最优算法的高精度数控直流电源设计
(数控加工)数控直流电流源设计报告精编
（数控加工）数控直流电流源设计报告数控直流电流源一、设计任务和技术要求1.设计壹个数控直流电流源。
2.输出电流0～99mA，手动步进1mA增、减可调，误差不大于0.01mA。
3.具有输出电流大小的数码显示。
4.负载供电电压+12V，负载等效阻值100Ω。
5.电路应具有对负载驱动电流较好的线性控制特性。
6.设计电路工作的直流供电电源电路。
二、系统原理概述本设计要求设计出壹个数控的直流电源，且且输出电流为0～99mA，能够手动控制增减。
在此采用数模转换的原理，只要产生和0～99mA电流相对应的数字量（我们取数字量为0～99），再使用D/A转换器转换为模拟电压量，最后再用V/I转换器将电压量转换为和电压量相对应的电流量即可。
为控制输出电流手动步进为1mA增、减可调，我们只要保证数字量（0～99）——电压量（0～9.9V）——电流量（0～99mA）相对应，通过控制数字量手动增减步进为1可调即可。
综上，整个系统的原理框图如图壹所示：图一系统原理框图三、方案论证1.直流稳压电源电路单元小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成。
如图二所示：图二稳压电源组成示意图方案壹：输出可调的开关电源开关电源的功能元件工作在开关状态，因而效率高，输出功率大；且容易实现短路保护和过流保护，可是电路比较复杂，设计繁琐，在低输出电压时开关频率低，纹波大，稳定度极差，因此在本设计中不适合此方案。
方案二：由固定式三端稳压器组成由固定式三端稳压器（7805、7812、7912）输出脚V0、输入脚V i和接地脚GND组成，它们的输入端接电容能够进壹步滤波，输出端接电容能够改善负载的瞬间影响，且且此电路也比较稳定，实现简单。
因此在此采用方案二，电路原理图如图三所示：图三固定三端式直流稳压电源电路2.手动增减数字量产生单元方案壹：74LS163为可预置的4位二进制同步加法计数器。
采用俩片74LS163运用反馈清零或者反馈置数法构成十进制计数器，再将俩片73LS163构成2位十进制加法计数器。
数控机床可控直流电源设计(DOC)
f) 电抗器的参数设计四.具体的计算和选择过程〈一〉.主电路的选择根据实验要求的原始数据，直流电机的功率P=7.5kW<10KW，根据下表，从变压器利用率、直流侧脉动情况、元件利用率、直流磁化、波形畸变及各整流电路应用场合分析，选择单相全控桥式整流电路作为本数控机床可控直流电源设计的主电路。
〈二〉.整流变压器的设计及计算相关参数见下表相关参数表<1>变压器二次侧电压有效值2U 的计算在不考虑最小控制角，电网电压波动，晶闸管管压降和变压器漏感等因素的理想情况时，直流端输出电压d U 为：222122U 2sin()()cos 0.9cos d U t d t U U πααωωααππ+===⎰所以20.9cos d U U α=<2>然而，由于整流器负载回路的电感足够大，所以变压器内阻及晶闸管通态压降可忽略不计。
在计算整流变压器的参数时，还应考虑以下因素： 1）最小触发延迟角min α。
在直流输出电压保持恒定的装置中，α应能自动调节补偿。
一般可逆系统的min α取3050，不可逆系统min α取1015。
2）电网电压波动。
根据规定，电网电压允许波动范围+5% 1.2)N UVU bK 变压器二次相电压电动机的额定电压3)U=2.5TM晶闸管可能承受的电压最大值当整流器的输入电压和整流器的连接方式确定后，的输入电压和晶闸管可能承受的最大电压有固定关系，23)UT K U --------晶闸管的电压计算系数--------整流变压器二次相电压()T I AV 的选择2倍的安全裕量。
(1.52)1.57T I 流过晶闸管的最大电流有效值实际计算中，常常是负载的平均电压已知，整流器连接方式即流经晶闸管的最大电流有效值和负载平均电流有固这样通过查对应系数可使计算过程简化。
max 2)IT d K I --------晶闸管电流计算系数-------整流器输出最大平均电流串联平波电抗器，电流近似恒定，故额定电流N I 50A额定电压N U100-2400V 触发电流TM I150mA〈四〉.触发电路的设计(1).触发电路的选择：TCA785是德国西门子(Siemens)公司于1988年前后开发的第三代晶闸管单片移相触发集成电路，它是取代TCA780及TCA780D 的更新换代产品，其引脚排列与TCA780、TCA780D 和国产的KJ785完全相同，因此可以互换。
数控机床可控直流电源设计精修订
最小触发延迟角 。在直流输出电压保持恒定的装置中， 应能自动调节补偿。一般可逆系统的 取 ，不可逆系统 取 。
电网电压波动。根据规定，电网电压允许波动范围-10% +5%，考虑在电网电压最低时，仍能保证最大整流输出电压的要求，通常电压波动系数b=0.9 1.05。
漏抗产生的换相压降 。
晶闸管或整流二极管的正向导通压降 。考虑到变压器自身的励磁电流时， 应乘以1.05左右的系数。 =41.3 1.05=43.4。
k
220V
272V
43.4A
41.3A
1
<4>变压器容量的计算
一次容量
= =9086
二次容量
= =9086
平均总容量
=9086
式中 ----变压器一二次侧相数。
------一次相电流计算系数；
------整流器空载电压；
---------------电动机额定电流(A)；
---------------整流器额定直流电流(A)。
一次相电流 的计算
= = =0.81 1
=41.3
式中 --------------二次相电流计算系数;
----------------变压器的电压比
----------------市网电压220(V)。
数控直流电流源的设计
数控直流电流源的设计1.设计思路本设计以ATmeｇa16Ｌ为核心，通过A/D、Ｄ/A转换、Ｖ/I转换及独特的算法实现高精度的,电流输出范围为20mＡ～2000mA的数控直流电流源。
该电流源具有电流可预置，1ｍA步进，同时显示给定值和实测值等功能。
2.方案设计2.1控制器模块方案利用ＡTmeｇa16Ｌ单片机将电流步进值或设定值通过换算由Ｄ/A转换,驱动压控恒流源电路实现电流输出。
输出电流经处理电路，作Ａ／D转换反馈到单片机系统,通过补偿算法调整电流的输出,以此提高输出的精度和稳定性。
D／A转换器选用１２位优质D／A转换芯片 TＬＣ5618,直接输出电压值，且其输出电压能达到参考电压的两倍，A/D转换器选用高精度16位模数转换芯片AD7705。
2.2显示器模块方案采用19264Ｄ汉字图形点阵液晶显示模块同时显示电流给定值和实测值。
使用ＬCD显示。
ＬCD具有轻薄短小，可视面积大,方便的显示汉字数字,分辨率高，抗干扰能力强，功耗小，且设计简单等特点。
2.３键盘模块方案采用标准4X4键盘，此类键盘采用矩阵式行列扫描方式,优点是当按键较多时可降低占用单片机的I/O口数目，而且可以做到直接输入电流值而不必步进。
2.4压控电流源模块方案精密压控电流源是本数控电流源的关键之所在,针对设计要求和使用需求、结合设计思路,精密电流源模块必须具备以下指标:纹波小于2mA，误差小于0．1%,具有低的输出失调。
基于稳定性要求和以上考虑，电流源电路选择了经典的压控电流源电路，它负责与后级扩流模块连接，用电压控制后者,而使用电流反馈，这样可以保证有足够高的精度。
该部分采用了高性能、低温漂、低失调的运算放大器OP77和精密元件组成，保证性能指标的良好发挥。
2．5扩流模块方案为了克服传统扩流电路在高精度、高稳定性要求下的缺陷，追求一种精度高、稳定性好、对前级影响小的扩流电路,受到S类功率放大器的启发,本设计率先把S类放大器优秀的电压跟随器原理引入电流源电路之中。
高精度数控直流稳压电源的设计与实现
化
工
自 动
化
及 仪
表
第４ Ｏ卷
高精 度数 控 直 流 稳压 电源 的设 计 与 实现
黄 天辰 荣广 宇 李 丹丹 濮 霞
（ 中国 人 民解 放 军军 械 工 程 学 院 ， 石 家庄 ０ ５ ０ ０ ０ ３ ）
摘 要 基 于单 片机 Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ １ 设 计 了 一 种 高精 度 数 控 直 流 稳 压 电 源 ， 数 控部 分采 用 １ ２位 高 精 度 Ｄ ／ Ａ
１ 系统 概 况
笔者设 计 的 直 流 稳 压 电源 主 要 包 括 供 电 电 源、 稳 压 电路和 数控 三大部 分 ， 具 有 的指标 和功 能
如 下 ：
１ ５ Ｖ
ａ ．输 出 电压 ０ ． ０～ ＋９ ． ９ Ｖ， 最 大 输 出 电流
＋５ Ｖ
５ ０ ０ｍ Ａ ；
理如 图 １ 所 示 。
变
备， 常见 的直流 稳 压 电 源大 多 采 用 串联 反 馈式 稳 压原 理 ， 通 过调 整 输 出端 取 样 电 阻支 路 中的 电位
器来 调整 输 出电压 。 由于 电位器 阻值 变化 为非 线
性， 而且 其调整 范 围窄 ， 致 使普通 直流 稳压 电源 难
采样 电路 为 Ｒ ６和 Ｒ ｗ。
稳压 电路 部分 是整 个 高精度 数控 直流 稳压 电
源硬 件 系统 的基 础 ， 采 用 电压 串联反 馈式 结构 ， 以
Ｒ２ 电流 采 样 图 ２ 稳 压 电路
由２ Ｎ ３ ０ ５ ５和 Ｔ ５ ６ ０ ９构 成 的达 林 顿 管 为 稳 压 电路 的调 整管 ， 与 负载 串联 ， 输 出电压 的变化 量 直
基于LPC938的高精度数控直流电流源的设计
基于LPC938的高精度数控直流电流源的设计
总体方案选择与设计1 方案论证与比较①主电路及调整方式的选择
方案一开关稳压调整开关稳压调整方式效率高，普遍应用于计算机等现代数字仪器中，但一般纹波较大，难以控制，很有可能造成设计的失败和技术参数的超标。
方案二串联反馈调整该方案采用负反馈网络，从输出电压取样与基准电压比较，并将误差经放大器放大后反馈至调整管，使输出电压在电网电压变动的情况下仍能保持稳定。
该电路输出电压稳定性好，负载调整率高，引入的负反馈使纹波电压大大减小，且电路简单、容易调试。
但其属于线性稳压源，即调整管工作在放大区，因而功耗比较大。
方案三综合以上两种方案结合开关稳压调整与串联反馈调整的优点，在串联反馈调整的基础上增加一级预稳压，构成智能恒压差系统，在保证调节范围的基础上减少功耗。
②控制方案的论证比较方案一计数式数字电路控制此方案使用计数器来来控制输出电流的步进，是一种采用小规模数字电路的控制方法。
其优点是不需要软件支持，但元件多、硬件电路复杂、控制呆板、步进难以改变，且精度不高，难以达到设计要求。
方案二CPLD 控制采用大规模数字逻辑电路CPLD，能够实现高精度控制，功耗也不大，但其成本高、设计复杂。
方案三单片机控制单片机控制系统具有成本低、控制灵活的特点，通过软件的编制能够实现多种控制算法，且控制精度高、功耗低；特别是现代的增强型单片机，具有D/A、A/D、PWM、ICP 等多种功能，能够单片完成较复杂的控制要求，所以选择单片机控制方式。
数控直流稳压电源设计说明
数控直流稳压电源设计[摘要]本设计以直流电压源为核心，STC89C52RC单片机为主控制器，单片机系统是数控电源的核心。
它通过软件的运行来控制整个仪器的工作，从而完成设定的功能。
通过数字键盘来设置直流电源的输出电压，输出电压围为0—9.9V，最大电流为300mA，并可由液晶屏LCD1602显示实际输出电压值。
本设计由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（DAC0832）输出模拟量，再经过运算放大器LM324隔离放大,最后输出各种设备所需要的电压。
实际测试结果表明，本系统实际应用于需要高稳定度小功率恒压源的领域。
[关键字]直流稳压电源；单片机；数控；DAC08321.概述1.1课题背景电源技术特别是稳压电源技术在工程技术方面使用性很强，在各个行业里得到了广泛的应用。
直流稳压电源的电路形式有很多种,有串联型、开关型、集成电路、稳压管直流稳压电源等等。
目前使用的直流稳压电源大部分是线性电源，利用分立元件组成，体积大，效率低，可靠性差，操作使用不便，自我保护功能不完善，故障率高（长期工作在大电流和大电压下,电子元器件很容易损坏）但在直流稳压电源中，通过整流、滤波电路所获得的直流电源的电压往往是不稳定的[1]。
当在外在电压波动或负载电流变化的时侯也会使输出电压有所改变。
供给电子设备的电压源的不稳定,会使设备产生很多问题。
所以，设计出质量优良的直流稳压电源，才能满足各种电子线路的要求。
数控电源是从80年代才真正的发展起来的，系统的一些电力电子理论基础在那期间刚刚建立。
这些理论的研究为其后来电源的发展提供了一个较好的基础。
在以后的电力电子发展中，数控电源技术的发展得到了长足的进步。
不过其产品存在数控程度要求达不到、分辨率不够高、功率密度低、可靠性比较差等缺点。
因此稳压电源以后主要的主要发展方向，是针对上述缺点不断的进行改善。
单片机技术与电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。
新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90年代，己出现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W 的数控电源[2]。
数控式直流电源设计
一
ｔ １ ●１ ． １１ Ｉ
：
＋ ５ Ｖ
Ｐ １ ． ０ Ｐ １ ． １ Ｐ １ ． ２ Ｐ １ ｌ ３
Ｐ １ ． ４
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ＶＣＣ Ｐ ０ ． ０ Ｐ ０ ． １ Ｐ ０ ． ２
Ｐ ０ ． ３
本数控式直流 电源采用单片机作为控 制器 ， 以Ｄ ／ Ａ转 换 电路 、 放 大 电路 、 检 测 电路 、 Ａ ／ Ｄ转换 电路 、 按 键输 入 电 路、 显示 电路等构成整个硬件系统。 通过键 盘设定 输出值 ， 检测 电路测量 实际输 出值 ， 然后 与设定值 进行 比较 ， 根据 偏差值调整和控制输 出值 ，从而使 电源输 出值达 到稳定 。 系统框 图如 图 １ 所示。
ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ｌ ａ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｗｈ ｏ ｌ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ Ａ／ Ｄ ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ，Ｄ／ Ａ ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ，ａ ｍｐ ｌ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ，
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ｓｏｕｒｃｅ ｓｏｕｒｃｅ
ｏｕｔｐｕｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｌｏａｄ
ｃａ－
ｏｕｔｐｕｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｏｆ ｌ ＯｍＡ ｔｏ ４０００ｍＡ
ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｃｕ卜
ｅｒｒｏｒ
ｏｕｔｐｕｔ
ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ
Ｓｔｅｐ ｌｍＡ，１０ｍＡ ａｎｄ １００ｍＡ ｏｐｔｉｏｎａｌ，ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｃｕｒｒｅｎｔ
２一
后用直接搜索法对其中部分较优个体在这些个体所 在极小区域作“局部精细”搜索，找出它的极小值，
ＭＡＸ５３８输出电压精度为ｌ（ｍＶ），加在阻值为１
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＭＣＵ；Ｃｕｒｒｅｎｔ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ；Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｏｐｔｉｍａｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ＰＩＤ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｉｃｍａｇ．ｃｏｍ
万 方数据
１
设计任务
定是具有整定速度快，调节时间短，稳态误差小等优
点。同时结合ＰＩＤ算法，形成软件闭环，实现对输出 设计并制作数控直流电流源。输入交流
３．３
Ａ／Ｄ转换器设计
３．２恒定电流源设计 本设计采用集成有运放的线性恒流源。电路由 两个低漂移运放ＬＭ３５８、晶体管ＴＩＰ４１Ｃ、负载电阻 Ｒ、限流电阻Ｒ３和直径为ｌｍｍ康铜丝绕制成的电 流反馈采样电阻褂组成，如图３所示。
本系统的电流测量部分由１２位ＭＤ芯片 ＴＬＣ２５４３构成，该芯片是一种１２位开关电容逐次逼 近Ａ／Ｄ转换器，芯片共有１１个模拟输入通道。芯片 的串行三态输出数据端、输人数据端、输入／输出时 钟３个控制端能形成与微处理器之间数据传输较快 和较为有效的串行外设接口。１２位ＡｉＤ可以达到该 系统的１％＋ｌｍＡ的精度要求。
图如２所示。
ｌ所示。Biblioteka 图１数控直流电流源原理框图
要求：输出电流范围：２００ｍＡ一２０００ｍＡ；可设置 并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏 差的绝对值≤给定值的１％＋１０ｍＡ；具有步进调整 功能，步进≤１０ｍＡ；纹波电流≤２ｍＡ；改变负载电 阻，输出电压在１０Ｖ以内变化时，要求输出电流变 化的绝对值≤输出电流值的１％＋１０ｍＡ。
基于混合最优算法的 高精度数控直流电源设计
陈伟杰张虹 （华南农业大学电子工程系，广州５１０６４２）
摘要：基于单片机与最优化理论，设计并制作出一种数控直流电流源。在传统电路设计的基础上，利用 控制系统中反馈与控制原理，引入电流负反馈，使硬件电路工作在闭环状态；综合利用主控制器ＡＴ－ ｍｅｇａｌ２８单片机高速处理优势及其内部资源，设计基于遗传算法和直接搜索策略的混合优化算法，并结 合ＰＩＤ算法，形成软件闭环控制。实现对输出电流的精确控制，提高电流源输出电流的稳定度及电流源 负载能力。本数控直流电流源恒流输出电流范围为１０ｍＡ一４０００ｍＡ可调，输出恒流调整步长ｌｍＡ、１０ｍＡ、 １００ｍＡ可选，实测电流与预置电流误差不大于ｌｍＡ。本装置人机交互界面友好，工作状态和各种参数显 示清晰，并可实现负载过流报警和记录故障持续时间等功能。 关键词：单片机电流负反馈混合优化算法ＰＩＤ算法
ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｄｅｓｉｇｎ ｂａｓｅｄ
ｇｅｎｅｔｉｃ ａｌｇｏ－
ｒｉｔｈｍｓ ａｎｄ ｄｉｒｅｃｔ ｓｅａｒｃｈ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｈｙｂｒｉｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ＰＩＤ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａ ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ａｃｈｉｅｖｅ ｐｒｅｃｉｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｃｕｒｒｅｎｔ，ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｐａｃｉｔｙ ｗｉｔｈ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｏｕｒｃｅ．Ｔｈｅ ｄｉｇｉｔａｌ ＤＣ ｃｕｒｒｅｎｔ
出电流进行检测和控制。本文在传统电路设计的基 础上，利用控制系统中反馈与控制原理，引入电流负 反馈，在采样电阻上获取和电流成正比的采样电压， 并接人运算放大器的反向输入端，实现负反馈，形成 恒流输出的闭环控制系统；软件方面，将具有全局寻 优能力但收敛速度慢的遗传算法和具有收敛速度快 且局部寻优能力强的直接搜索法结合在一起，设计 基于遗传算法和直接搜索策略的混合优化算法，充
过程的“粗调”，同时利用直接搜索法良好的局部搜 索能力作为优化过程的“微调”，集中了两者的优 点，而克服了两者的弱点，得到的目标函数值较遗传
退火策略更优，而且一致性更好，用于ＰＩＤ参数整
力，电路稳定性好，内部有可编程带内部振荡器的看
门狗定时器，带有８通道单端或差分输入的１０位
Ａ／Ｄ转换芯片。本系统选用ＡＴｍｅｇａｌ２８作为电流源
ｕｓｅ
ｎｅｇａｔｉｖｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｔｏ ｗｏｒｋ ｉｎ
ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐ ｃｉｒｃｕｉｔ ｈａｒｄｗａｒｅ ｓｔａｔｕｓ．Ｍａｋｅ ｆｕｌｌ
ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ＡＴ—
ｏｎ
ｍｅｇａｌ２８ ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｉｎｔｅｍａｌ
压器得到１５ Ｖ左右交流电压，再经过电桥整流得到
直流电压，１５ Ｖ直流电压经过电容的滤波，然后再 通过三端稳压块７８０５转换得到５ Ｖ电压，通过三端
稳压块７８１２得到１２ Ｖ电压。
及Ｕ＋＿Ｕ－－扣（即Ｒ）知：驴意亭Ｕ：『
负载电流仅由输入电压决定，而与负载Ｒ的大 小无关。由于运放电源的限制，负载只能在一定范 围内变化。当输入电压不变时，负载电阻在一定范
序编辑方便，外围电路扩展简单。由于ＭＡＸ５３８具
４．１混合最优算法设计
鉴于遗传算法收敛慢，易早熟，且对参数依赖性 大，而直接搜索法在局部有很好的搜索能力。本设计
综合利用两种算法的优良性能，克服各自的缺点，先 用遗传算法在给定的区域上作“全局粗略”搜索，然
有内部基准电压为４．０９６Ｖ，由公式（可４．０９６）可得
图２数控直流电流源原理示意图
２系统设计方案
鉴于目前数控直流源一般采取运放构成的电流
３硬件电路设计
数控直流电流源由自制电源电路、键盘输入电
一电压转换电路与单片机结合，设计方案大多为开
环系统，主控制器仅用于数字给定及显示，没有对输
