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运动控制系统课程设计学院：信息科学与工程学院专业班级： XXX学号 :姓名： SHEN指导老师：前言本次课程设计主要为大四第一学期所学的运控课程而安排的，主要目的在于加深对理论知识的理解，并针对具体的控制对象——四辊可逆冷轧机来设计一个具体的控制系统，将理论运用于实践，在实践中加深理论的理解。
同时此次课程设计可以为大四第二学期的毕业设计打下坚实的基础。
因此，认真做好此次课程设计意义重大。
直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
近年来，在电力电子变换器中以晶闸管为主的可控器件已经基本被功率开关器件所取代，因而变换技术也由相位控制转变成脉宽调制（PWM）；交流可调拖动系统正逐步取代直流拖动系统。
然而，直流拖动控制毕竟在理论上和实践上都比较成熟，而且我国早期的许多工业生产机械都是采用直流拖动控制系统，所以它在工业生产中还占有相当大的比重，短时间内不可能完全被交流拖动系统所取代。
在可逆调速系统中，电动机最基本的要素就是能改变旋转方向。
而要改变电动机的旋转方向，必须改变电动机电磁转矩的方向，在该系统中，采用改变电动机电枢电压的极性。
对于大容量的系统，从生产角度出发往往采用既没有直流平均环流，又没有脉动环流可逆系统，无环流可逆系统省去了环流电控器，没有了附加的环流损耗，节省变压器和晶闸管装置的附加设备容量。
因此，逻辑无环流可逆调速系统在生产中被广泛运用。
本文通过对逻辑无环流可逆直流调速系统实验的分析，研究了逻辑无环流可逆直流调速系统各个重要环节的设计，并设计双闭环调速系统的双闭环调速系统的硬件，通过实际事物的安装与测试来验证本设计的正确性。
具体内容有：对电流调节器和转速调节器进行设计；对电流环和转速环进行单独测试；对双闭环流调速系统进行整体测试，对双闭环直流调速系统进行整体动态性能测试。
目录第一章课程设计概述 (3)1.1 设计背景及目的 (3)1.2 设计内容 (3)1.3 设计题目 (3)第二章设计方案比较和论证 (5)2.1 题目分析 (5)2.2 设计思想 (5)2.3 直流调速方式选择 (6)2.4 电源装置选择 (6)2.5 控制方案选择 (7)2.5.1 开环直流调速系统 (7)2.5.2 转速负反馈直流调速系统 (8)2.5.3 直流双闭环调速系统 (8)2.6 实现方式选择 (9)第三章系统各模块及其电路设计 (11)3.1 主回路设计 (11)3.2 控制回路设计 (12)3.2.1 给定单元 (13)3.2.2 转速调节器ASR (13)3.2.3 电流调节器ACR (15)3.2.4 逻辑控制单元DLC (16)3.2.5零转矩/零电流检测单元DPT/DPZ (17)3.2.6 零速封锁单元DZS (18)3.2.7 反号器 (18)3.2.8 触发电路 (18)3.2.9 电流反馈与过流保护 (19)第四章系统参数计算及元器件选择 (21)4.1 主回路参数计算及元器件选择 (21)4.1.1 整流变压器的选择 (21)4.1.2 整流晶闸管的选择 (21)4.1.3 平波电抗器的选择 (22)4.1.4保护电路参数计算 (22)4.2 控制回路参数计算 (23)4.2.1 系统静特性分析与计算 (23)4.2.2系统动态结构参数设计 (24)4.2.3 电流调节器的参数选择 (24)4.2.4 速度调节器的参数选择 (26)4.2.5 外限幅电路 (29)第五章系统调试及校正 (30)5.1 系统各功能模块性能的调试与测试 (30)5.1.1系统的相位整定 (30)5.1.2触发器的整定 (30)5.1.3 系统的开环运行及特性测试 (30)5.1.4 速度反馈特性的测试 (31)5.1.5 调节器的调试 (32)5.1.6 