Комп’ютерне моделювання мікроконтролера

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

1. Розробка функціональної схеми керування

1.1 Опис роботи системи керування

1.2 Функціональна схема системи керування

1.3 Структурна схема системи керування

2. Розробка апаратної частини системи керування

2.1 Короткий опис мікроконтролера

2.2 Розрахунок та вибір елементів схеми сполучення

2.3 Розробка і опис роботи схеми електричної принципової

3. Розробка програмного забезпечення та моделювання роботи

3.1 Короткий опис особливостей програмування мікроконтролера

3.2 Розробка загального алгоритму роботи системи

3.3 Розробка алгоритму реалізації закону керування

3.4 Побудова математичної моделі і її структурної схеми

Список літератури

1. Розробка функціональної схеми керування

1.1 Опис роботи системи керування

Система керування малопотужним асинхронним двигуном з коротко замкнутим ротором. Система керування виконана на базі високопродуктивного 8-розрядного RISC мікроконтроллера сімейства AVR фірми Atmel. Спеціально призначений для керування силовими схемами керування електродвигунами. Мікроконтроллер здійснює ШИМ сигналів на вході драйвера.

Безпосереднє керування двигуном здійснюється за допомого модуля інтелектуального інвертора фірми International Rectifier. Дана інтегральна мікросхема дозволяє перемикати ключі інвертора з частотою 20кГц. У своєму складі має зворотній зв'язок за струмом, та за температурою драйвера.

В системі керування реалізовані також інтерфейс RS-232 для зв'язку з ЕОМ. Також в системі передбачено коннектор для підключення програматора.

Розроблена система дозволяє здійснювати пуск, зупинку, реверс та регулювання частоти обертання двигуна. Регулювання здійснюється за допомогою кнопок для зміни частоти переключення ключів інвертора, я відображується в реальному часі на рідкокристалічному дисплеї.

Живлення системи забезпечується від мережі змінного струму 220В 50Гц.

Діапазон керування 1:100.

1.2 Функціональна схема системи керування

Схема визначає функціональну роль електричних елементів і груп елементів, розкриває суть процесів, приходящих в об'єкта керування. На рис.1 представлена функціональна схема системи керування асинхронним коротко замкнутим двигуном.

Система керування здійснює скалярне керування по принципу сталості напруга-частота та звичайного ШИМ-керування. Фактично в загальному вигляді система керування складається з двох частин силової частини (СЧ) та модуля логіки (МГ).

До складу СЧ входять:

Трансформатор (Т).

Випрямляч (В) виконаний діод ним мостом. На виході випрямляча 400 В.

Фільтр (Ф)

Силовий інвертор (СІ) являє собою інтелектуальний силовий IGBT-модуль. Має у своєму складі зворотній за температурою.

Асинхронний двигун з коротко замкнутим ротором (М) АИР56А4.

До складу модуля логіки входять:

Мікроконтроллер (МК) який здійснює безпосереднє керування силовим інвертором. Подаючи на вхід драйвера сигнали керування верхніми (1H, 2H, 3H), та нижніми (1L, 2L, 3L) ключами з частотою до 20кГц. Подача сигналів регулюється МК за допомогою ШІМ.

Модуль логіки живиться від модуля живлення (МЖЛ) мікроконтроллера та логіки силового інвертора.

Модуль оператора (МО) дозволяє оператору виконувати пуск, гальмування та задавання частоти обертання двигуна. За допомогою набору кнопок. Важлива інформація виводиться на РКІ екран.

Нижче на рисунку 2 показано, як зп допомогою ШІМ формується керована напруга.

U1, I1 - фазні відповідно напруга і струм статора; Ud - напруга живлення; Tk - період ШІМ; T - період частоти вихідної напруги

Таблиця 1 Номінальні данні двигуна АИР56А4

Электродвигатель	Мощность, кВт	Об/мин.	КПД, %	Коэф. мощн.	Iп/Iн	Мп/Мн	Мmax/Мн	Масса, кг
АИР56А4	0,12	1500	58	0,66	5	2,2	2,2	3,6

1.3 Структурна схема системи керування

Структурна схема відображує принцип роботи об'єкта керування с самому загальному вигляді. На схемі відображуються всі основні функціональні частини об'єкта, а також основні взаємозв'язки між ними.

