چکیده
امروزه، صنعت کشور، بیش از هر چیز نیازمند نوسازی و به کارگیری نگرش های نوین صنعتی می باشد. روش های کهنه و مرسوم در صنعت کشور، کاهش بهره وری و افت کیفیت را به ارمغان آورده است و این در حالی است که مرزهای صنعت بسرعت در حال گسترش است و اصرار بر روش های سنتی، فاصله ایران را با دنیای صنعتی افزایش خواهد داد.
در این پروژه یکی از روش های سیستم کنترل سرعت موتور DC بررسی شده است. این نوع کنترل، PLL های قفل شده فاز نامیده می شود. در این روش، کنترل ولتاژ موتور DC از روش جدا سازی انجام شده است. ولتاژ DC ورودی توسط ترانزیستور دوقطبی جدا گردیده است.
PLL یک سیستم کنترلر فرکانسی پایدار است که کاربردهای وسیعی در ارتباطات و کنترل موتورها دارد. در اینجا سیستم PLL با ترکیب VCO و یک مقایسه کننده فاز (آشکار کننده فاز) و کانتر قابل برنامه ریزی (تقسیم کننده فرکانسی) جایگزین شده است.
پس از معرفی سیستم، مدلسازی آن انجام گردیده و اجزاء و مدارات آن مطرح شده است. توسط کنترل کننده، فرکانس دقیق ایجاد می شود و در نهایت به همراه کنترل کننده، شبیه سازی مورد نظر انجام می شود و در پایان نتایج شبیه سازی و مقایسه با سایر کنترل کننده ها ارائه می شود.
مقدمه
موتورهای dc کاربردهای وسیعی در صنعت سرعت متغیر، بخاطر مشخصه گشتاور مطلوبشان و سادگی کنترل دارند. در بسیاری کاربردهای حلقه باز تنظیم تحریک موتور موثر است. در فیدبک یا حلقه بسته کنترل برای کارایی بهتر لازم است. که توسط یک سیگنال ثابت و فرمان آنالوگ سیستم فیدبک دست یافتنی است. هر تغییری در سرعت، بوسیله یک سرعت سنج قابل حس است و مقایسه با یک ولتاژ مرجع ثابت، سیستم فیدبک را خواهیم داشت اما این سیستم فیدبک آنالوگ در بعضی کاربردهای تنظیم سرعت بسیار خوب و رضایت بخش نیست و پاسخ دینامیک سریع لازم است. این خصوصیات می تواند با بکار بردن یک سیستم کنترل PLL دست یافتنی باشد.
در روش PLL سرعت موتور به قطار پالس دیجیتال تبدیل شده است، که با قطار پالس دیجیتال مرجع منطبق است. در این روش با Lock کردن روی یک فرکانس مرجع، کنترل دقیق سرعت موتور انجام می شود.
برای کنترل سرعت موتورهای dc ما می توانیم ولتاژهای ترمینال موتور را کنترل کنیم، جداسازی ولتاژ خروجی متناسب با جداسازی فرکانس سوئیچ است و با این روش، ولتاژ ورودی ترمینال موتورها و در نتیجه سرعت موتور قابل تنظیم خواهد بود.
با یک جداکننده، تحریک موتور dc توسط PLL، برای همزمانی دقیق سرعت موتور با یک فرکانس مرجع عملی می شود. ایجاد سرعت متغیر موتور DC با تحریک کردن سیستم کنترل بوسیله یک شبکه فیدبک PLL صورت می گیرد.
بعد از معرفی موتورهای DC، مشخصه و چگونگی کنترل، به مدلسازی سیستم کنترل سرعت پرداخته و سپسس کنترل کننده را به روش PLL توضیح داده و یک سیستم آزمایشی نتیجه واقعی را برای ارزیابی عمل موتور بدون بار و با بار کامل نشان می دهد.
فصل اول: کلیات
معرفی
1-1- تاریخچه
ابتدا PLL ها برای جارورب عمودی در تلویزیون ها بکار می رفتند که یک سیگنال پیوسته با یک دوره تناوب پالسی همزمان شده و برای رنگ تلویزیون می باشد. اولین IC ی PLL در سال 1965 وارد شد که در کار PLL ها سر و صدا ایجاد کرد. اولین PLL دیجیتال در سال 1970 پدیدار شد که یک نوع PLL دیجیتال کلاسیک بود. چند سال بعد PLL تمام دیجیتال ظاهر شد. اولین لیزر در سال 1960 ظاهر شد و PLL نوری چهار سال بعد رسید.
PLL ها در هر سلول تلفن، تلویزیون، رادیو، پیجر و کامپیوترها بکار رفتند. بسیاری از سیستم های فیدبک توسط مهندسان ساخته شد. تمام نرم افزارهای PLL، توابع آن را با شبیه سازی دیتا اجرا کردند. در نهایت PLL های نوری در بهبود کلاک برای دیتای 160 گیگا بایت در ثانیه بکار رفتنند.
