基于Windows 98平台的电机实验控制系统

随着计算机技术的发展，原有的模拟式工业过程控制器逐步被数字式的控制器所取代。在各种数字控制系统中，利用控制卡并以为操作平台的工业过程控制系统由于具备友好的操作界面、完善的多媒体功能，在化学反应、加热处理等系统响应时间较长的过程控制中得到了广泛应用。而面对电机等小时间常数的对象，由于此类控制系统的控制周期较长，在实际应用中往往采用了以或为核心的控制系统，通常，为了形象显示被控对象的状态，还可利用串行口将数据上传至工控机加以显示。此类系统既实现了对小时间常数对象的控制，又形象的反映出对象的状态。但由于控制核心为HI G FJ，导致了在控制中较难实现复杂的如神经网络、模糊控制等控制算法，以及多种算法之间的切换与比较，而这正是以学生实验、学者研究为目的的电机实验系统所要求的。

在作者开发的系统中，受控对象为一台的实验用直流电机，电磁时间常数约为时间常数约为MM0，通过改变整流晶闸管的移相触发角来实现对电机的控制。控制策略采用速度、电流双闭环调节。该系统的成功开发，为实验各种控制电机的复杂算法提供了实验平台，使算法能更好的应用于生产实际之中。

在开发过程中出现了系统控制周期受外界进程影响而不定、速度设定输入纹波较大以及电机对计算机强干扰等问题，而如何解决这些问题往往对于一个利用控制卡并以为操作平台的工业过程控制系统的成败有着重要的影响。

作者通过自己的开发实践提出了一些行之有效的方法以供参考。

系统概述控制系统首先对直流电机的转速、转速设定以及电流进行采样，然后以转速为反馈、转速设定为给定值进行运算，其结果为电流环运算的给定值，而电流环的反馈则是电流的采样值。系统的输出为电流环的运算结果，以其来控制晶闸管的移相触发角。

软件则采用进行开发，主要包括算法中的参数设定、对卡的控制、根据采样数据与控制算法计算输出、以及对电机电流、转速等参量的实时显示等功能。

系统的硬件主要是电机的晶闸管驱动电路，电流与转速的取样、调理电路，控制卡，以及电机与计算机之间的光电耦合电路等。为了有效的进行电隔离，电流利用从交流侧晶闸管整流以前基于‘()， 平台的电机实验控制系统基于平台的电机实验控制系统《工业控制计算机》年卷第期取样后整流得到。转速则采用转速发电机获得。两路信号与转速设定通过光电隔离后接至控制卡的输入端。

控制卡简介依据参考文献‘，采样周期为受控对象时间常数的　)，考虑到受控对象时间常数，我们选择了研华公司的型采样控制卡。该卡共有路模拟输入路模拟输出。

为开发中遇到的几个问题与解决方法在系统的开发过程中，作者遇到了诸如系统控制周期受外界线程影响而不定，电机电流、转速信号存在强的共模干扰以及速度设定纹波较大等问题，经过努力提出了相应的解决方法。

确定系统控制周期系统为抢先式、多线程的操作系统，这为多媒体、数据库以及网络等较慢速的应用提供了良好的平台。但由于工业过程控制一般要求严格的等时间间隔进行，而的多线程机制是在所有线程间分配时间，以达到多任务的效果，这样如果工业控制线程以外运行有其他线程，则控制线程的控制周期难免会受到影响。这一点对于受控对象时间常数较小的控制系统尤为明显。