【正文】 再以一定控制算法（自整定 PID），根據(jù)加速度反饋，對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)校 位移傳感器（ PSD）輸出信號(hào)經(jīng)由信號(hào)處理電路、加速度 傳感器輸出信號(hào)經(jīng)由電荷放大器后，再分別通過 TMS320F2407中的 A/D 轉(zhuǎn)換器輸入到 DSP核心中。 系統(tǒng)自檢，然后進(jìn)行 FFT對(duì)電壓、電流的采樣得到電路的頻率和功率因數(shù)。為了防止中斷及顯示沖突，刷新顯示及延時(shí)程序放在主程序里完成。定時(shí)器 3中斷中進(jìn)行電壓、電流采樣和瞬時(shí)脫扣 處理，基于同樣的原因，采樣的數(shù)據(jù)處理應(yīng)該放在主程序里完成。在這些系統(tǒng)中，通常包含 DSP和單片機(jī)兩個(gè)子系統(tǒng)。主從設(shè)備之間也要以一定的方式接口，來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 這里單片機(jī)選擇的是 MCS51系列。而且 Intel通過授權(quán) 51內(nèi)核，出現(xiàn)很多第三方生產(chǎn)的 51系列產(chǎn)品。這些都極大地提高式中，ｓ為相對(duì)位移ｕ－ｘ， s和 s分別為相對(duì)位移的一次微分和二次微分。在控制過程中，先以估算值作為初始值，再以一定控制算法（自整定 PID），根據(jù)加速度反饋，對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)校正。 DSP核心根據(jù)加速度反饋修正控制參數(shù)，由位移輸入計(jì)算出控制量，進(jìn)行 PWM調(diào)制后送到 PWM功率驅(qū)動(dòng)部分，由功率驅(qū)動(dòng)部分驅(qū)動(dòng)電磁作動(dòng)器進(jìn)行振了它的性能，擴(kuò)大了它的應(yīng)用范圍。它分為 HPI8和 HPI16，分別針對(duì)具有 8 位和 16位數(shù)據(jù)線的單片機(jī)。兩值得的區(qū)別在于標(biāo)準(zhǔn)型只可以訪問固定的地址空間 PWM接口程序?qū)崿F(xiàn) PWM初始化，控制輸出的 PWM調(diào)制、 載波頻率、死區(qū)寬度等參數(shù)的功能。 根據(jù)課題的要求，在調(diào)試時(shí)，用跳線短接 PS 和與門輸入腳，在存儲(chǔ)映像文件中將 CY7C1021前３２Ｋ字設(shè)為數(shù)據(jù) RAM，后３２Ｋ字設(shè)為程序 RAM，可將程序?qū)崟r(shí)下載到程序 RAM中進(jìn)行調(diào)試，避免了對(duì) FLASH 的繁瑣操作。 傳感器處理電路及 A/D 變換加速度傳感 器和位移傳感器輸出需進(jìn)行預(yù)處理后再進(jìn)行 A/D 變換。 核心程序計(jì)算出控制量后進(jìn)行 PWM調(diào)制、功率驅(qū)動(dòng)后輸出到作動(dòng)器中。商品化的 PWM驅(qū)動(dòng)器體積龐大、價(jià)格昂貴，在此采用了自制的小功率 PWM驅(qū)動(dòng)器，其電路圖如圖４所示。系統(tǒng)通過一個(gè)高效的鍵盤顯示管理芯片 BC7281，利用 3個(gè)信號(hào)線便完成了主要的面板顯示和按鍵操作。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，用戶使用控制器面板上的鍵盤或者上位機(jī)和編程器的通訊可進(jìn)行定 位顯示、電流整定值調(diào)整、延時(shí)脫扣時(shí)間調(diào)整、試大連海洋大學(xué)?？飘厴I(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 智能時(shí)間控制器設(shè)計(jì) 14 驗(yàn)、存儲(chǔ)、復(fù)位等各項(xiàng)操作。為了滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性需要，需由一時(shí)鐘電路給系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)。 軟件主要由主程序和中斷服務(wù)程序兩部分組成。主程序開始上電初始化，配置 I/O端口，系統(tǒng)自檢，然后進(jìn)行 FFT對(duì)電壓、電流的采樣數(shù)據(jù)處理，求取各項(xiàng)電路參數(shù)，并判斷是否有故障需要進(jìn)行延時(shí)脫扣。