2-1- انواع کنترل موتورهای dc
1-2-1- موتورهای dc کنترل شونده با آرمیچر
موتور dc اغلب در سیستم های کنترلی که مقدار قابل ملاحظه ای توان در محور لازم دارند به کار می رود. بازدهی این موتورها بسیار بیشتر از بازدهی سروموتورهای ac دو فاز است.
موتورهای dc میدانهای تحریک مجزایی دارند. آنها یا با آرمیچر کنترل می شوند و میدان ثابت دارند یا با میدان کنترل می شوند و جریان آرمیچر ثابت دارند. مثلا، موتورهای dc مورد استفاده در ابزار، میدان آهنربایی دائم ثابت دارند و سیگنال کنترل به آرمیچر اعمال می شود.
مشخصه های عملکرد موتور dc کنترل شونده با آرمیچر شبیه مشخصه های ایدئال سروموتور ac دو فاز است.
تعداد صفحه : 100
چکیده ........................................................................................................................................................... 1
مقدمه ............................................................................................................................................................ 2
فصل اول: معرفی ..................................................................................................................................... 4
1 تاریخچه .......................................................................................................................................... 4 -1
4.......................................................................................................... dc 2 انواع کنترل موتورهای -1
کنترل شونده با آرمیچر ........................................................................... 4 dc 1-2 موتورهای -1
کنترل شونده با میدان ............................................................................ 8 dc 2-2 موتورهای -1
کنترل شونده با آرمیچر و میدان .......................... 10 dc 3-2 مقایسه عملکرد موتورهای -1
11.................................................................................................................... PLL 3 ساختار اصلی -1
1-3-1 ساختار تولید کننده های فرکانسی ............................................................................. 11
14......................................................................................................... PLL 2-3-1 منابع نویز در
17.......................................................... PLL فصل دوم: مدلسازی، اجزا و مدارات الکترونیکی
1 مقدمه ........................................................................................................................................... 17 -2
همراه با موتور ............................................................................... 17 PLL 2 بلوک دیاگرام کلی -2
3 حلقه های قفل شده فاز ........................................................................................................... 18 -2
های آنالوگ .................................................. 18 PLL 1-3 مدل غیر خطی استاندارد برای -2
های کلاسیک ................................... 20 PLL 1-1-3-2 روش های آنالیز غیر خطی برای
2-1-3-2 شرط پایداری در سیستم های کنترل ............................................................... 21
مرتبه دوم بدون صفر ................................................................................. 22 PLL 3-1-3-2
های آنالوگ .......................................................... 24 PLL 2-3 مدل خطی استاندارد برای -2
با سیگنال های دیجیتالی و تمام دیجیتال ..................................................... 25 PLL 3-3 -2
4 اجزاء حلقه های قفل شده فاز ..................................................................................................... 27 -2
1-4 آشکار کننده های فاز ........................................................................................................... 27 -2
28.................................................................... XOR 1-1-4 آنالیز آشکار کننده های فاز با -2
2-1-4 نمونه برداری و نگدارنده آشکار کننده های فاز....................................................... 30 -2
2-4 اسیلاتور کنترل ولتاژ ............................................................................................................ 30 -2
3-4 فیلتر های حلقه آنالوگ.......................................................................................................... 31 -2
1-3-4 ساخت فیلترهای فعال به کمک تقویت کننده های عملیاتی با بهره واحد...... 31 -2
2-3-4 مراحل ساخت .............................................................................................................. 32 -2
3-3-4 مثالی از یک فیلتر فعال بکمک تقویت کننده های عملیاتی................................ 38 -2
41................................................. PLL فصل سوم: ایجاد فرکانس دقیق توسط کنترل کننده
1 مقدمه.............................................................................................................................................. 41 -3
2 ایجاد فرکانس دقیق در خروجی کنترل کننده...................................................................... 42 -3
1-2 مدار تولید مقسم فرکانسی و مبدل موج مربعی........................................................... 43 -3
2-2 فیلتر پایین گذر................................................................................................................... 44 -3
3-2 اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ............................................................................................. 44 -3
4-2 تعیین مقادیر و رسم نمودار.............................................................................................. 44 -3
3 تاثیر نویز در سیستم تولید فرکانس.......................................................................................... 46 -3
در کنترل دور موتور، شبیه سازی و مقایسه........................... 52 PLL فصل چهارم: کاربرد
1 شرحی از سیستم پیشنهادی...................................................................................................... 52 -4
2 تابع انتقال سیستم........................................................................................................................ 53 -4
1-2 آشکار کننده فرکانسی فاز................................................................................................. 54 -4
2-2 حلقه فیلتر............................................................................................................................ 54 -4
55............................................................................ (VCO) 3-2 اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ -4
4-2 تعیین مقادیر تابع انتقال سیستم..................................................................................... 56 -4
57............................................................................................VCO 3-4 شبیه سازی سیستم کنترل
4 مقایسه............................................................................................................................................. 75 -4
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات.......................................................................................... 77
1 نتیجه گیری................................................................................................................................... 77 -5
2 پیشنهادات...................................................................................................................................... 80 -5
مراجع
فارسی.......................................................................................................................................................... 82
مراجع غیر فارسی.
PLL در سیستم های کنترل و بکارگیری آن در کنترل سرعت یک موتور DC
