拨禾轮转速自动控制系统设计

论文摘要

联合收割机的传统拨禾轮主要是由驾驶人员通过观察、凭借经验进行调整,调节精度差、不够准确;同时,作为实现机构的液压无级变速器,结构复杂、传动级数多、作业环境恶劣,由此导致的大延滞、工作不可靠、功率损耗大、维修成本高的矛盾正变得越来越突出。为此,本文根据拨禾轮的工作要求,运用单片机控制变频技术,结合自动控制理论,设计了一套操作简单、调整精确、传动可靠、实时性强、自动化程度高的拨禾轮转速自动控制系统。论文通过分析比较各种交流调速方法的优缺点,确立了系统所采用的GTR晶闸管变频电路,自然环流工作方式以及余弦交截法的触发控制原理。同时根据拨禾轮的工作过程,建立数学模型,并在此基础上选取了符合要求的鼠笼式三相四级交流异步电动机;最终建立了以单片机87C196KC控制交—交变频器,变频器驱动电机为控制系统的总体方案。论文根据自动控制系统的功能要求,重点对系统的核心硬件进行了设计:变频电源的设计,包括主电路的三相零式电路拓扑结构、调制的实现、主回路的环流控制方式、晶闸管触发脉冲的控制、信号发生电路;系统的总体电路设计,包括功率主回路、控制回路;以及单片机控制系统设计,包括模拟输入电路、模拟输出电路、同步电路、显示电路和控制电源等。系统的软件采用模块化设计思想,用汇编语言进行了程序设计。包括:主程序,数据采样和处理子程序,数字控制器子程序,中断服务子程序。并建立了脉冲触发去向的触发顺序表和对脉冲相位进行延时控制的时间常数表。为了使系统获得合适的电路元件参数,保证其工作性能指标,采用了MATLAB系统中的Simulink工具对整个系统进行了仿真设计,为系统选取了合适的电路元件参数,包括:频率比,输出电压等级,环流电抗器的参数,负载RLC的参数,晶闸管参数等;并对调试电路系统进行了设计,取得了预期的结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外发展状况
• 1.1.1 国外联合收割机发展现状
• 1.1.2 国外联合收割机的发展趋势
• 1.1.3 国内联合收割机发展现状
• 1.1.4 国内联合收割机发展趋势
• 1.2 问题的提出
• 1.3 论文设计的技术路线
• 1.4 研究内容
• 第二章 总体方案的设计
• 2.1 交流调速技术
• 2.1.1 交流调速方法
• 2.1.2 晶闸管的选用
• 2.1.3 数字技术的应用
• 2.1.4 现代控制理论的应用
• 2.2 交交变频调速
• 2.3 拨禾轮工作原理
• 2.3.1 拨禾轮的位置数学模型
• 2.3.2 拨禾轮的转速数学模型
• 2.3.3 拨禾轮的功率
• 2.4 电动机的选择
• 2.4.1 电动机的功率
• 2.4.2 电动机的级对数
• 2.4.3 负载的机械特性
• 2.5 本章 小结
• 第三章 自动控制系统的硬件设计
• 3.1 交交变频电源设计
• 3.1.1 主回路的拓扑结构
• 3.1.2 调制的实现
• 3.1.3 环流控制方式
• 3.1.4 触发脉冲的控制方法
• 3.2 信号发生电路设计
• 3.3 单片机系统设计
• 3.4 系统组成
• 3.4.1 功率主回路
• 3.4.2 控制回路
• 3.4.3 单片机控制系统
• 3.4.4 模拟输入电路
• 3.5 87C196KC 单片机
• 3.5.1 输出电路
• 3.5.2 同步电路
• 3.5.3 显示电路
• 3.5.4 控制电源
• 3.6 本章 小结
• 第四章 自动控制系统的软件设计
• 4.1 主程序
• 4.2 软件定时器0 中断（RTOINT）
• 4.3 电流环和速度环的数字调节器（ACRPI 和ASRPI）
• 4.4 电流环和速度环的数据采集（T10VERING）
• 4.5 数字触发器的实现
• 4.5.1 设计步骤
• 4.5.2 所有电压等级的触发顺序表和时间常数表
• 4.6 本章小结
• 第五章 三相交交变频电源的设计仿真
• 5.1 仿真思路
• 5.2 仿真过程和结果
• 5.3 仿真结果说明
• 5.4 交交变频电源调试系统的设计
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 改进
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介