电流调节器ACR的调试 (32)5.1.7 反相器AR的调试 (32)5.2 系统整体功能测试 (34)5.3 系统小结 (34)第六章课程设计总结 (35)附录 (36)附录一：各种整流电路的失控时间 (36)附录二：逻辑无环流系统实验报告 (34)附录三：四辊可逆冷轧机卷取机直流调速系统原理图 (42)参考文献 (43)第一章课程设计概述1.1 设计背景及目的运动控制系统是自动化专业的主干专业课，具有很强的系统性、实践性和工程背景，运动控制系统课程设计的目的在于培养学生综合运用运动控制系统的知识和理论分析和解决运动控制系统设计问题，是学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法，提高学生调查研究、查阅文献及正确使用技术资料、标准、手册等工具书的能力，理解分析、制定设计方案的能力，设计计算和绘图能力，实验研究及系统调试能力，编写设计说明书的能力。
综合性实践报告
实践项目名称逻辑无环流可逆直流调速系统实践日期2008.3.19—2008.3.24
班级电气05-10班
学号
姓名
成绩
气工程实践与实践中心
实践报告说明
1．实践项目名称：要用最简练的语言反映实践的内容。
要求与实践指导书中相一致。
2．实践类型：一般需说明是验证型实践还是设计型实践，是创新型实践还是综合型实践。
3．实践目的与要求：目的要明确，要抓住重点，符合实践指导书中的要求。
4．实践原理：简要说明本实践项目所涉及的理论知识。
5．实践环境：实践用的软硬件环境（配置）。
6．实践方案设计（思路、步骤和方法等）：这是实践报告极其重要的内容。
概括整个实践过程。
对于操作型实践，要写明依据何种原理、操作方法进行实践，要写明需要经过哪几个步骤来实现其操作。
对于设计型和综合型实践，在上述内容基础上还应该画出流程图、设计思路和设计方法，再配以相应的文字说明。
对于创新型实践，还应注明其创新点、特色。
7．实践过程（实践中涉及的记录、数据、分析）：写明具体上述实践方案的具体实施，包括实践过程中的记录、数据和相应的分析。
8．结论（结果）：即根据实践过程中所见到的现象和测得的数据，做出结论。
9．小结：对本次实践的心得体会、思考和建议。
10．指导教师评语及成绩：指导教师依据学生的实际报告内容，用简练语言给出本次实践报告的评价和价值。
注意：
实践报告将记入实践成绩；
每次实践开始时，交上一次的实践报告，否则将扣除此次实践成绩。
514C 逻辑无环流可逆直流调速系统调试步骤：（一）、按系统接线图完成接线，让老师验收后反可进行下一步 ① 入准备工作：Ⅰ、将负载电阻R 调至最大Ⅱ、将SB1（启动）,SB2（使能）按钮开关调至释放状态Ⅳ、将P3（下降斜率）,P4（速度调节器）,P8（电流反馈）左旋转到底归零。
②合上空气开关电源Ⅰ、转速电压初始化：拨动K1（转速给定电位器）连接到RP1（正转给定电位器），调节RP1，观察并联在K1上的+/- 10V 电压表电压值，调节RP1使电压表电压表显示0V ；拨动K1开关连接到RP2(反转给定电位器)，调节RP2使电压表电压表显示0V 。
Ⅱ、用万用表测量7脚（电流限幅电位器RP3）的对地电压（11脚地），调节RP3使万用表显示电压到7.5V 。
③按下SB1启动按钮，接触器吸合按下SB2使能按钮，系统解除封锁，电机开始爬行，调节P11(调零电位器)，使电动机转速为零。
④根据试题要求，拨动K1选择开关，分别调试正反转电位器（RP1/RP2），使其给定电压，达到试题要求Ugn=__V （观察10V 电压表）.然后观察转速表，调节P10（速度最大电位器），使其速度达到要求。
（二）画出逻辑选触无环流可逆直流调速系统原理图（三）直流调速系统特性曲线测量与绘制：调节特性曲线测量与绘制：改变转速给定电压Ugn(+/- 10v 电压表),测量电动机转速n （转速表）和测速发电机两端Tn U n U Tn U（四）静特性曲线测量与绘制：发电机先空载，调节转速给定电压Un 使电动机转速n为要求的转速，（如n=-1200r/min ），接入发电机负载可变电阻R ，逐渐改变 电阻R （大电阻，改变电动机负载），读取电枢电流表Id ，电枢电压Ud ，转速n 和测速发电机两端电压Utn ，填入下表，并绘制静态特性曲线。
排故：老师叫你转过头去，在514C 上设置一个故障点，让你排查。
常见故障： SB1，SB2的线给换成断线，5脚/24脚无24V 电压，不启动 调乱7.5V 的电压值拔掉发电机F+或者F-的励磁电动机线圈，电动机失速 断开11脚和22脚的连接线，电机不转调节特性静特性。
目录摘要 (2)一．逻辑无环流可逆直流调速系统工作原理 (2)二．无环流逻辑装置的组成 (4)三．无环流逻辑装置的设计 (5)四．逻辑无环流可逆调速控制系统各种运行状态 (10)五．系统参数计算及测定 (13)六、参考文献 (16)摘要：逻辑无环流可逆直流调速系统省去了环流电抗器，没有了附加的环流损耗，节省变压器和晶闸管装置的附加设备容量。
和有环流系统相比，因换流失败造成的事故率大为降低。
关键词：无环流；可逆直流调速系统；逻辑控制器一．逻辑无环流可逆直流调速系统工作原理逻辑无环流可逆直流调速系统主电路如图 1 所示，两组桥在任何时刻只有一组投入工作（另一组关断），所以在两组桥之间就不会存在环流。
但当两组桥之间需要切换时，不能简单的把原来工作着的一组桥的触发脉冲立即封锁，而同时把原来封锁着的一组桥立即开通，因为已经导通晶闸管并不能在触发脉冲取消的一瞬间立即被关断，必须待晶闸管承受反压时才能关断。
如果对两组桥的触发脉冲的封锁和开放式同时进行，原先导通的那组桥不能立即关断，而原先封锁着的那组桥已经开通，出现两组桥同时导通的情况，因没有环流电抗器，将会产生很大的短路电流，把晶闸管烧毁。
为此首先应是已导通的的晶闸管断流，要妥当处理主回路中的电感储存的一部分能量回馈给电网，其余部分消耗在电机上，直到储存的能量释放完，主回路电流变为零，使原晶闸管恢复阻断能力，随后再开通原来封锁着的那组桥的晶闸管，使其触发导通。
图2 逻辑无环流可逆调速系统原理图ASR ——速度调节器ACR1﹑ACR2——正﹑反组电流调节器 GTF 、GTR ——正反组整流装置 VF 、VR ——正反组整流桥 DLC ——无环流逻辑控制器 HX ——推 装置TA ——交流互感器 TG ——测速发电机 M ——工作台电动机 LB ——电流变换器 AR ——反号器 GL ——过流保护环节这种逻辑无环流系统有一个转速调节器ASR ，一个反号器AR ，采用双电流调节器1ACR 和2ACR ，双触发装置GTF 和GTR 结构。
3-5 无环流可逆调速系统及其控制方法本节提要□ 逻辑控制的无环流可逆系统当工艺过程对系统正反转的平滑过渡特性要求不很高时，特别是对于大容量的系统，常采用无环流控制可逆系统。
无环流控制可逆系统：既没有直流平均环流又没有瞬时脉动环流。
1. 无环流可逆系统分类按照实现无环流控制原理的不同，无环流可逆系统又有大类：逻辑控制无环流系统；错位控制无环流系统。
一、逻辑控制的无环流可逆系统逻辑控制的无环流可逆系统是应用最广泛的可逆系统。
本节将着重讨论逻辑控制的无环流可逆系统的系统结构、控制原理和电路设计。
（一）系统组成和工作原理1. 系统的组成逻辑控制的无环流可逆调速系统（以下简称“逻辑无环流系统”）的原理框图示于下图：◎ 系统结构的特点·主电路① 采用VF、VR反并联线路；② 由于没有环流，不用设置环流电抗器；③ 仍保留平波电抗器 L d ，以保证稳定运行时电流波形连续；·控制系统① 采用转速、电流双闭环方案；② 电流环分设两个电流调节器，1ACR用来控制正组触发装置GTF，2ACR控制反组触发装置GTR；③ 1ACR 的给定信号经反号器 AR 作为2ACR的给定信号，因此电流反馈信号的极性不需要变化，可以采用不反映极性的电流检测方法。