На противагу колекторним і безколекторних електродвигунів постійного струму асинхронні електродвигуни не містять постійних магнітів. Ротор виконаний у вигляді короткозамкненою обмотки ("біляча клітка"), в якій обертається електричне поле створює магнітний потік. Завдяки відмінностей у швидкості між електричним полем статора і магнітним потоком в роторі електродвигун здатний створювати обертаючий момент і здійснювати обертальний рух.

Курування здійснюється за принципом звичайного широтно-імпульсної модуляції. Одним із способів вирішення завдання формування за допомогою інвертора трифазної синусоїдальної системи напруги із зсувом по фазі 120 градусів на обмотках статора є використання таблиці синусів. У цьому випадку частота статора s визначає три дискретних часу інтеграторів, які обчислюють миттєві значення фаз для кожного статорної напруги:

де , а - період дискредитації для алгоритму керування. Якщо одне з цих значень стає більше , то для підтримання області значень в діапазоні від 0 до з результуючого значення віднімається . Таблиця синусів використовується для обчислення трьох напруг, які необхідно докласти до статора:

де - амплітуда напруги статора, визначена по принципу відношення напруга-частота і .

Досягти поліпшення можна шляхом додавання до чистого синусоїді в таблиці синусів третьої гармоніки , тому що вона не впливає на поведінку електродвигуна і дозволяє генерувати сигнал, перша гармоніка якого має амплітуду на 15.47% вище порівняно максимумом сигналу.

З урахуванням даного поліпшення є можливість генерувати більше висока змінна напруга при живленні від тієї ж самої шини постійної напруги. Таким чином, є можливість збільшення частоти обертання електродвигуна при збереженні сталості відносини V / F.

Дані значення порівнюють з виходом реверсивного лічильника (використовується як генератор трикутних імпульсів). Коли вихідне значення реверсивного лічильника переступає через дані значення, перемикається відповідний вихід компаратора. Як результат, у кожному ШІМ-каналі генеруються імпульси, коефіцієнт заповнення яких пропорційний відповідному значенню напруги статора. Оскільки даний реверсивний лічильник з трьома компараторами досить складний для програмної реалізації, то такий пристрій має бути присутнім в мікроконтролері в якості вбудованого апаратного блоку. Це і послужило причиною вибору мікроконтролера AT90PWM3, до складу якого входять три контролера силового каскаду (PSC). Якщо розглянути як приклад першу фазу, коефіцієнт заповнення імпульсів, що задається вмістом регістра порівняння відповідного PSC, буде пропорційний , де , а і - найбільше значення амплітуди напруги статора і тривалість паузи неперекритих силових ключів, відповідно.

2. Розробка апаратної частини системи керування

2.1 Короткий опис мікроконтролера

Мікроконтролер AT90PWM3

8-розр. мікроконтролер з внутрішньо системною-програмованою флеш-пам'яттю розміром 8 кбайт.

Особливості:

Високопродуктивний, економічний 8-розр. AVR-мікроконтролер

Удосконалена RISC-архітектура;

-- великий набір інструкцій більшість яких виконуються за один машинний цикл;

-- 32 x 8 робочих регістрів загального призначення;

-- повністю статична робота;

-- продуктивність до 1 млн. операцій в сек. на кожен мгц тактовою частоти;

-- вбудоване двутактний множильний пристрій енергонезалежні пам'ять програм і даних;

-- 8 кбайт внутрішньосистемної-програмованої флеш-пам'яті програм;

-- зносостійкість: 10 тис. циклів запису / стирання;

-- опціональний завантажувальний сектор з роздільними бітами захисту;

Внутрішньосистемні програмування за допомогою програми в завантажувальному секторі

Підтримка читання під час запису

-- 512 байт внутрішньо системної-програмованого EEPROM зносостійкість: 100 тис. циклів запису / стирання;

-- 512 байт внутрішнього статичного озу;

-- програмована захист флеш-пам'яті програм і EEPROM;

Вбудований налагоджувальний інтерфейс (debugWIRE).

Периферійні пристрої;

-- два чи три 12-розр. високошвидкісних PSC-контролера (контролер силового каскаду) з 4-розр. розширенням роздільної здатності;

Інвертовані ШІМ-виходи з гнучкою настройкою паузи не перекритих.

