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式中:n1为同步转速,r/min;f1为电源频率,Hz;p为极对数s为转差率。
在一定的负载范围内调节励磁线圈中的励磁电流,可以调节转差率s,达到调节转速的目的。励磁电流越大,转速越高;反之则转速越低。
4 系统软件设计
系统软件采用模块化结构设计,主要由PC机、89C51单片机和通信3个模块组成嘲。其中PC机模块主要完成主轴转速预置及显示;通信模块实现PC机与单片机之间数据传输;89C51单片机模块完成定时采样和自动控制主轴转速。其系统软件的主程序如图3所示。主程序主要完成系统初始化、与上位机握手、接收预置参数、调用主轴转速程序、调用喷油计数程序以及调用数据采集发送程序。
由于控制对象是具有纯滞后的一阶惯性环节,所以按要求设计为快速随动系统。为了提高跟踪的快速性,调速范围过大时,在第一拍先使控制器输出逼近给定要求,后启动PI控制算法。第一拍控制模型为:
式中:U(T)为当前控制器输出值;U(T-1)为上一次控制器输出值;N(T)为当前控制器给定值;N(T-1)为上一次控制器给定值。
PI控制算法的数学模型为:
式中:Kp为比例系数;T为采样周期;Ti为积分时间常数。
第二拍控制模型为:
式中:K0,K1,K2,K3,P1,P2,P3为系数。
由于加入了积分环节,影响系统的动态性能,可以消除余差,提高控制精度。
5 结论
该设计系统已成功应用在某内燃机车柴油机喷油泵的测试平台。研究表明,该喷油校泵台调速系统可自动控制喷油计数、主轴转速,实现量油时主轴转速的数字显示与屏幕显示,使用维修方便,从而提高检测精度和自动化程度。