④ 为了保证不出现环流，设置了无环逻辑控制环节DLC，这是系统中的关键环节。
它按照系统的工作状态，指挥系统进行正、反组的自动切换，其输出信号 Ublf 用来控制正组触发脉冲的封锁或开放，Ublr 用来控制反组触发脉冲的封锁或开放。
（二）可逆系统对无环流逻辑控制器的要求◎逻辑装置的任务是：在正组可控硅 VF工作时封锁反组脉冲，在反组可控硅 VF工作时封锁正组脉冲。
二者必居其一，决不允许两组同时开放，从而保证主电路没有产生环流的可能。
1. DLC的输入要求分析V-M系统四象限运行的特性，有如下共同特征：正向运行和反向制动时，电动机转矩方向为正，即电流为正；反向运行和正向制动时，电动机转矩方向为负，即电流为负。
第一章直流电机调速系统实验实验一单闭环不可逆直流调速系统实验一、实验目的(1)了解单闭环直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理。
(2)掌握晶闸管直流调速系统的一般调试过程。
(3)认识闭环反馈控制系统的基本特性。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统(包括单闭环系统和多闭环系统)。
对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标较高的则采用多闭环系统。
按反馈的方式不同可分为转速反馈，电流反馈，电压反馈等。
在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。
在本装置中，转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反馈信号，经“转速变换”后接到“速度调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较经放大后，得到移相控制电压U ct，用作控制整流桥的“触发电路”，触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间，以改变“三相全控整流”的输出电压，这就构成了速度负反馈闭环系统。
电机的转速随给定电压变化，电机最高转速由速度调节器的输出限幅所决定，速度调节器采用P（比例）调节对阶跃输入有稳态误差，要想消除上述误差，则需将调节器换成PI(比例积分)调节。
这时当“给定”恒定时，闭环系统对速度变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的转速能稳定在一定的范围内变化。
在电流单闭环中，将反映电流变化的电流互感器输出电压信号作为反馈信号加到“电流调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较，经放大后，得到移相控制电压U ct，控制整流桥的“触发电路”，改变“三相全控整流”的电压输出，从而构成了电流负反馈闭环系统。
电机的最高转速也由电流调节器的输出限幅所决定。
同样，电流调节器若采用P（比例）调节，对阶跃输入有稳态误差，要消除该误差将调节器换成PI(比例积分)调节。
当“给定”恒定时，闭环系统对电枢电流变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的电枢电流能稳定在一定的范围内变化。
晶闸管逻辑控制无环流双闭环可逆直流调速系统设计
晶闸管逻辑控制无环流双闭环可逆直流调速系统是一种常见的电力电子调速系统，可以通过控制晶闸管的通断来实现直流电机的调速。
该系统采用了双闭环控制结构，其中一个闭环用于控制电机输出速度，另一个闭环用于控制电流。
在系统设计中，首先需要进行系统建模和参数的确定，包括电机的转矩速度特性、负载特性以及电路元件的特性等。