中斷服務(wù)程序主要包括各個(gè)定時(shí)器中斷和兩個(gè)外部中斷 INTINT2。定時(shí)器 1中斷作為延時(shí)時(shí)間計(jì)數(shù)和刷新顯示計(jì)數(shù)及其它的計(jì)數(shù)。定時(shí)器 2中斷作為和上位機(jī)及編程器的串行通訊。 TMS320C54xx是 TI公司針對(duì)音頻信號(hào)處理領(lǐng)域推出的一種定點(diǎn)DSP系列芯片，已經(jīng)在很多語音信號(hào)處理系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 DSP 系統(tǒng)作為從設(shè)備，完成采樣、計(jì)算等功能； 單片機(jī)系統(tǒng)作為主設(shè)備，完成交互界面的控制。下面就介紹 DSP和單片機(jī)之間的接口技術(shù)。 51系列是一種很經(jīng)典的單片機(jī)， 20多年來一直久盛不衰。這些產(chǎn)品一般都具有較高的時(shí)鐘頻率和較大的存儲(chǔ)空間，而且還能運(yùn)動(dòng)嵌入式操作系統(tǒng)。 DSP 芯片中的 HPI（主機(jī)接口）是為了滿足 DSP 與其它的微處理器接口而專門設(shè)計(jì)的。按照采樣定理的規(guī)定，采樣頻率應(yīng)大于 4KHZ，為精確控制，將系統(tǒng)采樣頻率擴(kuò)大到原來的 ，達(dá)到 10KHZ，即系統(tǒng)A/D 轉(zhuǎn)換、控制算法、 PWM 調(diào)制均要求在 100μｓ以內(nèi)完成。所有可屏蔽中斷分為六級(jí)（ INT1－ INT6），如圖 6 所示。所以進(jìn)行中斷處理需要二級(jí)中斷向量表（通用中斷向量表和外設(shè)中斷向量表）和二級(jí)中斷服務(wù)程序（ GISR和 SISR）。最小轉(zhuǎn)換周期可達(dá)到 500ns（ 2MHZ）， PWM亦有較高響應(yīng)速度，經(jīng)過測(cè)試， A/D 轉(zhuǎn)換器和 PWM 完全可以滿足要求。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的輸入信號(hào)常含有噪聲和干擾，干擾主要有傳導(dǎo)型和輻射型兩大類：前者一般表現(xiàn)為干擾電流和電壓，后者表現(xiàn)為干擾電場(chǎng)和磁場(chǎng)，最終都形成為波形、幅度異常復(fù)雜的干大連海洋大學(xué)?？飘厴I(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 智能時(shí)間控制器設(shè)計(jì) 15 擾電壓，疊加在地線、系統(tǒng)的信號(hào)線和微處理機(jī)的數(shù)據(jù)線、地址線、控制線上。為了提高測(cè)量和控制精度，必須消除信號(hào)中的噪聲和干擾。在芯片的選擇上，考慮盡可能采用較小的芯片封裝，優(yōu)先采用抗干擾性能較好的串口通訊的外圍元件，同時(shí)減少外圍元件，使電路板布線簡(jiǎn)單，布局合理，以提高穩(wěn)定性；在采樣電路和電源部分的設(shè)計(jì)中，采用了多級(jí)跟隨器和高頻濾波電路，力圖提高系統(tǒng)抗干擾能力控制器測(cè)量的是工頻信號(hào)，但在實(shí)際線路中由于負(fù)載、干擾等原因，其多疊加有高頻信號(hào)和非周期分量信號(hào)。采用基于信號(hào)完整性分析的軟件方法，每路信號(hào)在 20ms 時(shí)間窗內(nèi)被采樣后，如果未受干擾，應(yīng)能恢復(fù)為一個(gè)完整的正弦波。基于軟件濾波的方法：①對(duì)采集到的每路信號(hào)進(jìn)行一般的去除最大值、最小值和求平均值的軟件濾波；②用限幅濾波法抗干擾。傳感器處理電路及 A/D變換加速度傳感器和位移傳感器輸出需進(jìn)行預(yù)處理后再進(jìn)行 A/D變換。 PWM調(diào)制及驅(qū)動(dòng) 核心程序計(jì)算出控制量后進(jìn)行 PWM調(diào)制、功率驅(qū)動(dòng)后輸出到作動(dòng)器中。商品化的 PWM驅(qū)動(dòng)器體積龐大、價(jià)格昂貴，在此采用了自制的小功率 PWM驅(qū)動(dòng)器，其電路圖如圖４所示。 控制算法 控制算法是整個(gè)系統(tǒng)的核心，要求較高的實(shí)時(shí)性和一定的自適應(yīng)能力。算法先根據(jù)式（ 5）估算出各個(gè)系數(shù)的值，運(yùn)用 PID 算法根據(jù)隔振對(duì)象加速度反饋輸入依次對(duì)各系數(shù)進(jìn)行 校正，得到最優(yōu)的控制參數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或環(huán)境發(fā)生變化，控制效果變差時(shí)，再重新調(diào)用 PID 校正參數(shù)。 