路、显示电路、单片机最小系统、Ｄ／Ａ转换电路、恒定 电流源电路、Ａ／Ｄ转换电路和输出电流采集等模块 电路组成。
围内变化，输出电流将保持不变，构成恒流源电路。 本方案的另外一个特色是，采用康铜丝组成采 样电阻，康铜丝的温度系数为５ｐｐｍ／。Ｃ，通过电流时 引导起的温度升高对其电阻阻值并不会有太大影 响，温度特性好，同时采用反向对称绕法把其绕制成 空心绕线电阻，以减少绕制电阻时产生附加的电感， 达到减少纹波电流的目的。为保证足够的Ｖ—Ｉ转换 精度，电路中各电阻应选用精密电阻。
因编码键盘扫描采用中断方式，具有占用ｌｄＯ 口较少的优势，本设计采用２ Ｘ ８编码键盘，共１６个 按键。编码键盘采用硬件电路代替软件判断按键编 号的方式，当按键按下时，键盘通过优先编码器进行 编码，编码器同时向单片机发出中断信号，单片机读 取键号，调用按键子程序进行相应处理。
后和设定的电流Ｉ。相比较，得出差值Ｅｋ＝Ｉｓ－＇Ｉ，主控 制器根据Ｅ。的正负大小，调节ＰＩＤ控制器，计算出
２００～２４０Ｖ。５０Ｈｚ；输出直流电压≤１０Ｖ。原理框图如 电流的精确控制。
系统工作原理如下：由键盘预置电流值，输入到 单片机；采样电阻采集的电流信号经Ａ／Ｄ转换器送 入单片机，当两值之差绝对值为零或不大于设定值 时，不作任何调整；当两值之差大于设定值时，运用 ＰＩＤ算法进行调整，送入Ｄ／Ａ转换，调整输出电流， 直到差值在允许的范围内。单片机控制液晶显示电 流的设定值、实际输出值和电流步进值。其原理示意
万 方数据
方式，当二者交替点亮表示当前为交替显示电流的 给定值和实测值，ＬＥＤ３、ＬＥＤ４、ＬＥＤ５分别指示３种 步长（１ｒｎＡ、１０ｍＡ、１００ｍＡ）。
４软件设计
在数控恒流源闭环控制系统中，为保持负载电
流恒定，并且负载电流随设定值变化时没有超调，同 时又希望系统有较好的抗扰动性能，本设计采用 ＰＩＤ控制器来改善系统的性能。具体控制过程为： ＡＴｍｅｇａｌ２８经Ａ／Ｄ转换器读取实际输出电流Ｉ，然
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ ＤＣ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｏｕｒｃｅ Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｏｐｔｉｍａｌ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
ＣＨＥＮ Ｗｅｉ－Ｊｉｅ ＺＨＡＮＧ Ｈｏｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ
ａｎｄ
ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｃｕｒｒｅｎｔ
ｉｓ
ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｌｍＡ．Ｔｈｉｓ ｄｅｖｉｃｅ ｆｒｉｅｎｄｌｙ ｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ｔｈｅ ｓｔａｔｅ ａｎｄ ｖａｒｉｏｕｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
ｃｌｅａｒ，ａｎｄ
ｌｏａｄ ｆｌｏｗ
ａｌａｒｍ ａｎｄ ｆａｕｌｔ ｄｕｒａｔｉｏｎ ｒｅｃｏｒｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ．
ａ
５１０６４２）
ｓｏｕｒｃｅ．Ｉｎ ｔｈｅ仃ａ—
ｃｕｒ—
ｔｈｅ ＭＣＵ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ．ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｅ
ｏｎ
ｄｉｇｉｔａｌ ＤＣ
ｃｕｒｒｅｎｔ
ｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｉｒｃｕｉｔ ｄｅｓｉｇｎ
ｒｅｎｔ
ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ
ａ
ｕｓｅ
ｏｆ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅｏｒｙ，ｔｌｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ
分利用了遗传算法的全局搜索能力并以此作为优化