然后，设计合适的速度控制算法和电流控制算法，以实现闭环控制。
常见的速度控制算法有比例积分控制（PI控制）和模糊控制等，而电流控制通常采用比例控制。
在实际的实现过程中，还需要考虑到系统的稳定性、鲁棒性和响应速度等因素。
可以通过仿真和实验进行系统性能的优化和调整，以达到设计要求。
需要注意的是，在设计和实现过程中，要遵守相关的技术规范和安全标准，确保系统的可靠性和安全性。
同时，也要注意电源的稳定性和电磁兼容性等问题，以减少对其他设备的干扰。
总之，晶闸管逻辑控制无环流双闭环可逆直流调速系统设计涉及到电力电子和控制理论等多个领域，需要综合考虑系统的各个方面，确保系统的性能和安全。
目录目录 (1)摘要 (2)Abstract (2)1设计任务及要求 (3)1.1设计任务 (3)1.2设计要求 (3)2.系统论证及设计 (4)3控制及驱动电路设计 (4)3.1调节器结构组成及说明 (4)3.2给定器G的设计 (5)4逻辑控制器的设计 (5)4.1电平检测器 (7)4.2零电流检测器DPZ设计 (8)4.3逻辑无环流的推 环节 (8)5主电路设计 (9)5.1主电路原理及说明 (9)5.2主电路参数设计 (10)6保护电路设计 (11)6.1保护电路设计 (11)6.2电流反馈与过流保护FBC+FA (11)图7电流反馈与过流保护FBC+FA (12)7调节器的设计 (12)7．1电流调节器ACR组成及原理 (12)7.2电流调节器的设计 (13)7.2.1确定电流调节器的时间常数 (13)7.2.2设计电流调节器结构 (13)7.2.3校验近似条件 (14)7.2.4计算调节器电阻和电容 (15)8速度调节器的设计 (15)8.1 速度调节器ASR组成及原理 (15)8.2速度调节器的参数设计 (16)8.2.1电流环的等效闭环传递函数 (16)8.2.2确定转速调节器的时间常数 (17)8.2.3转速调节器结构设计 (17)8.2.4校验近似条件 (17)9心得体会 (18)参考文献 (19)摘要晶闸管具有导电性，系统要想实现可逆运行，必须要用两组晶闸管整流装置整流。
两组晶闸管装置反并联的电枢可逆线路是可逆调速系统的典型线路之一，这种线路有能实现可逆运行、回馈制动等优点，但也会产生环流。
为保证系统安全，必须消除其中的环流。
所谓逻辑无环流系统就是在一组晶闸管工作时，用逻辑电路封锁另一组晶闸管的触发脉冲，使该组晶闸管完全处于阻断状态，从根本上切断环流通路。
这种系统不仅能实现逻辑无环流可逆调速，还能实现回馈制动。
本文对逻辑无环流直流可逆调速系统进行了设计，并且计算了电流和转速调节器的参数。
摘要双闭环直流调速系统是电力拖动自动控制系统中一个很重要的系统，而逻辑无环流可逆直流调速系统是双闭环直流调速系统的典型系统。
在系统设计中，通过转速环反馈环ASR 作为外环和电流反馈环ACR作为内环的控制，可以很好的获得良好的静、动态性能。
两组晶闸管装置反并联的电枢可逆线路是可逆调速系统的典型线路之一，这种线路有能实现可逆运行、回馈制动等优点。
逻辑无环流系统就是在一组晶闸管工作时，用逻辑电路封锁另一组晶闸管的触发脉冲，使该组晶闸管完全处于阻断状态，从根本上切断环流通路。
这种系统不仅能实现逻辑无环流可逆调速，还能实现回馈制动。
关键词：逻辑无环流可逆调速 ACR ASR双闭环逻辑无环流直流可逆调速系统设计1设计方案转速、电流双闭环控制的直流调速系统是应用最广性能很好的直流调速系统。
采用转速负反馈和PI 调节器的单闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差，而在此甚础上再加中电流负反馈，则可使系统的电流不能无限制的增加，而当系统在最大电流（转矩）受限制时，调速系统所能获得的最快的起动过程。
由此可知，双闭环使得系统的调速性能大大提高。
