مرحباً بالجميع، أنا طاهر الحق من مشروع آخر.
هذه المرة كان الوقت المناسب للقيام بـ MC الذي تم استخدامه بحلول 2017-11-407.
هذه هي نهاية برنامج منتصف المدة.
أتمنى أن تنال إعجابك.
فهو يتطلب الكثير من المفاهيم والنظريات، لذلك دعونا ننظر إليه أولا.
مع ظهور أجهزة الكمبيوتر والعملية الصناعية، كانت هناك أبحاث في تاريخ البشر لتطوير أساليب لإعادة تعريف العملية، والأهم من ذلك، استخدام الآلات للتحكم في العملية بشكل مستقل.
والهدف هو تقليل مشاركة الإنسان في هذه العمليات، وبالتالي تقليل الأخطاء في هذه العمليات.
ولذلك ظهر مجال \'هندسة أنظمة التحكم\' إلى الوجود.
يمكن تعريف هندسة نظام التحكم على أنها استخدام أساليب مختلفة للتحكم في عمل العملية أو الحفاظ على بيئة ثابتة ومفضلة سواء كانت يدوية أو أوتوماتيكية.
مثال بسيط هو التحكم في درجة حرارة الغرفة.
يشير التحكم اليدوي إلى وجود شخص يقوم بفحص الظروف الحالية في الموقع (المستشعر)
والتوقعات (المعالجة)
واتخاذ الإجراء المناسب للحصول على القيمة المطلوبة (المحرك).
المشكلة في هذا النهج هي أنه لا يمكن الاعتماد عليه بدرجة كبيرة لأنه يكون عرضة للخطأ أو الإهمال في العمل.
بالإضافة إلى ذلك، هناك مشكلة أخرى وهي أن معدل العملية التي يبدأها المشغل ليس دائمًا منتظمًا، مما يعني أنه في بعض الأحيان قد يكون أسرع من السرعة المطلوبة، وأحيانًا قد يكون بطيئًا.
الحل لهذه المشكلة هو استخدام وحدة تحكم صغيرة للتحكم في النظام.
وفقا للمواصفات المعطاة، يتم برمجة المتحكم الدقيق للتحكم في عملية التوصيل في الدائرة (
ناقش لاحقا)
قيمة أو حالة، وبالتالي التحكم في العملية للحفاظ على القيمة المطلوبة.
وفائدة هذه العملية هي أنه لا توجد حاجة للتدخل البشري في هذه العملية.
وبالإضافة إلى ذلك، فإن سرعة هذه العملية متسقة.
قبل أن نواصل، من المهم تحديد المصطلحات المختلفة في هذه المرحلة: التحكم في ردود الفعل: في هذا النظام، يعتمد الإدخال في وقت معين على متغير واحد أو أكثر، بما في ذلك مخرجات النظام.
التغذية الراجعة السلبية: في هذا النظام يتم الرجوع (الإدخال)
كتغذية راجعة، ويتم طرح الخطأ وتكون مرحلة الإدخال 180 درجة.
ردود الفعل الإيجابية: في هذا النظام،
تتم إضافة الأخطاء المرجعية (الإدخال) عندما تكون الملاحظات والإدخال في الطور.
إشارة الخطأ: الفرق بين الإخراج المطلوب والإخراج الفعلي.
الحساس: جهاز يستخدم لكشف عدد معين من الأجهزة في الدائرة.
يتم وضعه عادةً في الإخراج أو في أي مكان نريد إجراء بعض القياسات فيه.
المعالج: جزء من نظام التحكم الذي تتم معالجته بناءً على خوارزميات البرمجة.
يستغرق بعض المدخلات وينتج بعض المخرجات.
المحرك: في نظام التحكم، يتم استخدام المحرك لتنفيذ الأحداث بناءً على الإشارة الناتجة عن وحدة التحكم الدقيقة للتأثير على الإخراج.
نظام الحلقة المغلقة: نظام يحتوي على حلقة تغذية مرتدة واحدة أو أكثر.
نظام الحلقة المفتوحة: لا يوجد نظام لحلقة التغذية الراجعة.
وقت الصعود: الوقت اللازم لارتفاع الخرج من 10% من السعة القصوى للإشارة إلى 90%.
وقت الإسقاط: الوقت اللازم لانخفاض الناتج من 90% إلى 10%.
تجاوز الذروة: تجاوز الذروة هو مقدار الإخراج الذي يتجاوز قيمة الحالة الثابتة (
عادي أثناء الاستجابة العابرة للنظام).
الوقت المستقر: الوقت اللازم لوصول الإخراج إلى حالة مستقرة.
خطأ الحالة المستقرة: الفرق بين المخرجات الفعلية والمخرجات المتوقعة بمجرد وصول النظام إلى الحالة المستقرة. الصورة أعلاه توضح نسخة مبسطة للغاية من نظام التحكم.
وحدة التحكم الدقيقة هي جوهر أي نظام تحكم.
يعد هذا مكونًا مهمًا جدًا، لذا يجب اختياره بعناية وفقًا لمتطلبات النظام.
يتلقى جهاز التحكم الدقيق مدخلات من المستخدم.
يحدد هذا الإدخال الشروط المطلوبة للنظام.
