【文章內(nèi)容簡介】 滿足 ( 1)T ???。 6. 閉環(huán)系統(tǒng)時間常數(shù) T? 按 11~23??????的被控對象最大時間常數(shù)選擇。 8 控制系統(tǒng)總體介紹 圖 大林算法設(shè)計的閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖 大多數(shù)工業(yè)對象具有較大的純滯后時間，可以近似用一階或二階慣性環(huán)節(jié)加純滯后環(huán)節(jié)來表示，其傳遞函數(shù)為 一階對象： NT,esT K)sG( s ??? ? ??11， 二階對象： NT,e)sT)(sT( K)s(G s ??? ? ??11 21, 大林算法的設(shè)計目標(biāo)是使整個閉環(huán)系統(tǒng)所期望的傳遞函數(shù) Φ（ s）相當(dāng)于一個純滯后環(huán)節(jié)和一個慣性環(huán)節(jié)相串聯(lián)，即 NT,esT)s( s ??? ? ??11τΦ ， 并希望整個閉環(huán)系統(tǒng)的純滯后時間和被控對象的純滯后時間相同。其中為閉環(huán)系統(tǒng)的時間常數(shù)，純滯后時間與采樣周期 T 有整數(shù)倍關(guān)系，（ N=1,2﹒﹒﹒﹒）。 控制系統(tǒng)閉環(huán)工作原理 在本次大林算法控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)先進(jìn)行 A/D 采樣，將給定值采樣值取到單片機內(nèi) ，之后單片機會選擇另外一路通道，進(jìn)行輸出值即反饋值的采樣。將輸出值采樣到單片機內(nèi)后，在單片機中進(jìn)行差值E(K)計算，再通過單片機中的算法程序得到輸出量 U(K)，再經(jīng)過 D/A 變換器，將輸出結(jié)果作用于被控對象。經(jīng)被控對象的輸出值又將作為反饋值被采樣到單片機內(nèi)。 A/D 采樣電路 該實驗的 A/D 采樣硬件電路如圖 31 所示 9 圖 31 A/D 采樣硬件電路圖 上圖所示的是 ADC0809 與 8051 連接的硬件電路圖，其中在 ADC0809 中， IN IN7 分別采樣給定信號和反饋信號， A\D 轉(zhuǎn)換器的引腳 A 接單片機的 P1^6，用于選擇采樣通道。控制計算機的定時器作為基準(zhǔn)時鐘（初始化為 50ms），在第一次啟動 A/D 轉(zhuǎn)換時，此時 P1^6=0，選擇的 IN6，采樣的是給定信號，當(dāng)采樣周期到時，此時 P1^6=1，同時在定時器中啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，此時采樣的是反饋信號，給定信號和反饋信號的采樣值分別存儲在程序的 RK 和 UK1 中。 模數(shù)單元采用 ADC0809 芯片，主要包括多路模擬開關(guān)和 A/D 轉(zhuǎn)換器兩 部分。其主要特點為：單電源供電、工作始終 CLOCK 最高可達(dá) 1200KHZ、 8 位分辨率、 8 個單端模擬輸入端（ IN0~IN7）、 TTL 電平兼容等，可以很方便地和微處理器接口。 通過三端地址譯碼 A、 B、 C 多路開關(guān)可選通 8 路模擬輸入的任何一路進(jìn)行 A/D 變換。其中 IN1~IN5的模擬量輸入允許范圍： 0V~，對應(yīng)數(shù)字量為 00H~FFH， 對應(yīng) 80H； IN6 和 IN7 兩路由于接了上拉電阻，所以模擬量輸入允許范圍： 5V~+,對應(yīng)數(shù)字量 00H~FFH， 0V 對應(yīng) 80H。