带电流截止负反馈的调速系统虽然能大大改善系统在起动和堵转时的性能，但实际上由于其实质是电流与转速共用一个调节器，所以在实际生产过程中，电流和转速之间出现互相扯皮的现象，不能在根本上解决问题。
逻辑无环流可逆调速系统是目前在生产中应用最为广泛的可逆系统。
由于无环流，所以不在设置环流电抗器。
但为保证稳定运行时电流波形的连续，仍保留平波电抗器Ld 。
所以它兼有无环流和电流波形连续的特点，所以比直流平均环流与配合控制有更好的效果。
2双闭环调节器的设计2.1转速、电流反馈控制直流调速系统原理双闭环直流调试系统稳态结构如图2-1所示，两个调节器均采用的是PI 调节器。
转速调节器ASR 的输出限幅电压*im U 决定了电流给定的最大值，电流调节器ACR 的输出限幅值cm U 限制了电力电子变换器的最大输出电压dm U 。
0 前言随着电力传动装置在现代化工业生产中的广泛应用，以及对其生产工艺、产品质量的要求不断提高，需要越来越多的生产机械能够实现自动调速，拖动控制的电机调速系统在工农业生产、交通运输以及日常生活中起着越来越重要的作用，因此，对电机调速的研究有着积极的意义。
长期以来，直流电机被广泛应用于调速系统中，而且一直在调速领域占居主导地位，这主要是因为直流电机不仅调速方便，而且在磁场一定的条件下，转速和电枢电压成正比，转矩容易被控制；同时具有良好的起动性能，能较平滑和经济地调节速度。
因此采用直流电机调速可以得到良好的动态特性[1]。
电气传动是指以各类电机为动力的传动装置与系统：因电机种类不同分为直流电动机传动（简称直流传动）、交流电动机传动（简称交流传动）、步进电动机传动（简称步进传动）、伺服电动机传动（简称伺服传动）等等。
运动控制系统中应用最普遍的是自动调速系统。
在工程实践中，有许多生产机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求有良好的静、动态性能。
近年来，随着微计算机技术、电力电子技术和控制技术的发展，数字控制技术由于其具有较好的控制性能和较强的抗干扰性，因此成为目前电机的主要控制方式。
并且为了进一步提高电机控制的现代化程度，电机的控制方法也由原来的单机数字控制逐步朝着网络化控制方式转变。
众所周知，在工业控制中，和交流调速系统相比，由于直流调速系统的调速精度高，调速范围广，变流装置控制简单，长期以来在调速传动中占有统治地位。
并且还因为其具有良好的转速特性，常用于宽范围平滑调速、起动性能好等需要高性能可控电力拖动的直流调速自动控制系统。
由于直流电动机具有优良的起、制动性能，宜与在广泛范围内平滑调速。
在轧钢机、矿井卷机、挖掘机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控硅电力拖动的领域中得到广泛应用。
近年来交流调速系统发展很快，然而直流拖动控制系统毕竟在理论上和在时间上都比较成熟，而且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动系统的基础，长期以来，由于直流调速拖动系统的性能指标优于交流调速系统。
因此，直流调速系统一直在调速系统领域内占有重要位置[2]。
许多生产机械要求电动机即能正转又能反转，而且常常还需要快速地启动和制动，这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性，也就是说需要可逆的调速系统。
有环流可逆系统虽然具有反向快、过渡平滑等优点，但设置几个环流电抗器终究是个累赘。
因此，当工艺过程对系统正反转的平滑过渡特性要求不是很高时，特别是对于大容量的系统，常采用既没有直流平均环流又没有瞬时脉动环流的无环流控制可逆系统。
按照实现无环流控制原理的不同，无环流可逆系统又有两大类：1）逻辑控制无环流系统2）错位控制无环流系统改变电枢电压的极性，或者改变励磁磁通的方向，都能改变直流电动机的旋转方向，这本来是很简单的事情。
