越。
5 結論
（1）直接轉矩控制系統本身的性能通常不會受到電機參數造成的干擾。處在超低頻狀態下，定子電阻中的電壓則會干擾整個系統，所以必須要進行準確的判斷，并進行精準的補償。
（2）直接轉矩控制系統形成PWM。脈沖是以產生圓形氣隙磁場為主要目標，使得電機的諧波損耗、溫升、轉矩波動和噪聲降低。但是，根據開關頻率和微機運行速度選擇開關狀態需要很大技巧。所以最佳開關策的研究是需要探討的問題。
（3）方便數字化、結構簡單以及容易實現屬于直接轉矩控制系統的主要優勢。所以，達成數字化的目標具有重要的現實意義。當前索要解決的關鍵問題在于實時性，尋找折中的方案就成為社會各界共同關注的焦點。
參考文獻：
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電機控制范文6
關鍵詞:ABB PLC 智能馬達保護單元 觸摸屏
1、概 述
電動機在工業生產中大量的使用,目前,大多數現場的電機配有智能馬達保護單元,通過通訊將電機的信息都納入監控系統。但是,由于控制中心集中完成大量的數據采集、處理和控制功能,處理速度難以滿足實時性要求。同時,一些電機的信息也被“瘦”身。如由智能馬達保護單元實現電動機信息采集有上百種可以選擇如:開關狀態、電機狀態、告警、額定功率、額定電流、三相電流、線電壓、熱容值、運行時間、保護參數等等,而往往控制中心只采集電機狀態、告警、三相平均電流。在此介紹一種采用ABB PLC作為通訊管理機,ABB的智能馬達保護單元,配合ABB的觸摸屏實現在現場查看每臺電機的各種信息的方案。
2、ABB解決方案
2.1 網絡拓撲圖
網絡拓撲圖如圖1所示。
2.2 PLC配置
PLC配置見表1。
2.3 方案描述
(1)通訊管理機采用兩套ABB PLC PM581(CPIT),主從冗余結構:一個CPU不能正常運行,立即切換到另一個CPU;
(2)總線結構是采用總線冗余:馬達保護單元M102的兩個獨立RS485通訊接口分別接至兩條總線,同一時間只有一條總線在使用,同時冗余的總線支持CPU冗余;
(3)通訊管理機對上采用Ethernet以太網通訊擴展模塊CM577的網絡口通過交換機與DCS和觸摸屏CP450通訊,通訊規約為MODBUS TCP/IP;
(4)通訊管理機對下通過MODBUS通訊擴展模塊CM574的RS-485通訊口與ABB的馬達保護單元M102通訊采集各個馬達保護單元的信息,進行數據采集、整理,并實現控制電機啟停,通訊規約MODBUS
(5)現場每個系統配一臺觸摸屏,采用ABB觸摸屏CP450作為現場監視屏監視各個回路的狀態及電參量;每臺觸摸屏與兩個PM581通過網絡口通訊。
2.4 方案分析
(1)通訊管理機本身采集的信息量非常大,全部傳送到后臺不現實,也沒有必要。有些信息不需要實時性,但需要在希望查看時,能夠看到,如:運行時間、保護參數的設置等等,
在希望更改時,能夠下發數據。
(2)現場開關柜上,往往電機保護模塊中的保護參數通常都需要逐個去設置,需要另外配一臺便攜式電腦,通過一條數據線,逐個連接到電機保護模塊上。但是,電機保護模塊往往分布在幾排開關柜上,在同一臺柜子上從上到下有若干個電機保護模塊,并且,電機保護模塊的顯示屏幕較小,數據查看及參數設置的操作不方便的同時,也需花費很多時間;
(3)本方案中,采用通訊管理機PM581+觸摸屏CP450+馬達保護單元M102徹底解決了上述問題;
(4)通訊管理機PM581:
①數據內存288KB,內部字65535個,因而所能采集的信息量可以非常大;
②有7個RS485可用,可接7條總線,考慮數據刷新時間,一條總線掛不超過16個M102;
③1個網口可用,通過交換機可以同時接至觸摸屏及監控中心。
(5)觸摸屏:
①通訊管理機采用網絡聯接,傳輸速度快。觸摸屏信息刷新快;
②畫面將開關柜及抽屜按實際情況排布,界面友好、美觀、易于操作;
③用戶可以輕松地輕觸某回路即可將其參數數據顯示出來,并可以修改保護參數,下發保護參數到智能馬達保護單元,清晰、快捷;
④用戶也可以在觸摸屏上對任一回路的電機進行啟動、停止控制,實現屏控;
⑤監控中心還可以發出的命令,通過通訊,遠程控制電機的啟動、停止,實現遙控。
(6)馬達保護單元M102:
①通過通訊口所能采集的信息數量高達上百個,用戶可以選擇看哪些信息;
②M102有一個用戶定義區,可以非常方便地選擇用戶希望實時關注的信息,這些信息實時地送往監控中心,即使用戶需要更改也非常方便,只要在用戶定義區更改,通訊處理機和監控中心后臺的程序無需更改;
③模塊本身具有兩個獨立的通訊接口,個別模塊通訊不上,切換至另一條總線上仍可通訊,不影響整個系統正常運行,經濟靈活、可靠性高。