Регульований коефіцієнт заповнення ШІМ-імпульсів і регульована частота.

Одночасне оновлення всіх ШІМ-регістрів.

Функція автоматичного зупину, якщо потрібно керувати по подіях PFC.

Ширина кроку не більше 25 Гц при вихідний частоті 150 кГц.

PSC2 з чотирма виводами і вихідною матрицею:

-- один 8-розр. таймер-лічильник загального призначення з окремим предделителя і режимом захоплення;

-- один 16-розр. таймер-лічильник загального призначення з окремим предделителя, режимом порівняння та режимом захоплення;

-- програмований послідовний УСАПП;

Режим стандартного УАПП.

Біфазний 16/17-разр. режим для DALI-зв'язку:

-- провідний / підлеглий послідовний інтерфейс SPI;

-- 10-розр. АЦП;

До 11 несиметричних каналів і 2 диференціальних каналу АЦП.

Програмоване посилення (5x, 10x, 20x, 40x) на диференціальних каналах.

Внутрішнє опорна напруга:

-- 10-розр. ЦАП;

-- два чи три аналогових компаратора з резисторной матрицею для підстроювання порогового напруги;

-- 4 зовнішніх переривання;

-- Програмований сторожовий таймер з окремим вбудованим генератором;

Спеціальні функції мікроконтролера:

-- економічні режими: холостий хід (Idle), зниження шумів (Noise Reduction) і знижена потужність (Power Down);

-- вбудована схема скидання при подачі живлення і програмований супервізор живлення;

-- масив прапорів у побітно програмованому просторі вводу-виводу (4 байти);

-- внутрішньо програмування через порт SPI;

-- внутрішній калібрований RC-генератор (8 МГц);

-- вбудована схема ФАПЧ для високошвидкісної ШІМ (32 МГц, 64 МГц) і тактування ЦПУ (16 МГц);

Робоча напруга: 2.7 ... 5.5В.

Розширений температурний діапазон: -40 ° C ... +105 ° C.

AT90PWM2 / 3 - економічний 8-розр. КМОП мікроконтролер, виконаний за AVR RISC-архітектурі. За рахунок виконання більшості інструкцій за один машинний цикл мікроконтролери AT90PWM 3 досягають продуктивності 1млн. оп. в сек. при тактування частотою 1МГц, що дозволяє розробнику оптимізувати споживану потужність і швидкість.

Ядро AVR комбінує багатий набір інструкцій з 32 регістрами загального призначення, які безпосередньо підключені до арифметико-логічного пристрою (АЛП). Це дозволяє здійснювати доступ при виконанні інструкції відразу до двох регістрів і виконати її за один машинний цикл. Результуюча архітектура володіє вищою ефективністю, забезпечуючи продуктивність в більш ніж 10 разів вище в порівнянні з традиційними CISC-мікроконтролерами.

AT90PWM3 містить такі елементи: 8 кбайт внутрішньо системної-програмованої флеш-пам'яті з підтримкою можливості читання під час запису, 512 байт ЕСППЗУ, 512 байт статичного ОЗУ, 53 лінії вводу-виводу загального призначення, 32 робочих регістра загального призначення, три контролера силового каскаду (PSC), два гнучких таймера-лічильника з режимами порівняння і ШИМ, один УСАПП з режимом DALI (інтерфейс управління освітленням з цифровою адресацією), 11-канальний АЦП з двома диференціальними вхідними каскадами і програмованим посиленням, 10-розр. ЦАП, програмований сторожовий таймер з внутрішнім генератором, послідовний порт SPI, вбудована отладочная система і чотири програмно настроюваних економічних режиму.

У режимі холостого ходу (Idle) зупиняється ЦПУ при цьому продовжують роботу статичне ОЗУ, таймери-лічильники, порт SPI і система переривань. У режимі зниженої потужності (Power-down) зберігається вміст регістрів, відключаються всі вбудовані функції до наступного переривання або апаратного скидання. У режимі зниження шумів АЦП (ADC Noise Reduction) зупиняється ЦПУ і всі модулі введення-виведення, крім АЦП, за рахунок чого досягається зниження цифрових шумів під час перетворення АЦП. У черговому режимі (Standby) працює кварцовий генератор, а інша частина мікроконтролера діє. Цим досягається мінімальний час відновлення роботи мікроконтролера зі збереженням низького рівня споживання.