然而，当电动机采用电力电子装置供电时，由于电力电子的单向导电性，问题就变得复杂起来，需要专用的可逆电力电子装置和自动控制系统。
可逆直流调速系统既可以使电动机产生电动力矩也可使其产生制动力矩，以满足生产机械要求实现快速启动、制动、反向运转。
根据对环流的不同控制方式，可逆系统可分为有环流可逆系统与无环流可逆系统。
有环流可逆系统虽然具有反向快、过渡平滑等优点，但需要设置几个环流电抗器，增加了系统的体积、成本和损耗。
因此，对于大容量的系统，从生产可靠性要求出发，常采用无环流可逆调速系统。
按实现无环流的原理不同，可将无环流分为两类：逻辑无环流系统和错位无环流系统。
本课题主要基于逻辑无环流可逆系统的应用研究，它表示当一组晶闸管工作时，用逻辑控制电路封锁另一组晶闸管的触发脉冲，使另一组完全处于阻断状态，确保两组晶闸管不同时工作，从根本上切断了环流的通路。
其结构特点是在可逆系统中增设了无环流逻辑控制器DLC，它的主要功能是完成上述功能，它包括电平检测、逻辑判断、延时电路、连锁保护四部分[3]。
1 概述1.1课题背景随着微计算机控制技术的发展，直流传动系统已经广泛使用单片机，实现了全数字化控制。
由于单片机以数字信号工作，控制手段灵活方便，抗干扰能力强。
所以，数字直流调速控制精度和可靠性比模拟直流调速系统大大提高。
数字直流调速装置应用，使得直流调速系统在理论和实践方面都有了新的发展，使直流调速系统进入一个崭新的阶段，较以往的模拟直流调速系统相比具有以下几个方面：1）高精度由于其内部的运算采用数字的方式进行，从而带来了普通模拟系统无法实现的高精度。
2）操作简单模拟系统的众多元件参数的选择，在数字的驱动器中只需使用统一的菜单选项即可完成修改任务。
3）功能强大数字驱动器除了可以进行传统的控制任务外，集成了智能模块的数字驱动器可以由程序控制独立完成对被控对象的参数采集和相应的控制参数的选择。
4）体积小与模拟系统的大型控制柜相比，数字驱动器的体积只有其十分之一，使得整个系统的体积缩小。
即使装入标准电气柜，仍可以大大缩小空间。
5）可靠性高与模拟系统相比，数字驱动器使用的分立元件很少，而且集成的分立元件均为可靠性产品，使得其故障率远小于采用分立元件的模拟系统。
6）成本低事实上，系统的成本已成为高科技产品能否进入实际广泛应用的门槛。
与使用工控机的系统相比，专业的数字驱动器更具有价格优势。
由于其可靠性高，企业由于系统故障而造成停产损失的可能性很小，即使发生故障，由于驱动器的通用性，只有及时更换受损的集成线路控制板，即可恢复运行。
从80年代中后期起，世界各大电气公司都在竞相开发数字式调速传动装置，当前直流调速装置已发展到一个很高的技术水平：功率元件采用可控硅；控制板采用表面安装技术：控制方式采用电源换相、相位控制。
特别是由于采用了专用于电机调速的8/16位微处理器如：DSP处理器等及其他先进技术，使数字式直流调速装置具有很高的精度、优良的控制性能和强大的抗干扰能力，在国内外已得到广泛应用。
数字化直流调速装置作为最新控制水平的传动方式更显示了强大优势。
数字化直流调速装置不断推出，为工程应用提供了优越的条件[4]。
1.2国内外研究现状及应用背景1.2.1 国外研究现状80年代以来，由于电力电子技术、计算机技术和通信技术的飞速发展。
使得直流调速系统数字式方面的研究受到了很多国家的重视，目前，国际上出现了各种型号的全数字直流调速装置，以德、日、美、英为主要生产国。
它们的一些公司相继推出各自的产品，有成熟的系列化、标准化、模板化的应用产品供选用。
现阶段较先进的机床直流调速系统是采用微机化数字控制的直流调速控制器，如：英国CT公司是电气传动设备、伺服控制系统及过程控制传感专业的制造商，总部设在英国，该公司产品的技术在世界具有领先地位。
主要的直流驱动器产品为MENTORⅡ系列。
