畢業(yè)設(shè)計-閥流量的智能控制2(編輯修改稿)
2025-07-26 13:59 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 60%70%80%90%由以上數(shù)據(jù)可得出：閥的開度由小到大調(diào)節(jié)時, 在各開度點,隨壓力從大到小變化時, 各對應(yīng)的壓力值變化較大，說明這時閥的調(diào)節(jié)作用較明顯, 對流量的控制能力較強；閥的開度由大到小調(diào)節(jié)時,在各開度點,隨壓力從小到大變化時,各對應(yīng)的壓力值變化沒有開度由小到大調(diào)節(jié)時的變化大，說明這種閥開度的調(diào)節(jié)法,對流量的控制能力較弱；在開度k = 30 %～60 %時,壓力從大到小變化時,各對應(yīng)的壓力值值變化較大,說明在這段中閥流量控制能力較強，而在開度k =70%～90%時,壓力變化不大,說明在這段中閥流量控制能力較弱。具體數(shù)據(jù)及其關(guān)系由另行論文得出，本文不對此部分研究。 舵機的輸出特點舵機可以再微機電系統(tǒng)和航模系統(tǒng)中作為基本的輸出執(zhí)行機構(gòu)。其簡單的控制和輸出使得單片機系統(tǒng)非常容易與之接口。單片機系統(tǒng)的舵機控制具備精確定位和工作可靠地特點。舵機由一個小型的直流單機驅(qū)動。電機隨著極性的改變而變換旋轉(zhuǎn)方向。舵機的內(nèi)部電路如圖22所示。 圖22 舵機內(nèi)部電路舵機的工作原理是：PWM信號由接收通道進入信號解調(diào)電路BA66881的12腳進行解調(diào)，獲得一個直流偏置電壓。該直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差由BA6688的3腳輸出。該輸出送人電機驅(qū)動集成電路BA6686，以驅(qū)動電機正反轉(zhuǎn)。當電機轉(zhuǎn)速一定時，通過級聯(lián)減速齒輪帶動電位器R旋轉(zhuǎn)，直到電壓差為O，電機停止轉(zhuǎn)動。舵機的控制信號是PWM信號，利用占空比的變化改變舵機的位置。 舵機的控制方法標準的舵機有3條導線，分別是：電源線、地線、控制線，如圖23所示。電源線和地線用于提供舵機內(nèi)部的直流電機和控制線路所需的能源。電壓通常介于4～6V，一般取5V。注意，給舵機供電電源應(yīng)能提供足夠的功率?？刂凭€的輸入是一個寬度可調(diào)的周期性方波脈沖信號，方波脈沖信號的周期為18 ms。當方波的脈沖寬度改變時，舵機轉(zhuǎn)軸的角度發(fā)生改變，角度變化與脈沖寬度的變化成正比。舵機的極限轉(zhuǎn)角變化和舵機的靜止中立點所對應(yīng)的控制信號脈沖圖如圖24所示。圖23 舵機接線圖圖24 控制舵機的PWM信號在圖中，舵機處于3種極限位置時的脈寬信號如下。舵機靜止控制信號的周期T2=（ms），脈寬T1=(ms)舵機右極限位置控制信號的周期T2=（ms），脈寬T3=(ms)舵機左極限位置控制信號的周期T2=（ms），脈寬T4=(ms) 單片機系統(tǒng)中如何實現(xiàn)對舵機轉(zhuǎn)角的控制可以使用FPGA、模擬電路、單片機來產(chǎn)生舵機的控制信號，但FPGA成本高且電路復(fù)雜。對于脈寬調(diào)制信號的脈寬變換，常用的一種方法是采用調(diào)制信號獲取有源濾波后的直流電壓，但是需要50Hz(周期是20ms)的信號，這對運放器件的選擇有較高要求，從電路體積和功耗考慮也不易采用。5mV以上的控制電壓的變化就會引起舵機的抖動，對于機載的測控系統(tǒng)而言，電源和其他器件的信號噪聲都遠大于5mV，所以濾波電路的精度難以達到舵機的控制精度要求。 也可以用單片機作為舵機的控制單元，使PWM信號的脈沖寬度實現(xiàn)微秒級的變化，從而提高舵機的轉(zhuǎn)角精度。單片機完成控制算法，再將計算結(jié)果轉(zhuǎn)化為PWM信號輸出到舵機，由于單片機系統(tǒng)是一個數(shù)字系統(tǒng)，其控制信號的變化完全依靠硬件計數(shù)，所以受外界干擾較小，整個系統(tǒng)工作可靠。 單片機系統(tǒng)實現(xiàn)對舵機輸出轉(zhuǎn)角的控制，必須首先完成兩個任務(wù)：首先是產(chǎn)生基本的PWM周期信號，本設(shè)計是產(chǎn)生18ms的周期信號；其次是脈寬的調(diào)整，即單片機模擬PWM信號的輸出，并且調(diào)整占空比。 單片機模擬數(shù)字PWM信號的方法是脈沖計數(shù)，其原理是單片機指定計數(shù)器輸出脈寬信號的脈寬和周期，信號的脈寬反映了舵機的轉(zhuǎn)角變化所對應(yīng)的控制指令。其功能由單片機和計數(shù)器共同完成，如圖25所示。圖25 數(shù)字信號的數(shù)字處理方法原理脈沖計數(shù)可以利用51單片機的內(nèi)部計數(shù)器來實現(xiàn)，但是從軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性和程序結(jié)構(gòu)的合理性看，宜使用外部的計數(shù)器，還可以提高CPU的工作效率。實驗后從精度上考慮，對于FUTABA系列的接收機，當采用1MHz的外部晶振時，而且不會出現(xiàn)誤差積累，可以滿足控制舵機的要求。最后考慮數(shù)字系統(tǒng)的離散誤差，經(jīng)估算誤差的范圍在177。%內(nèi)，所以采用單片機和8258254這樣的計數(shù)器芯片的PWM信號產(chǎn)生電路是可靠的。如上文所述，單片機本身對信號的處理過程并不復(fù)雜，完成測控模塊的關(guān)鍵在于使用合適的方法和合適的外圍芯片處理和輸出信號。本設(shè)計采用單片機的外部計數(shù)芯片8253作為專用的計數(shù)器，單片機通過對外部計數(shù)芯片的操作，完成PWM信號的輸出。在輸出控制指令時，由于使用了外部的計數(shù)器芯片，單片機只需要向8253芯片的寄存器中發(fā)送控制脈寬的計數(shù)器，計數(shù)器能自動的根據(jù)計數(shù)指調(diào)節(jié)電平的高低變化，從而模擬PWM信號輸出。單片機對8253芯片的操作過程如下：利用外部的晶振電路產(chǎn)生一定頻率的技術(shù)脈沖。將該頻率的計數(shù)脈沖作為外部計數(shù)器的計數(shù)脈沖，而將需要測量的脈寬信號作為外部芯片的門控信號，外部芯片在該門控周期內(nèi)對計數(shù)脈沖進行計數(shù)。計數(shù)脈沖的頻率依靠外部的晶振頻率，當然該晶振頻率可以進行分頻。盡管外部晶振的頻率越高越有助于提高脈寬計數(shù)的精度，但是最終輸入到外部計數(shù)器的脈沖頻率最好不要超過10MHz。8253芯片的通道及控制字寄存器的狀態(tài)與8253端口地址的對應(yīng)關(guān)系如表24所示。表24 8253芯片的通道及控制字寄存器的狀態(tài)與8253端口地址的對應(yīng)關(guān)系A(chǔ)1A0寄存器000＃通道011＃通道102＃通道11控制
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1