c8051f單片機(jī)的小型渦噴發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)-資料下載頁
2025-07-07 11:43本頁面
【正文】 T0中斷程序流程圖 圖9 PID控制系統(tǒng)框圖4．3 PID 控制算法控制算法在T0中斷程序中完成,程序流程見圖8。按照比例（P）、積分(I)和微分(D)進(jìn)行控制的PID控制器是應(yīng)用最為廣泛的一種自動控制器。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，PID控制與計(jì)算機(jī)的邏輯判斷和運(yùn)算功能結(jié)合起來，使PID控制更加靈活，并能滿足各種要求。在算法中將積分項(xiàng)改進(jìn)，采用積分分離式PID算法，以使控制性能更加完善。對應(yīng)的連續(xù)域PID控制系統(tǒng)框圖見圖9所示，采樣周期為20ms。5 系統(tǒng)仿真5．1 數(shù)學(xué)仿真數(shù)學(xué)仿真結(jié)構(gòu)圖見圖10，所取控制對象為時間常數(shù)為470ms的一階環(huán)節(jié)。采樣周期20ms時，Kp = 1, Ki = , Kd = ,得到如圖11所示的動態(tài)響應(yīng)曲線。 圖10 數(shù)學(xué)仿真結(jié)構(gòu)框圖圖11 數(shù)學(xué)仿真動態(tài)響應(yīng)曲線5．2 半實(shí)物仿真 半實(shí)物仿真硬件框圖如圖12所示，單片機(jī)輸出的燃油泵PWM控制信號首先經(jīng)過有源二階濾波器，進(jìn)行濾波后近似為脈動很小的直流電壓信號，此信號對應(yīng)于原系統(tǒng)的供油量。此信號加到一個RC構(gòu)成的一階環(huán)節(jié)上，此環(huán)節(jié)近似認(rèn)為是渦噴發(fā)動機(jī)的實(shí)物模型，時間常數(shù)T設(shè)置為470ms。一階對象的輸出電壓信號對應(yīng)于渦噴發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速信號，經(jīng)過A/D采樣后，根據(jù)此電壓值的大小，可編程計(jì)數(shù)陣列的通道0（CEX0）工作在高速輸出方式下（HSO）并產(chǎn)生相對應(yīng)的速度方波信號。速度方波信號通過速度測量通道進(jìn)行速度測量，并作為PID控制算法中的發(fā)動機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速。遙控速度指令脈沖通過波形發(fā)生器模擬產(chǎn)生。取Kp = 1, Ki = , Kd = ，速度指令從40000RPM變?yōu)?0000RPM時，得到如圖13所示的系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)曲線。圖12 半實(shí)物仿真結(jié)構(gòu)圖圖13 半實(shí)物仿真動態(tài)響應(yīng)曲線6 與發(fā)動機(jī)聯(lián)調(diào)控制系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)聯(lián)機(jī)實(shí)驗(yàn)后，進(jìn)行了點(diǎn)火和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。當(dāng)速度指令控制桿從73500RPM推到83000RPM時，得到如圖14所示的動態(tài)響應(yīng)曲線?？梢姵{(diào)量比較小。實(shí)驗(yàn)過程中，由于控制算法中用到的模型參數(shù)與實(shí)際發(fā)動機(jī)模型有一定出入，而且比例增益取值較小，積分環(huán)節(jié)在半實(shí)物仿真中經(jīng)過驗(yàn)證，但在實(shí)際系統(tǒng)中尚未加入，這些因素導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)誤差相對較大，需要進(jìn)一步逼進(jìn)模型和整定參數(shù)，以達(dá)到較好的動態(tài)穩(wěn)態(tài)控制品質(zhì)。圖14 動態(tài)響應(yīng)曲線7 結(jié) 論渦噴發(fā)動機(jī)控制數(shù)字化是發(fā)動機(jī)性能提高的必然要求和發(fā)展趨勢。該控制系統(tǒng)在這個發(fā)展潮流中做了積極深入的探索。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的進(jìn)步和完善不僅需要硬件上穩(wěn)定可靠，同時建立在對發(fā)動機(jī)模型的認(rèn)識準(zhǔn)確度基礎(chǔ)上。要更準(zhǔn)確的獲取發(fā)動機(jī)的模型參數(shù)，則需要通過控制器的智能化，對發(fā)動機(jī)各種工況下的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量、記錄，用系統(tǒng)辨識理論分析解算出模型參數(shù)，以調(diào)整控制參數(shù)更加合理，發(fā)動機(jī)性能更加可靠、高效和完善。11 / 11
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