Мікроконтролер випускається за високовольтної технології високощільної незалежної пам'яті. Вбудована флеш-пам'ять може бути перепрограмовано внутрішньо системної через послідовний інтерфейс SPI за допомогою недорогого програматора або за допомогою програми в завантажувальному секторі (самопрограмування).

Програма в завантажувальному секторі може виконуватися під час програмування сектора прикладної програми. Цим досягається підтримка читання під час запису. За рахунок поєднання 8-розр. RISC ЦПУ з внутрішньосистемного, самопрограмміруемой флеш-пам'яттю в одному кристалі, AT90PWM3 є потужним микроконтролером, який привносить високу гнучкість і низьку вартість під вбудовані пристрої управління.

AT90PWM3 підтримується повним набором апаратних і програмних налагоджувальних засобів, в т.ч. Сі-компілятори, Асемблер, програмні отладчики / симулятори, внутрісхемний емулятори та оціночні набори.

2.2 Розрахунок та вибір елементів схеми сполучення

В даній системі керування в якості силового інвертуючого пристрою використовується інтелектуальний драйвер нового сімейства IRAMS10UP60A фірми International Rectifier.

Модулі нового сімейства, як і їхні аналоги, призначені для реалізації управління трифазними безконтактними електродвигунами - асинхронними і безконтактними двигунами постійного струму.

Тому в їх склад входить трифазний инвертор зі схемою управління і захисту. мікроконтролер програмний забезпечення моделювання

На відміну від своїх аналогів, модулі IR випускаються у варіанті з відкритими емітерами нижніх ключів інвертора і у варіанті з вбудованим шунтом в ланцюзі шини нульового потенціалу. Це дозволяє реалізувати різні комбінації струмових зворотних зв'язків.

Модулі IR відрізняються від модулів Mitsubishi, де застосовуються Trench IGBT, і модулів Fairchild, виконаних з застосуванням так званих Current Sence IGBT (частина структури кристала використовується для отримання інформації про струм колектора) тим, що в них використовуються 600-вольт NPT IGBT 5-го покоління, що дозволяють працювати на ультразвукових частотах ШІМ (до 20 кГц включно). До їх достоїнств також відносяться прямокутна зона безпечної роботи та низький рівень втрат на перемикання (особливо при виключенні) при відносно низьких втратах на провідність. Можливість роботи на більш високих частотах ШІМ забезпечує відсутність акустичних шумів (одна з вимог для побутової техніки) і більш широкий діапазон регулювання швидкості.

Для управління ключами інвертора в модулях IR замість трьох кристалів драйверів верхніх ключів та одного драйвера нижніх ключів використаний один кристал трифазного драйвера IR21365. Драйвери серії IR2136x були спеціально розроблені з урахуванням специфіки приводу невеликої потужності, сумісні з усіма типами КМОП і TTL логіки з рівнями від 3,3 В. Це дозволяє подавати сигнали від мікроконтролера безпосередньо на входи управління верхніх і нижніх ключів (HIN, LIN) без використання додаткових перетворюючих каскадів. Для зниження ціни драйвера знижені вихідні струми. Вони забезпечують блокування про низьку напругу живлення, захист від перевантаження по струму і перегріву. ІС серії IR2136x живляться від єдиного джерела живлення з напругою 15 В. Як і модулі Fairchild, модулі IR містять ланцюг теплового захисту на термістори Rt, але в них додатково введені бутстрепние діоди і резистор джерела живлення драйвера, RC-ланцюга управління часом срабитиванія захисту від перевантаження по струму, а також обмежувальні резистори в затворах ключів інвертора. У модулях версії «А» емітери нижніх ключів з'єднані безпосередньо з висновками модуля, до яких приєднуються шунти для отримання інформації про токах в фазах двигуна. Модулі версії «В» містять вбудований прецизійний безиндуктівний шунт Rs в ланцюзі нульової шини силового харчування.

