[发明专利]一种双闭环直流调速系统的教学实验装置

说明书

本发明公开一种双闭环直流调速系统的教学实验装置，该装置包括：模拟信号给定模块、转速环模拟控制器、电流环模拟控制器、晶闸管驱动电路、主电路和被控对象直流伺服电机，以及电流检测和变换电路、旋转编码器和转速变换电路；该装置还包括：模数转换模块以及依次连接的数字信号给定模块、转速环数字控制器、电流环数字控制器、数模转换模块和功率放大模块；模拟信号给定模块给定的模拟信号、转速反馈信号分别经模数转换模块输入至转速环数字控制器的输入端；电流反馈信号经模数转换模块输入至电流环数字控制器的输入端；功率放大模块输出端与晶闸管驱动电路的输入端连接。利用本发明进行实验时无需上位机即可实现参数整定，人机交互友好。

技术领域

本发明涉及控制工程技术领域，特别是涉及一种双闭环直流调速系统的教学实验装置。

背景技术

双闭环直流调速系统是典型的电气传动控制系统，是自动化、电气工程及其自动化等工科专业的重要应用方向和本科教学必修实践课程，是学习、理解、掌握运动控制调速系统的重要教学手段，在本科教学中通常以课程设计的方式进行教学。

目前，高校中应用的直流调速系统实验设备，通常采用以运算放大器为主体设计的模拟电路控制器，教学环节围绕系统PI参数整定展开。模拟系统的控制规律体现在硬件电路和所用器件上，线路复杂、操作性和通用性差，控制效果受器件性能、温度、外界干扰等因素的影响，且无法进行复杂控制规律的研究性实验环节。以数字控制器为核心的直流调速系统实验设备多为专用的控制器，或计算机作为上位机在专门设计的软件上进行PI参数整定，实验装置和软件固定且需实验室配备计算机，教学内容单一、人机交互效果差。

发明内容

本发明的目的是提供一种双闭环直流调速系统的教学实验装置，以解决现有双闭环直流调速系统教学实验设备需要计算机作为上位机进行参数整定和人机交互效果差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种双闭环直流调速系统的教学实验装置，所述实验装置包括：依次连接的模拟信号给定模块、转速环模拟控制器、电流环模拟控制器、晶闸管驱动电路、主电路和被控对象直流伺服电机，以及用于检测电流反馈信号的电流检测和变换电路、用于检测转速反馈信号的旋转编码器和转速变换电路；所述电流反馈信号输入至所述电流环模拟控制器的输入端，所述转速反馈信号输入至所述转速环模拟控制器的输入端；所述实验装置还包括：模数转换模块以及依次连接的数字信号给定模块、转速环数字控制器、电流环数字控制器、数模转换模块和功率放大模块；

所述模拟信号给定模块给定的模拟信号、所述转速反馈信号分别经所述模数转换模块输入至所述转速环数字控制器的输入端；所述电流反馈信号经所述模数转换模块输入至所述电流环数字控制器的输入端；所述功率放大模块输出端与所述晶闸管驱动电路的输入端连接。

可选的，所述模数转换模块、所述转速环数字控制器、所述电流环数字控制器、所述数模转换模块和所述功率放大模块构成控制器和信号转换装置；所述转速环数字控制器和所述电流环数字控制器的参数设定模块、所述电流反馈信号和所述转速反馈信号的显示模块以及所述数字信号给定模块构成触摸屏。

可选的，所述参数设定模块包括显示区域和输入按键区域，所述参数设定模块用于设定并显示所述转速环数字控制器和所述电流环数字控制器的比例、积分、积分限幅和输出限幅；所述显示模块用于显示所述电流反馈信号和所述转速反馈信号的瞬时值以及信号曲线。

可选的，所述模数转换模块包括第一A/D转换器、第二A/D转换器和第三A/D转换器；

所述第一A/D转换器连接于所述模拟给定信号模块的输出端与所述转速环数字控制器的输入端之间，所述第一A/D转换器用于将所述模拟给定信号模块输出的模拟信号转换为数字信号；

所述第二A/D转换器连接于所述旋转编码器和转速变换电路的输出端与所述转速环数字控制器的输入端之间，所述第二A/D转换器用于将所述旋转编码器和转速变换电路输出的转速反馈信号转换为数字信号；