中斷控制 根據(jù)系統(tǒng)控制要求， A/D 需定時(shí)采樣隔振對(duì)象加速度和相對(duì)位移信號(hào)，為提高效率， A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果以中斷方式讀取。 TMS320F2407 有二級(jí)中斷服務(wù)程序，分別為通用中斷服務(wù)程序 GISR 和特定中斷服務(wù)程序SISR。中斷產(chǎn)生時(shí)，系統(tǒng)通過通用中斷向量表自動(dòng)跳到該中斷所屬級(jí)別的 GISR 中，在 GISR 中，讀取外設(shè)中斷向量寄存器 PIVR 的值，根據(jù)外設(shè)中斷向量表，使程序跳轉(zhuǎn)到中斷對(duì)應(yīng)的 SISR 中。其中，通用中斷向量表必須映射 到零地址開始的片內(nèi) FLASH程序存儲(chǔ)空間中。A/D轉(zhuǎn)換接口程序包括 A/D轉(zhuǎn)換初始化、轉(zhuǎn)換的通道選擇、定時(shí)啟動(dòng)和數(shù)據(jù)讀取等部分。按照采 樣定理的規(guī)定，采樣頻率應(yīng)大于 4KHZ，為精確控制，將系統(tǒng)采樣頻率擴(kuò)大到原來的 ，達(dá)到 10KHZ，即系統(tǒng) A/D轉(zhuǎn)換、控制算法、 PWM調(diào)制均要求在 100μｓ以內(nèi)完成。 DSP工作在 30MHZ時(shí)鐘下時(shí)，速度為 30MIPS，故控制算法要求不能超過 3000 條匯編指令，由于控制算法的簡(jiǎn)化和去除了浮點(diǎn)運(yùn)算，實(shí)際程序沒有超過 2020條指令。為了提高測(cè)量和控制精度，必須消除信號(hào)中的噪聲和干擾。在芯片的選擇上，考慮盡可能采用較小的芯片封裝，優(yōu)先采用抗干擾性能較好的串口通訊的外圍元件，同時(shí)減少外圍元件，使電路板布線簡(jiǎn)單，布局合理，以提高穩(wěn)定性；在采樣電 路和電源部分的設(shè)計(jì)中，采用了多級(jí)跟隨器和高頻濾波電路，力圖提高系統(tǒng)抗干擾能力［ 3］。為真實(shí)、有效地反映被測(cè)量信號(hào)的本質(zhì)，采用 FFT算法從測(cè)量數(shù)據(jù)中計(jì)算出線路信號(hào)的基波參數(shù)和各高次諧波。用過零監(jiān)測(cè)法、對(duì)稱檢查法、周期性檢查法及單調(diào)性檢查可以判別已采集信號(hào)與完整正弦模板間的差距。用近似值替換那些采集到的階躍很大的脈沖干擾值。因此，對(duì)每路信號(hào)的采樣點(diǎn)逐點(diǎn)進(jìn)行比較運(yùn)算，保留那些相鄰數(shù)據(jù)差值小于增量最大值的采樣值，否則用上一次值替代。大連海洋大學(xué)?？飘厴I(yè) (論文 ) 智能時(shí)間控制器設(shè)計(jì) 20 結(jié)語 筆者改進(jìn)的智能脫扣器，在保留傳統(tǒng)設(shè)備優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，在保護(hù)多樣性、動(dòng)作準(zhǔn)確性和快速性、內(nèi)置通訊、測(cè)量監(jiān)控等方面突出了優(yōu)勢(shì)，且使用方便，因而具有良好的發(fā)展前景。還有感謝學(xué)校個(gè)我們一個(gè)學(xué)習(xí)的場(chǎng)所。 本篇論文經(jīng)過多次的修改，補(bǔ)充，增刪，現(xiàn)已成稿。 大連海洋大學(xué)專科畢業(yè) (論文 ) 智能時(shí)間控制器設(shè)計(jì) 22 參考文獻(xiàn) ［ 1］夏天偉 (Xia Tianwei).智能脫扣 器的研究 (The research of intelligent r elease)［ J］ .電工技術(shù)雜志 (Electrotechnical Journal),2020,(4):2325 ［ 2］王富東 (Wang Fudong).智能化斷路器的開發(fā) (Development of intelligent circuit breaker)［ J］ .低壓電器 (Low Voltage Apparatus),2020,(2):1316 ［ 3］梅 雪，吳為麟 (Mei Xue,Wu 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