Модулі IR принципово відрізняються від аналогів за технологією корпусування. У сімействі модулів IR застосовуються корпусу з одностороннім розташуванням виводів (SIP-типу) трьох типорозмірів. На відміну від корпусу DIP, у SIP-модуля за рахунок різної заводський формування виводів (рисунок 6) можливі варіанти взаємного розташування плати управління та корпусу модуля (тепловідведення).

В нашому випадку використовується вертикальний спосіб монтажу, при якому виконується природна конвенкція повітря.

Для реалізації функціонально закінченого пристрою керування трифазним електродвигуном з застосуванням інтелектуальних модулів потрібна мінімальна кількість додаткових компонентів - мікроконтролер, три бутстрепних конденсатора С1-С3, мережевий фільтр Сф1, СФ2, три шунта струмових ОС Rш1-Rш3 і нескладний інтерфейс на пасивних компонентах для передачі на мікроконтролер інформації про позаштатних ситуаціях (перегрів, перевантаження по струму).

Таблиця 2 Номінальні параметри силового модуля IRAMS10UP60A

Рм, - потужність електродвигуна	до 0,75 кВт
Pd - максимальна потужність розсіювання модулем на одну фазу	20 Вт
Io - середньоквадратичний вихідний струм (струм фази двигуна)	10А (25оС) 5А (100оС)
Fшим - максимальна частота ШІМ	20кГц
Rt - опір термістора	100 кОм
Rth(J-C) - тепловий опір кристалл-корпус	4,2 оС/Вт

Живлення драйвера здійснюється від модуля живлення логіки +15В.

До складу модуля оператора входить набор кнопок (без фіксації) керування електроприводом. А саме, при натиску на кнопки «Старт вперед», «Старт назад» та «Стоп» виконується пуск та гальмування двигуна відповідно. Для зміни частоти обертання двигуна використовуються кнопки «Частота +» і «Частота -». На принциповій схемі кнопки SB1-5 з'єднані послідовно з резисторами R17-21. Резистори мають номінали:

Важлива інформація про стан системи виводиться на РКІ дисплей. РКІ модуль з'єднаний з мікроконтролером через мікросхему зсуву регістру 74HC595N для зменьшеня кількості використаних виводів МК. Дана мікросхема представляє собою лічильник, зсувом регістра.

Для підключення інтерфеса RS-232 використан драйвер інтерфеса MAX232 з стандартною схемою сполучення, має у своєму складі три конденсатора C22-23, номінали яких наведені у Додатку А. В схемі передбачен роз'єм внутрішньо схемного програматора.

2.3 Розробка і опис роботи схеми електричної принципової

Так як керування здійснюється двигуном не великої потужності то система буде живитися від мережі 220В через роз'єм J1. На входы системи встановлено підвішуючий трьох -обмоточний трансформатор 220/400/40 В .Підвищена напруга подається на випрямляч DB1 через RC-фільтр. Після випрямляча встановлений згладжуючий конденсатор для зменшення пульсацій випрямленої напруги. З СБЖ виходять дві живильні лінії, одна з них з'єднується напряму з драйвером DD2. Інша лінія з'єднана з МЖЛ. На клеми трансформатора, що відповідають напрузі 40В, підключається діодний міст DB2.

МЖЛ здійснює пониження та стабілізацію напруги для живлення логічних елементів схеми. Для отримання опорної напруги на рівні +15 В, використовуємо стабілізатор LM7815CT. Відповідно до документації LM7815 має максимальну абсолютну величину вхідної напруги 35В, але виробник рекомендує використовувати напругу не більш, як 23В. Тому на вхід блоку встановлений дільник напруги, який ділить напругу з 40В до приблизно 22В.

Так як нам відомо значення вхідної напруги 40В, та значення бажаної 23В то можна розрахувати опір резисторів. Приймаємо R4 = 1кОм. Тоді отримаємо:

Так як резистора номіналом 740 Ом не існує, то обираємо 750 Ом.

Подібну операцію проводимо для отримання +5В. Для чого використан стабілізатор LM7805CT.

Резистор R1=2 кОм буде має номінал.

Виробник рекомендує ставити на вході конденсатор ємністю 0,33мкФ, якщо стабілізатор знаходиться неподалік від силового фільтру. В нашому випадку цей конденсатор є необхідним, тому що силовий випрямляч розташований поряд. На виході ставимо конденсатор 0,1мкФ.

Для мікроконтролера використовується зовнішній пристрій тактування. А саме кварцовий резонатор з частотою резонансу 8 МГц, та паралельно з'єднані конденсатори С18-С19 ємністю 22пФ.

Інтелектуальний драйвер(ІД) підключається до мікроконтролера на порт С(2, 7, 10, 11, 21, 22 вивід МК). На яких формуються керуючі імпульси, три імпульса високого рівня, та три низького рівня. На рисунку 7 представлена часова діаграма комутації ключів інвертора та форма керованої напруги.

Виробник рекомендує використовувати бут-стрепні конденсатори. Їх номінальні величини можна визначити з Бутстрепні конденсатори потрібні для відкриття верхніх ключів інвертора. В нашому випадку частота комутації ключів інвертора буде 3-4 кГц. Тому обираємо конденсатори з ємністю 3,3 мкФ.

3. Розробка програмного забезпечення та моделювання роботи

3.1 Короткий опис особливостей програмування мікроконтролера

Програмування AVR. Результат написання та компіляції програми - файл-прошивку з розширенням .hex (і можливо файл .epp або .bin із вмістом EEPROM МК) потрібно записати ("зашити", "завантажити", "пропалити") в МК AVR.

МК AVR можна (пере-) програмувати не менше 10000 разів, при чому це можна робити прямо у пристрої у якому вони будуть працювати - таке програмування називають "в системі" - "in system programming" або ISP.

Компанія ATMEL рекомендує встановити на платі пристрою спеціальний роз'єм для підключення програматора. Наприклад 6 штирків для ISP прошивання AVR, як показано.

Сигнал скидання RESET - при "0" на цій ніжці МК зупиняє виконання програми, вміст регістрів МК стає, а всі виводи стають високоомними входами (кажуть: Z - стан).

Після появи на цій ніжці "1", при наявності живлення МК - виконання програми почнеться з початку, як після включення живлення МК.

Живлення аналогової частини МК, АЦП (входи ADC_x) ніжка AVCC - її потрібно з'єднати з виводом VCC живлення МК, навіть якщо ми б не використовували АЦП.

Опорна напруга для АЦП (входи ADC_x) ніжка AREF - напруга на ній має бути від 2 вольт до напруги живлення МК. Напруга на входах АЦП, що дорівнюватиме або перевищуватиме AREF буде оцифровуватися в код 1023 (давати результат АЦП рівний 1023). Завжди бажано заземлювати цю ніжку конденсатором на 0.1 мкФ. Ми використовуємо внутрішнє джерело опорної напруги на 2,56 вольт. Ніжки для підключення кварцу або керамічного резонатора XTAL1 XTAL2.

Важливо встановити фьюзи (Fuses) відповідно до параметрів потрібного нам тактового сигналу і його джерела, ввімкнення інтерфейсів тощо.

FUSE (фьюз) - це звичайний біт в регістрах фьюзів. Але програма МК не може їх змінити! Ми можемо змінювати їх тільки програматором. Фьюз "запрограмований" - його значення "0". Фьюз "НЕ запрограмований" - його значення "1". Із заводу МК поставляється з певною комбінацією фьюзів, це все вказано в ДШ.

Потрібно бути уважними з фьюзами! Інакше можна помилково відключити режим ISP програмування та МК можна буде перепрограмувати тільки спеціальним програматором.

Програмування МК, в наведеній схемі, можливо за допомогою внутрішньо схемного програматора, що підключається через рознім XP2, або послідовного програматора, для чого виймається МК з панельки DIP32 та вставляється в послідовний програматор.

3.2 Розробка загального алгоритму роботи системи

Виконується налаштування порта В. Виводи PB2-PB6 налаштовуються на «ввод», на них по-умовленю «1». Виводи PB0, PB1, PB7 - MISO, MOSI, SCK відповідно для внутри схемного програма тора.

PB2 - «Пуск вперед»

PB3 - «Пуск назад»

PB4 - «Частота +»

PB5 - «Частота -»

PB6 - «Гальмування»

Блок 2:

Ініціалізація порта С PC0-PC5 налаштування на вивод імпульсів HIN 1, 2, 3 і LIN 1,2,3. Настройка таймерів для формування ШІМ.

Блок 3:

Ініціалізація і настройка PD3 на вивод (TxD), PD4 на ввод (RxD). PD1, PD0 вивод на паралельний регістр зсуву.

Блок 4:

Ініціалізація АЦП на виводах МК PD5-PD7, на ввод данних.

3.3 Розробка алгоритму реалізації закону керування

Виклик підпрограми настройки мікроконтроллера.

Блок 2:

Очікування натиску на кнопку «Пуск» для пуску двигуна. Відстежування «0» на виводах МК PB2 та PB3.

Блок 3:

Визначення напряму обертання двигуна. Якщо на PB2 = 0, то перехід здійснюється до блока 4, блок 5 ігнорується. Якщо на PB3 = 0, то перехід здійснюється до блока 5, блок 4 ігнорується.

Блок 4:

Формування імпульсів ШІМ у такій послідовності 1HIN-1LIN, 2HIN-2LIN, 3HIN-3LIN. Що зумовлює обертання двигуна «вперед»

Блок 5:

Формування імпульсів ШІМ у такій послідовності 2HIN-2LIN, 1HIN-1LIN, 3HIN-3LIN. Що зумовлює обертання двигуна «назад»

Блок 6:

За допомогою кнопок Частота «+» ы Частота «-» встановлюється потрібна частота керованої напруги. Рекомендовано 0-50Гц. Максимально допустиме значення 60Гц.

Блок 7:

Перевірка умови F > 60. Якщо воно виконується то здійснюється термінове зменшення частоти до номінального рівня (50Гц), та відображується повідомлення на рідкокристалічному індикаторі(РКІ) . Якщо на виході цього блоку програми «ложь» то робота системи проводиться в штатному режимі.

Блок 12, Блок 13:

Відстеження даних від зворотніх зв'язків по струму та температурі від драйвера.

Якщо I >10 справедливе то виконуэться повна зупика приводу.

Якщо T >120 справедливе то виконуэться повна зупика приводу.

Та виводиться повІдомлення про перевантаження на РКІ

Блок 14:

Відстеження натиску на кнопку «Гальмування». При отриманні на PB6 = 0 здійснити зупинку двигуна.

3.4 Побудова математичної моделі і її структурної схеми

Для структурна схема математичної модулі зібрана в програмному продукті Simulink, яка представлена нижче на рисунку 13. В основі схеми лежить готова модель асинхронної машини із бази елементів SimPower.

Блок Asynchronous Machine має такі параметри схеми заміщення. Розрахунок параметрів наведений нижче.

Приведений активний опір ротора [Ом] :

В якості силового інвертора використано Universal Bridge в параметрах Power Electronic device встановлюэться IGBT/Diodes, Number of bridge arms: 3. Для формування ШІМ використан Discrete 3-phase PWM Generator. В його параметрах Type: 2-level, Mode of operation: Un-synchronized, Carrier frequency (Hz): 4000, Modulation Index: 0,9. Характеристики знімаються з Scope і Scope3.

Список літератури

1. Герман-Галкин С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учебное пособие. -- СПб.: КОРОНА принт, 2001. -- 320 с., ил.

2. Микропроцессорные системы: Учебное пособие для вузов / Е. К. Александров, Р. И. Грушвицкий, М. С. Купрянов, О. Е. Мартынов, Д. И. Панфилов, Т. В. Ремизевич, Ю. С. Татаринов, Е. П. Угрюмов, И. И. Шагурин; Под общ. ред. Д. В. Пузакова.--СПб.: Политехника, 2002.-- 935 с.: ил.

3. Гапенко А.П. Оформление текстовых и графических материалов при подготовке дипломных проектов, курсовых и письменных экзаменационных работ (требования ЕСКД): Учеб. для нач. проф. образования: Учеб. пособие для сред. проф. образования. -- 2-е изд., перераб. / А. П. Ганенко, М.И. Лапсарь. -- М.: Издательский центр «Академия», 2005. -- 336 с.

4. Усатенко С. Т. и др. Графическое изображение электрорадиосхем: Справочник / С. Т. Усатенко, Т. К. Каченюк, М. В. Терехова -- К.: Техника, 1986-- 120 с, ил.

Размещено на Allbest.ru

...