雙閉環控制系統在智能點鈔機中的應用

摘要：介紹了進鈔、走鈔通道直流電機的速度、電流雙閉環控制系統控制方法。

關鍵詞：直流電機 雙閉環 智能點鈔機

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：B 文章編號：1002－2422(2008)03－0021－02

1 問題的提出

捻鈔部分采用摩擦分張原理，阻力橡皮將未接觸到捻鈔輪的紙幣拉住，捻鈔輪組將紙幣逐張順序地捻入機內，達到分鈔的目的。對轉輪將紙幣逐張送入走鈔通道實現高速傳送，實現CIS高速紙幣圖像采集和各傳感信號的采集檢測。但由于放入紙幣量的不同以及隨著紙幣不斷被捻入，直流電機的負載實時變化，難以實現速度平穩控制，對走鈔通道中圖像采集質量和傳感信號檢測帶來不利影響，因此，直流電機的控制系統具有較強的抗負載擾動能力和良好的動態性能，是智能點驗鈔機準確可靠工作的前提。

轉速、電流雙閉環直流調速系統具有良好的動靜態特性和抗擾性能，能夠在廣范圍內的實現平滑調速等優點，根據智能點驗鈔機的工作原理和技術要求，采用轉速、電流雙閉環直流調速實現對進鈔、走鈔電機的控制。

2 轉速、電流雙閉環調速系統的組成

系統由轉速調節器ASR、電流調節器hER、觸發系統GT、電流傳感器TA、測速發電機TC等組成。其中，為了使轉速和電流兩種反饋分別起作用，轉速調節器ASR的輸出作為電流調節器ACR的輸入，再用電流調節器的輸出去控制觸發系統GT。從閉環結構上看，電流調節環在里面，叫做內環，轉速調節環在外邊，叫做外環，這樣就形了轉速、電流雙閉環調速系統。

3 動態特性和抗擾能力分析

3.1動態特性

設置雙閉環控制的重要目的是要獲得接近于理想的起動過程。雙閉環調速系統突加給定電壓由靜止狀態起動時，轉速和電流的過渡過程如圖1所示。

在起動過程中轉速調節器ASR經歷了不飽和、飽和、退飽和三個階段，整個過渡過程也就分成了三段，在圖1中分別標以I、II、III。雙閉環調速系統的起動過程有著飽和非線性控制、時間最優控制和轉速超調的特點。

3.2抗干擾能力分析

雙閉環調速系統轉速和電流兩個調節器一般都采用PI調節器，具有比較滿意的動態性能。對于調速系統，最重要的動態性能是抗擾性能，主要是抗負載擾動和抗電網電壓擾動的性能。

系統中ASR的作用：(1)使轉速n跟隨給定電壓變化，穩態無靜差；(2)對負載的變化起抗干擾作用；(3)其輸出限幅值決定允許的最大電流。

系統中ACR的作用：(1)對電網電壓的波動起抗干擾作用；(2)啟動時獲得最大起動電流：(3)在轉速調節過程中，使電流跟隨其給定電壓的變化。

由于典型I型系統的抗干擾恢復時間比較短，因此電流校正成典型I型系統。同樣基于穩態無靜態的要求，為了實現轉速無靜差，并使調速系統有較好的抗干擾能力，故速度環校正成典型II型系統。

4 結束語

轉速、電流雙閉環直流電機調速系統對紙幣傳動系統負載波動造成的干擾具有較好的抑制作用，實現了對進鈔、走鈔速度的精確平穩控制，很好地滿足了系統對直流電機速度要求。