美国的罗克韦尔（Rockwell）公司也是生产直流驱动器的主要公司，它的产品为PowerFlex700s是PowerFlex系列产品中最新产品，新的驱动器提供精确的电机扭矩控制、速度和位置，可以在非常苛刻的环境中，例如印刷，转炉，造纸，钢铁处理，改进了系统的性能，提高机动性并且优化安装。
美国通用（GE）公司，它的产品为直流调速器DV300。
该驱动器是二象限操作，六脉冲触发的，能够精确地调整电机的速度、电场和磁场，且控制简单，能够使用GE工箱软件进行编程。
此外目前在我国应用最为广泛的有西门子公司的6RA70、欧陆的590系列。
西门子公司目前已向世界正式销售的6RA70，该产品采用的是SIEMENS公司自己开发的单片机80C166。
其为全数字紧凑型整流器，输入为三相电源，可向变速直流驱动用的电枢和励磁供电，设计额定电枢电流范围从15至3000A，并可通过并联SITOR晶闸管单元进行扩展，提供高至12000A的电流。
欧陆公司最新推出的590系列是全新概念的第二代全数字调速系统，其控制算法都由最新的高速16位的DSP微处理器完成，该系列可提供直流电动机两象限（单向）及四象限（可逆）的运行控制，这种新一代的装置有灵活多变的功能，它的输入，输出端子可重新组态（分配），使590系列极适合用作传统的价廉物美的直流调速装置，又可作为一个复杂的过程控制系统中性能优良的组成模块，现在该公司已实现了590全系列的标准化生产。
这些公司的产品已成功地用于冷、热轧机、可逆冷轧机以及卷取机张力控制等生产机械。
而且，性能将有所改进和提高，同时具备组网通讯能力，为企业信息化发展中底层设备自动化打下坚实的基础。
1.2.2 国内研究现状由于各种原因，我国的数字调速系统较国外起步晚，在现阶段，我国自主的比较成熟的数字化直流调速装置工业应用很少，该市场主要还是依赖于国外的品牌。
由于国外先进的数字控制器价格昂贵，这也给了国产全数字控制直流调速装置区大的发展空间。
目前，国内各大院校、科研单位和厂家也都在研究及更好的利用国外先进的控制器进行数字直流调速装置的理论研究及相应的开发工作，近年来，国内关于智能控制的研究十分活跃，理论研究的成果也很多，如：“基于模糊补偿的神经网络算法在调速系统中的应用”、“基于神经网络自整定PID控制策略及其仿真”、“模糊神经网络控制在直流电机拉栅中的应用”等，智能控制就是将人工智能与控制理论结合起来，完成更高级的控制功能，主要是应用专家系统，模糊控制及神经网络理论等来实现自学成自组织控制，它的发展也给电气传动系统的控制策略带来了新思想，新方法。
由于专家系统在实际应用中有较多的问题和困难，当前智能控制应用研究主要集中在模糊控制，神经网络控制应用上，特别是两者的结合---模糊神经网络，由于其融合了各自的优点，因而成为目前国内研究的热点。
在这里值得一提的是，合肥工业大学电气与自动化工程学院自主研发的我国首个新型的全数字化直流调速系统实验装置，根据该系统特点，装置取名为“HMC数字化相控/斩控电封闭直流调速系统”。
该装置具有很好的市场应用价值，为大学全数字直流调速实验提供了一个良好的平台。
综上所述，研发及更好的利用国外先进的控制器进行调速装置的理论研究及相应的开发工作，具有重要的实际意义和重大的经济价值[5]。
2 系统方案选择和总体结构设计本设计主电路采用晶闸管三相全控桥整流电路供电方案，控制电路由软件实现系统的功能。
2.1 调速方案的选择调速方案的优劣直接关系到系统调速的质量。
根据电机的型号及参数选择最优方案，以确保系统能够正常，稳定地运行。
2.1.1 系统控制对象的确定本次设计选用的电动机型号为jz z Z 型，额定功率1.1KW ，额定电压230V ，额定电流6.58A,额定转速1000r/min,励磁电压220V,运转方式连续。
2.1.2 电动机供电方案的选择变电压调速是直流调速系统用的主要方法，调节电枢供电电压所需的可控制电源通常有3种：旋转电流机组，静止可控整流器，直流斩波器和脉宽调制变换器。
