核心提示：　　操作系統，電機控制系統前言隨著計算機技術的發展，原有的模擬式工業過程控制器逐步被數字式的控制器所取代。在各種數字控制

　　操作系統，電機控制系統前言隨著計算機技術的發展，原有的模擬式工業過程控制器逐步被數字式的控制器所取代。在各種數字控制系統中，利用控制卡并以為操作平臺的工業過程控制系統由于具備友好的操作界面、完善的多媒體功能，在化學反應、加熱處理等系統響應時間較長的過程控制中得到了廣泛應用。而面對電機等小時間常數的對象，由于此類控制系統的控制周期較長，在實際應用中往往采用了以或為核心的控制系統，通常，為了形象顯示被控對象的狀態，還可利用串行口將數據上傳至工控機加以顯示。此類系統既實現了對小時間常數對象的控制，又形象的反映出對象的狀態。但由于控制核心為HI G FJ，導致了在控制中較難實現復雜的如神經網絡、模糊控制等控制算法，以及多種算法之間的切換與比較，而這正是以學生實驗、學者研究為目的的電機實驗系統所要求的。

　　在作者開發的系統中，受控對象為一臺的實驗用直流電機，電磁時間常數約為時間常數約為MM0，通過改變整流晶閘管的移相觸發角來實現對電機的控制。控制策略采用速度、電流雙閉環調節。該系統的成功開發，為實驗各種控制電機的復雜算法提供了實驗平臺，使算法能更好的應用于生產實際之中。

　　在開發過程中出現了系統控制周期受外界進程影響而不定、速度設定輸入紋波較大以及電機對計算機強干擾等問題，而如何解決這些問題往往對于一個利用控制卡并以為操作平臺的工業過程控制系統的成敗有著重要的影響。

　　作者通過自己的開發實踐提出了一些行之有效的方法以供參考。

　　系統概述控制系統首先對直流電機的轉速、轉速設定以及電流進行采樣，然后以轉速為反饋、轉速設定為給定值進行運算，其結果為電流環運算的給定值，而電流環的反饋則是電流的采樣值。系統的輸出為電流環的運算結果，以其來控制晶閘管的移相觸發角。

　　軟件則采用進行開發，主要包括算法中的參數設定、對卡的控制、根據采樣數據與控制算法計算輸出、以及對電機電流、轉速等參量的實時顯示等功能。

　　系統的硬件主要是電機的晶閘管驅動電路，電流與轉速的取樣、調理電路，控制卡，以及電機與計算機之間的光電耦合電路等。為了有效的進行電隔離，電流利用從交流側晶閘管整流以前基于‘（）， 平臺的電機實驗控制系統基于平臺的電機實驗控制系統《工業控制計算機》年卷第期取樣后整流得到。轉速則采用轉速發電機獲得。兩路信號與轉速設定通過光電隔離后接至控制卡的輸入端。

　　控制卡簡介依據參考文獻‘，采樣周期為受控對象時間常數的?。?，考慮到受控對象時間常數，我們選擇了研華公司的型采樣控制卡。該卡共有路模擬輸入路模擬輸出。

　　為或等同產品，位逐次比較型，轉換時間12.利用研華公司提供的驅動程序，模擬量輸入范圍可設為等。實驗卡允許最大持續過電壓：為位的或等同產品，模擬輸出的范圍是到與到9）4，輸出建立時間為）！ 2.若不考慮的計算時間，則利用該卡所能達到的最短控制周期為平臺的影響及其他因素，實際中大約為當基于系統進行開發時，首先要安裝驅動程序，這樣在隨后進行的編程中只需將文件的導出庫加入工程后就可以利用標準函數對進行操作了。

　　開發中遇到的幾個問題與解決方法在系統的開發過程中，作者遇到了諸如系統控制周期受外界線程影響而不定，電機電流、轉速信號存在強的共模干擾以及速度設定紋波較大等問題，經過努力提出了相應的解決方法。

　　確定系統控制周期系統為搶先式、多線程的操作系統，這為多媒體、數據庫以及網絡等較慢速的應用提供了良好的平臺。但由于工業過程控制一般要求嚴格的等時間間隔進行，而的多線程機制是在所有線程間分配時間，以達到多任務的效果，這樣如果工業控制線程以外運行有其他線程，則控制線程的控制周期難免會受到影響。這一點對于受控對象時間常數較小的控制系統尤為明顯。

　　依據參考文獻存在有定時中斷工作方式，也就是利用板卡上固有的對晶振的輸出信號進行記數，當到達預先設定值時產生中斷信號并觸發進行采樣，而檢測到中斷后可讀入的采樣數值，計算輸出，從而完成一個控制循環。由于采用硬件定時觸發采樣，系統控制周期的精確度大大提高。

　　為配置中斷所要求的有關參數，等為驅動程序提供的函數。

　　圖硬件定時采樣流程電機輸入信號與計算機之間的隔離由于電機在啟動停機等暫態過程中將產生沖擊電流與過電壓，如果控制卡與電機共地，則會對速度、電流等輸入信號產生巨大的共模干擾，不利于測控；同時，超過控制卡允許的過電壓也將對控制卡造成嚴重的損害。因此，應考慮控制卡與電機進行隔離。直流電機的電流、轉速等信號為直流量，不能采用變壓器隔離。此時，利用高精度的線性光耦相比基于變換的隔離方法則價格要低的多。

　　為公司出品的高精度線性光耦，采用封裝，頻率響應范圍穩定性的峰值隔離電壓，能較好的滿足本系統的要求。

　　可用來補償由于器件的離散性造成的傳輸增益誤差，使得等于通過非線性濾波去除速度設定信號的紋波速度設定信號的穩定性對于電機的串級調速有基于平臺的電機實驗控制系統著重要的意義，若其含有紋波，則系統難免會產生振蕩。為了獲得穩定的設定信號，利用電位器對直流電源分壓來得到設定信號，但由于受電機回路的干擾，存在有，次及更高次諧波，如不做處理直接使用，轉速信號存在有同次諧波。如果采用普通的線性相位濾波器，由于時延較長，對系統的階躍響應等會帶來較大的負面影響。

　　圖隔離電路接線圖采用變結構的非線性濾波則可較好滿足兩方面的要求。為了進行濾波，首先生成一個點隊列，當完成第次采樣后，將第次采樣值與隊列中第次采樣值的平均值與第次采樣值的平均值作比較，如果滿足可認為設定信號處于穩態，則將第次采樣值移入隊列，同時以作為濾波結果；如果不滿足上式，則設定信號出現了突變，將隊列中的數據全部置為為濾波結果輸出。

　　一般，以確保信號穩態時的濾波特性；?。?），既提高信號的平滑程度，又避免了大的濾波時延；可根據需要而設。利用以上的濾波方法，既可以在信號突變時較迅速的反映出信號的變化，又可以在信號穩態時對信號進行平滑處理。

　　控制結果與討論定，圖中電流環、轉速環都為標準。/0控制算法的結果。圖中電流環為標準。/0、轉速環為積分飽和。/0的控制結果。兩圖中的電流曲線由于硬件限流的原因最大值在左右。其中：：速度設定曲線；：速度曲線；：電流曲線；為微分與積分時間參數。

　　圖兩環都為標準。/0的啟動曲線其中：電流環參數：轉速環參數：圖轉速環為飽和。/0的啟動曲線其中：電流環參數：轉速環參數：轉速環積分飽和值：綜上所述，基于平臺的電機過程控制系統與以為核心的控制系統相比，可實現復雜的控制算法，靈活的進行多種控制策略之間的比較。如果配備有更好的控制卡，則有可能完成更高速要求的控制任務。