在設(shè)計過程中使用的 TDACC+教學(xué)系統(tǒng)中的 ADC0809 芯片，其輸出八位數(shù)據(jù)線以及 CLOCK 線已連到控制計算機的數(shù)據(jù)線及系統(tǒng)應(yīng)用時鐘 1MCLK（ 1MHZ）上。其它控制線根據(jù)實驗要求可另外連接（ A、 B、 C、 STR、/OE、 EOC、 IN0~IN7） 。 其中 IN6 和 IN7 可以測量 5V~+5V 的量，主要是因為加了外部電路。如圖所示，在 IN6 和 IN7 的實際輸入端其輸入范圍為 0~5V，在外圍電路中，采用兩個相同電阻分壓的方式，因為給了一個 5V 的電壓， 10 當(dāng)輸入端為 5V 時， 0809 的實際輸入端為兩者相加之和的一半，為 0V，在 0809 采 樣電壓的范圍以內(nèi)。但將該采樣值取進(jìn)單片機內(nèi)后，其表示范圍為 128~127，對應(yīng)為 0~5V 的電壓，所以我們需要在程序里將采樣值減去 128 以使采樣值與設(shè)定值相對應(yīng)。因此加了外部電路， 0809 就可以采集 5~+5V 的電壓了。 D/A 輸出電路 數(shù)模轉(zhuǎn)換單元采用 TLC7528 芯片，它是 8 位、并行、兩路、電壓型輸出模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其主要參數(shù)如下：轉(zhuǎn)換時間 100NS，滿量程誤差 1/2LBS，參考電壓 10V~+10V，供電電壓 +5V~+15V，輸入邏輯電平與TTL 兼容。輸入數(shù)字范圍為 00H~FFH,80H 對應(yīng)于 0V，輸出電壓為 5V~+ 96V。在課程設(shè)計過程中采用的 TDACC+教學(xué)系統(tǒng)中的 TLC7528，其輸入數(shù)字量得八位數(shù)據(jù)線、寫線和通道選擇控制線已經(jīng)接至控制計算機的總線上。片選線預(yù)留出待實驗中連接到相應(yīng)的 I/O 片選上，如圖 32。 圖 32 D/A 輸出電路 該芯片 TLC7528 可以雙極性輸出，但須在單片機中將 D/A 的輸出值加 128 后再交給 TLC7528 芯片進(jìn)行 D/A 輸出。 給定對象硬件電路設(shè)計 11 圖 33 給定對象硬件電路圖 如圖 33 所示，為被控對象的硬件電路的設(shè)計圖，在本次的課程設(shè)計中的 被控對象傳遞函數(shù)： 0 . 55Gs ( 1 )( 0 .8 1 ) sess ???（ ） = ， 其中比例部分由兩個運算放大器組合實現(xiàn)，即，第一個運算放大器的積分部分為 4 200247。 1000=，實現(xiàn)被控對象的第一部分，第二個運算放大器的積分部分為 4 250247。 1000=1，實現(xiàn)被控對象的第二部分。 延遲通過數(shù)組來實現(xiàn)，滯后環(huán)節(jié)使信號延遲，為此，在內(nèi)存中專門設(shè)定 N 個單元作為存放信號m(k)的歷史數(shù)據(jù)，每采樣一次，把 m(k)記入 0 單元，同時 0 單元原來存放的 數(shù)據(jù)移到 1 單元，單元N 輸出的信號，就是滯后 N 個采樣周期的 m(kN)信號。 譯碼電路 圖 34 譯碼電路 12 總硬件圖 見附錄 圖 總硬件圖 控制算法的原理 實 驗 算 法 中 ， 用 脈 沖 傳 遞 函 數(shù) 近 似 法 求 得 對 應(yīng) 的 閉 環(huán) 脈 沖 傳 遞 函 數(shù) ： 0 .55Gs ( 1 )( 0 .8 1 ) sess ???（ ） = , 將代入，并進(jìn)行 Z 變換： ? ? 0 .5 / 0 .3 0 .5 / 1 1 0 .5 / 0 .8 11 0 .5 / 0 .3 1 0 .5 / 0 .3 212( 1 ) ( 1 ) ( 1 )() 5 1 1 ze e z e zD