Работа № 3. Построение разомкнутой цифровой системы управления широтно-импульсным преобразователем, работающим на двигатель постоянного тока

Цель работы

Освоить процесс синтеза систем управления «Широтно-импульсный преобразователь – двигатель постоянного тока» в несимметричном и симметричном режимах работы.

Программа работы

1. Изучить необходимый теоретический материал по работе электродвигателей постоянного тока и преобразователей постоянного напряжения с ШИМ.

2. Разобраться в предложенной программе несимметричного управления системой ШИП-ДПТ, отладить программу в симуляторе и на лабораторном стенде.

3. Разобраться в предложенной программе симметричного управления системой ШИП-ДПТ, отладить программу в симуляторе и на лабораторном стенде.

3. Написать и отладить собственную программу управления электродвигателем постоянного тока в системе ШИП-ДПТ.

Пояснения к работе

В данной лабораторной работе будет произведен синтез цифровой системы управления электродвигателем постоянного тока с несимметричным и симметричным управлением силовыми ключами широтно-импульсного преобразователя.

В качестве управляющего микроконтроллера предлагается использовать модуль «Микроконтроллер» со встроенным контроллером ATmega32.

Для того, чтобы модуль «Широтно-импульсный преобразователь» принимал сигналы управления не от встроенной системы управления, а от внешнего управляющего микроконтроллера, необходимо при выключенном переключателе «Сеть» модуля перевести рукоятку переключателя «Авт/Руч» в положение «Руч». В этом случае сигналы управления транзисторами VT1…VT4 необходимо подавать на управляющие входы драйвера DD1.

Соответственно для управления транзистором VT1 предназначен вход A1, для управления транзистором VT2 предназначен вход B1, для управления транзистором VT3 предназначен вход C1, для управления транзистором VT4 предназначен вход D1.

Перед началом работы необходимо при выключенном автоматическом выключателе QF1 модуля питания стенда соединить выходные клеммы преобразователя X5 и X6 с клеммами якорной цепи электродвигателя постоянного тока. Также соединить выходы драйвера А2, В2, С2, D2 с соответствующими входами транзисторов X1, X2, X3, X4.

Синтез программы несимметричного управления широтно-импульсным преобразователем

Для того, чтобы преобразователь обеспечивал работу электродвигателя как вперед, так и назад, используют реверсивный широтно-импульсный преобразователь (рис. 1). Он состоит из двух стоек транзисторов (ключей), в диагональ которых включен электродвигатель М.

При несимметричном управлении для создания положительной полярности напряжения на выходе преобразователя включается транзистор К4, а транзистор К1 работает с изменяющейся скважностью γ = 0 ... 1,0.

Таким образом обеспечивается регулирование напряжения на выходе преобразователя. Для создания отрицательного напряжения на выходе ШИП включается транзистор К2, а транзистор К3 работает с изменяющейся скважностью, обеспечивая регулирование напряжения в отрицательную сторону.

Рис. 1. Силовая схема реверсивного широтно-импульсного преобразователя

Ставится задача преобразования аналогового сигнала задания, поступающего с потенциометра RP1 модуля «Микроконтроллер», в скважность управления транзисторами.

Направление вращения электродвигателя изменяется с помощью дискретного входа микроконтроллера.

Разрешение на работу системы управления также обеспечивается подачей дискретного сигнала на цифровой вход контроллера.

Пример 1. Реализовать систему управления широтно-импульсным преобразователем постоянного тока в несимметричном режиме управления. Напряжение на выходе преобразователя пропорционально величине сигнала задания, подаваемого на микроконтроллер с выхода потенциометра RP1 модуля микроконтроллера.

//

//Входы:

//PA0 - сигнал задания на ШИП

//PA1 - задание направления вращения

//PA2 - разрешение на работу преобразователя

//Выходы:

//PB0 - управление транзистором VT1 (вход А1)

//PB1 - управление транзистором VT2 (вход B1)

//PB2 - управление транзистором VT3 (вход C1)

//PB3 - управление транзистором VT4 (вход D1)

//Подключение стандартных библиотек:

#include <iom32v.h>

#include <macros.h>

//Объявление переменных:

unsigned char adc_result=0;

//Функция инициализации портов ввода/вывода:

void port_init(void) {

PORTA = 0xFE; //Порт А инициализируется на ввод данных

DDRA = 0x0 0;

PORTB = 0xF0; //Порт В инициализируется на вывод данных

DDRB = 0x0F;

PORTC = 0xFF;

DDRC = 0x0 0;

PORTD = 0xFF;

DDRD = 0x0 0;

}

//Функция инициализации таймера T0:

void timer0_init(void)

{

TCCR0 = 0x00;

TCNT0 = 0x00;

OCR0 = 0x00;

TCCR0 = 0x00;

}

//Функция инициализации аналогово-цифрового преобразователя: