【正文】 將其轉(zhuǎn)化成驅(qū)動作用。 電動執(zhí)行系統(tǒng)的控制器 電動執(zhí)行系統(tǒng)由控制器和執(zhí)行器組成。 電動執(zhí)行系統(tǒng)中的 A/D 轉(zhuǎn)換器用于對輸入的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù) 型數(shù)據(jù)，然后傳入單片機(jī)，從而使數(shù)據(jù)便于電動執(zhí)行系統(tǒng)各個部分的執(zhí)行。系統(tǒng)在運(yùn)行過程中要實時采樣開度設(shè)定信號和反饋信號，并比較其大小。當(dāng)： /開度的設(shè)定值 ?反饋量 /靈敏度，則認(rèn)為開度設(shè)定量和反饋量二者相等。 行 程：是指執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動范圍。這也是系統(tǒng)的基本功能。 C、靈敏度的調(diào)整功能。電動執(zhí)行系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠精確的使閥門走到任何位置。 電動執(zhí)行系統(tǒng)基本控制思想 控制器共有五項輸入，分別是靈敏度（ Lm）、行程（ Xc）、零點（ Ld）、位置反饋（ Vf）和參考給定（ Iin）。 當(dāng) C*Iin－ D*Lm y C*Iin+D*Lm 時，伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動； 當(dāng) C*Iin－ D*Lm y 時，伺服電動機(jī)反轉(zhuǎn)； 當(dāng) y C*Iin+D*Lm 時，伺服電動機(jī)正轉(zhuǎn)。從整體上了解電動執(zhí)行系統(tǒng)的組成及原理，以及它的基本執(zhí)行思路。 它功耗極低，除正常工作 外還可工作于兩種節(jié)電方式。免除中斷服務(wù)過程中保護(hù)寄 存器現(xiàn)場和恢復(fù)寄存器現(xiàn)場所增加的軟件開銷。 高速輸入 /輸出器 (HSIO)等 [5]。其運(yùn)行速度比 12MHz的 80C196KB快 33％。各占一個專門的中斷向量；其余 25個中斷源分享 15個中斷向量。 在電動執(zhí)行器控制系統(tǒng)中，采用 ，其中斷向量為 EXINT，初始化程序如下： ... IOC1amp。在水平窗口 O環(huán)節(jié)下， CPU只能對 0AH單元進(jìn)行讀操作；在水平窗口 15下， CPU可以對其進(jìn)行寫操作。 T1能夠自動按照計數(shù) —溢出一清零 —計數(shù)的方式周而復(fù)始地工作，不受外部因素的干擾。中斷可分別由 IOC1的微 2和位 3選通。 此外，他還單獨設(shè)立了一個中斷向量，向量單元為 2080H，它的優(yōu)先級高于定時器溢出中斷。采用定時器 T2作為控制時間的定時。 T2實質(zhì)上也是一個寄存器，只要為其提供時鐘源 f T2即投入運(yùn)行。當(dāng) =1時， T2的計數(shù)時鐘由片內(nèi) 提供。 ... WRS=1。 INT_MAKS│=0x01。運(yùn)行規(guī)則如下： 1)4個軟件定時器分別名為 0、 3。 4)軟件定時器產(chǎn)生的中斷請求被 CPU響應(yīng)后，計算機(jī)執(zhí)行軟件定時器中斷程序，其入口地 址由中斷矢量 200AH的內(nèi)容決定。 類似于 T1， WDT也是一個 16位計數(shù)器，其計數(shù)脈沖由單片機(jī)系統(tǒng)時鐘 CLOCK(T)提供。清零方法如下：先向0AH單元寫入 1EH，緊接著再寫入 OE1H。 WDT的監(jiān)視跟蹤功能如下：為該類單片機(jī)編制的程序，其總的狀態(tài)周期數(shù)已知，可以在程序 的開始部分設(shè)置兩條 WDT清零指令，啟動 WDT工作。 若程序有故障 而 不能按時運(yùn)行，就會造成 WDT溢出而復(fù)位，從而可以知道這一段程序存在問題。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 １３ 頁 第二部分電路為反饋 電壓輸入 ]7[ ，經(jīng)過一級電壓跟隨放大器，輸入 A/D 轉(zhuǎn)換器中，作為反饋電壓值。以便和不同口徑的閥門配合使用，同時也可以適應(yīng)不同的現(xiàn)場條件，增強(qiáng)了系統(tǒng)的通用性和適應(yīng)性。 第五部分電路為調(diào)節(jié)靈敏度的行程電路。由于采樣的不連續(xù)性，要使二者絕對 相等不太可能。當(dāng) 80C196KC 單片機(jī)發(fā)出采集信號時，A/D 轉(zhuǎn)換器便開始逐一的進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并發(fā)出信號給單片機(jī)，以示轉(zhuǎn)換結(jié)束。重復(fù)此過程，直至逼近寄存器最低位。 （ 1）轉(zhuǎn)換時間和轉(zhuǎn)換速度：是 ADC 完成一次轉(zhuǎn)換所需的時間，轉(zhuǎn)換時間的倒數(shù)遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 １５ 頁 即為轉(zhuǎn)換速率。計數(shù)器式轉(zhuǎn)換方法硬件簡 單但轉(zhuǎn)換速度慢 。結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 本系統(tǒng)選擇 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換方式。+B(CONV+l)是轉(zhuǎn)換時間。程序清單如下 ： MOV WSR， 1 ； 窗口 1 MOV IOC3， 1 ； T2 采用內(nèi)部時鐘 MOV AD_TIME， 0A8H ； 設(shè)定 A/D 轉(zhuǎn)換時間 MOV WSR， 0 ； 窗口 0 MOV IOC2， 01001000B ； ***選通 C 枷鎖定功能 MOV AD_COMMAND， 0 ORL IOC2， 080H ； 清除整個 CAN MOV IOC2， 048H ； 允許 HSO 鎖定功能 MOV HSO_COMMAND， 0CEH ； 鎖定 T2 復(fù)位命令 MOV HSO_TIME， AD_PERIOD ； 設(shè)置 T2 復(fù)位周期 NOP NOP NOP SAM CONV 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 １７ 頁 NOP MOV HSO_COMMAND， 0CFH MOV HSO_TIME， T_ACH0 ； 設(shè)置啟動 0 通道轉(zhuǎn) 換的時間 NOP NOP NOP NOP MOV HSO_COMMAND， 0CFH MOV HSO_TIME， T_ACH1 ； 設(shè)置啟動 l 通道轉(zhuǎn)換的時間 RET 功率放大模塊 當(dāng)單片機(jī)發(fā)出控制信號給電動機(jī)時，其信號很微弱，需要功率放大模塊進(jìn)行放大，然后再輸出電流信號給兩相伺服電動機(jī)以控制其正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。 在此模塊中，主要組成的元器件為固態(tài)繼電器。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 １８ 頁 圖 功率放大模塊 當(dāng)系統(tǒng)的輸入信號 Uin 與位置傳感器反饋的 Uf 信號的偏差很小，并且電機(jī)所帶的負(fù)載又很大的時候，固態(tài)繼電器的電壓放大輸出也能帶動交流電機(jī)。 此模塊用于輸出電流 ，以來表示電動機(jī)所控制的閥門是處于何種狀態(tài)，是全開、全閉或者處于原態(tài)。 由 ILE、 CS、 WR1 的邏輯組合產(chǎn)生 LE1，當(dāng) LE1 為高電平時，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換， LE1 的負(fù)跳變時將輸入數(shù)據(jù)鎖存； XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號輸入線，低電平有效，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于 500ns）有效； WR2： DAC 寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于 500ns）有效。這個 D/A 芯片以其價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 ２１ 頁 本章小結(jié) 本章主要介紹了電動執(zhí)行系統(tǒng)的組成模塊以及組成模塊的器件的性質(zhì)及功能。 鼠籠式伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)特點 交 流伺服電分為兩大部分：定子與轉(zhuǎn)子（在定子與轉(zhuǎn)子之間留有隙）。鼠籠式交流伺服電動機(jī)體積小，重量輕效率高。角。幅值相等、時間相位差 90176。 將兩相對稱電流通入兩相對稱繞組后產(chǎn)生的合成磁場情形如何？現(xiàn)在采用圖解法進(jìn)行分析，其步驟如下： （ 1）畫出各項電流波形圖。如果 t=t1 時， mjk I2/2ii ?? , 電流從k1 端流入，從 k2 端流出；從 j1 端流入，從 j2 端流出。 在 t0 瞬間， mjmjk FFF,Ii,0i ???? ，方向朝左； 在 t1 瞬間， mjkmjk FFFF,I2/2ii ????? ； 在 t3 瞬間， mjKmjmk FFFF,I2/2i,I2/2i ????? ； 在 t4 瞬間， mjmjk FFF,Ii,0i ??????? ```````````````````````````````````````` ```````````````````````````````````````` 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 ２５ 頁 在 t4 瞬間，磁場又恢復(fù)到原始狀態(tài)。由于合成磁勢的幅值不變，磁勢的矢量 F 的矢端軌跡呈圓形，故稱為圓形旋轉(zhuǎn)磁場。 T m? (s) 為反轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)差率的關(guān)系。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 ２６ 頁 5 基于單片機(jī)的電動執(zhí)行系統(tǒng)的軟件設(shè)計 程序流程圖 開 始A / D 轉(zhuǎn) 換 器A / D 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 束將 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 束 后 得 到 的數(shù) 據(jù) 分 別 存 入 單 片 機(jī)的 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 中運(yùn) 用 轉(zhuǎn) 換 來 的 數(shù)據(jù) 帶 入 相 應(yīng) 的 計算 公 式 來 計 算電 動 機(jī) 停 止轉(zhuǎn) 動電 動 機(jī) 正 向轉(zhuǎn) 動電 動 機(jī) 反 向轉(zhuǎn) 動測 量 伺 服 電機(jī) 的 位 移 量所 得結(jié) 果在 已 計 算 完的 結(jié) 果之 間所 得結(jié) 果大 于 已 計 算 完 的 結(jié) 果所 得結(jié) 果小 于 已 計 算完 的 結(jié) 果 圖 程序流程圖 編程思路 通過 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)量。 本章小結(jié) 本章介紹了電動執(zhí)行系統(tǒng)的流程圖和編程思路，使電動執(zhí)行 系統(tǒng)的設(shè)計更加完整。針對這些，系統(tǒng)的可靠性設(shè)計主要包括 :精心選擇元器件，即選擇集成化程度高、抗干擾能力強(qiáng)、功耗又小的電子器件 ?？梢哉f采用硬件抗干擾措施能夠抑制系統(tǒng)的絕大部分干擾。 X25043 將三種常用的功能 :看門狗定時器，電壓監(jiān)控和 E2PROM 組合在單個封裝內(nèi)。利用 X25043 低 VCC檢測電路，可以保護(hù)系統(tǒng)使之免受低電壓情況的影響，當(dāng) VCC降到最小 VCC檢測電平時，/RESET 變?yōu)榈碗娖?，將系統(tǒng)復(fù)位， /RESET 引腳保持低電平直至 VCC上升到最小 VCC檢測電平 200ms 為止。 由于微處理器或單片機(jī)的總線上的信息變化幾乎是同時的，所產(chǎn)生的尖峰電流對系統(tǒng)的影響將是不容忽視的。去耦電容的選用并不嚴(yán)格，可按 C=1。本系統(tǒng)的電源是定制的開關(guān)電源模塊，因此只能采用第一種辦法，即在每一個集成電路芯片的電源線端和地線端加接一電容，也就是去耦電容。 數(shù)字電路信號電平轉(zhuǎn)換過程中會產(chǎn)生很大的沖擊電流，并在傳輸線和 供用電源內(nèi)阻上產(chǎn)生較大的壓降，形成嚴(yán)重的干擾。 X25043 的看門狗定時器對微控制器 80C196KC 提供了獨立的保護(hù)系統(tǒng)，可選超時周期有 : 秒， 600 毫秒， 200 毫秒，也可禁用。 掉電保護(hù)電路 P 1 . 3P 1 . 2H S O . 2P 2 . 7/ R E S E TS O V C CS IS C K/ C S/ R E S E TV S S / W PV C CX 2 5 0 4 38 0 C 1 9 6 K C 圖 X25043掉電保護(hù)電路圖 本系統(tǒng)所用電源都是弱電，直接采用開關(guān)電源模塊。采用軟件抗干擾技術(shù)等。 影響系統(tǒng)可靠、安全運(yùn)行的主要因素是來自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各種電磁干擾，以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、元器件選擇、安裝、制造工藝和外部環(huán)境條件等。經(jīng)過單片機(jī)的綜合運(yùn)算之后，得到的信號傳入固態(tài)繼電器中，以驅(qū)動電動機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止轉(zhuǎn)動。 S 為轉(zhuǎn)差率 ]11[ 。在一對磁極的條件下，當(dāng)電流變化一個周期時，合成磁場也旋轉(zhuǎn)一圈 ]10[ 。可見，由兩相電流在兩相繞組中產(chǎn)生的合成磁場隨時間的推移沿圓周不停的旋轉(zhuǎn)。 （ 6）按 與 5 各項重復(fù)下去，依次給出若干特定的時間點，兩相繞組的合成磁勢在電機(jī)氣隙中的變化率就基本上呈現(xiàn)出來了，如圖 。 （ 3）將電流的瞬時值按其大小與方向填入圖 的兩相繞組中，設(shè) I 為正值時，電流是從繞組的首端（ k i1）流入，在首端導(dǎo)體中填入 ⊕ ；電流是從繞組的尾端（ ki2）流出，在尾端導(dǎo)體中填入電流是從繞組的首端（ k j1）流入，在首端導(dǎo)體中填 ⊙ 。 其數(shù)學(xué)表 達(dá)式為： ik=Im*sin wt () ij=Im*sin (wt+90176。 j 1 j 2k 1k 2U jU k 圖 電動機(jī)繞組上電壓示意圖 有效匝數(shù)相等、在空間上互差 90176。鼠籠導(dǎo)條和端環(huán)采用高電阻率的電阻材料，如黃銅、青銅等，是為了能實現(xiàn)快停和防止自轉(zhuǎn)。其中的一相 j1—j2 稱為激磁繞組，簡稱為繞組 j，另一相 k1—k2 稱為控制繞組，簡稱為繞組 k。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 ２２ 頁 4 兩相交流伺服電動機(jī) 兩相交流電動機(jī) 兩相交流伺服電動機(jī)具有調(diào)速范圍廣，轉(zhuǎn)子的慣性小，控制的功率小等特點。 DAC0832 的主要特性參數(shù)如下 ： 1. 分辨率為 8 位； 2. 電流穩(wěn)定時間 1us； 3. 可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入； 4. 只需在滿