يتلقى جهاز التحكم الصغير أيضًا مدخلات من المستشعر.
يتم توصيل المستشعر بالإخراج ويتم تغذية معلوماته مرة أخرى إلى الإدخال.
يمكن أيضًا تسمية هذا الإدخال بالتعليقات السلبية.
وقد تم شرح ردود الفعل السلبية في وقت سابق.
بناءً على برمجته، يقوم المعالج الدقيق بإجراء حسابات ومخرجات مختلفة إلى المشغل.
تحاول محطة التحكم في المحركات القائمة على المخرجات الحفاظ على هذه الظروف.
على سبيل المثال، قد يكون سائق المحرك هو الذي يقود المحرك، حيث يكون سائق المحرك هو السائق والمحرك هو المصنع.
ولذلك، يدور المحرك بسرعة معينة.
يقرأ المستشعر المتصل حالة المصنع الحالي ويعيدها إلى وحدة التحكم الدقيقة.
تتم مقارنة وحدة التحكم الدقيقة مرة أخرى وحسابها، وبالتالي يتم تكرار الحلقة.
هذه العملية متكررة ولا نهاية لها، ويمكن لوحدة التحكم الدقيقة الحفاظ على الظروف المطلوبة.
فيما يلي طريقتان رئيسيتان للتحكم في سرعة محرك التيار المستمر)
التحكم اليدوي في الجهد: في التطبيقات الصناعية، تعد آلية التحكم في سرعة محرك التيار المستمر أمرًا بالغ الأهمية.
في بعض الأحيان قد نحتاج إلى سرعات أعلى أو أقل من المعتاد.
ولذلك، نحن بحاجة إلى طريقة فعالة للتحكم في السرعة.
يعد التحكم في جهد الإمداد أحد أبسط طرق التحكم في السرعة.
يمكننا تغيير الجهد لتغيير السرعة. ب)
التحكم في PWM باستخدام PID: هناك طريقة أخرى أكثر فعالية وهي استخدام وحدة التحكم الدقيقة.
يتم توصيل محرك DC بوحدة التحكم الدقيقة من خلال محرك المحرك.
محرك المحرك عبارة عن IC يستقبل إدخال PWM (
تعديل عرض النبض)
من وحدة التحكم الدقيقة ويخرج إلى محرك DC وفقًا للإدخال. الشكل 1.
2: الفصل 1 من إشارة PWM.
مقدمة 3 بالنظر إلى إشارة PWM، يمكن شرح تشغيل PWM أولاً.
يتكون من نبضات مستمرة لفترة معينة من الزمن.
الفترة الزمنية هي الزمن الذي تقضيه نقطة تتحرك على مسافة تساوي الطول الموجي.
يمكن أن تحتوي هذه النبضات على قيم ثنائية فقط (عالية أو منخفضة).
لدينا أيضًا كميتان أخريان، عرض النبضة ودورة العمل.
عرض النبضة هو الوقت الذي يكون فيه خرج PWM مرتفعًا.
دورة العمل هي النسبة المئوية لعرض النبضة للفترة الزمنية.
بالنسبة لبقية الفترة الزمنية، يكون الإخراج منخفضًا.
تتحكم دورة العمل بشكل مباشر في سرعة المحرك.
إذا كان محرك التيار المستمر يوفر جهدًا إيجابيًا خلال فترة زمنية معينة، فسوف يتحرك بسرعة معينة.
إذا تم توفير الجهد الإيجابي لفترة أطول من الزمن، فإن السرعة ستكون أكبر.
لذلك، يمكن تغيير دورة تشغيل PWM عن طريق تغيير عرض النبضة.
من خلال تغيير دورة العمل للمحرك DC، يمكن تغيير سرعة المحرك.
التحكم في السرعة لمشاكل محرك التيار المستمر: مشكلة الطريقة الأولى للتحكم في السرعة هي أن الجهد قد يتغير بمرور الوقت.
هذه التغييرات تعني سرعة متفاوتة.
ولذلك، فإن الطريقة الأولى غير مرغوب فيها.
الحل: نستخدم الطريقة الثانية للتحكم في السرعة.
نستخدم خوارزمية PID لتكملة الطريقة الثانية.
يمثل PID المشتق التكاملي النسبي.
في خوارزمية PID، يتم قياس السرعة الحالية للمحرك ومقارنتها بالسرعة المطلوبة.
يستخدم هذا الخطأ في الحسابات المعقدة لتغيير دورة عمل المحرك حسب الوقت.
هناك هذه العملية في كل دورة.
إذا تجاوزت السرعة السرعة المطلوبة، تنخفض دورة العمل وتزداد دورة العمل إذا كانت السرعة أقل من السرعة المطلوبة.
لا يتم إجراء هذا التعديل حتى يتم الوصول إلى أفضل سرعة.
التحقق من هذه السرعة والسيطرة عليها باستمرار.
فيما يلي مكونات النظام المستخدمة في هذا المشروع ومقدمة مختصرة عن تفاصيل كل مكون.
STM 32F407: وحدة تحكم دقيقة مصممة بواسطة قسم ST Micro.
يعمل على ARM Cortex. م الهندسة المعمارية.
إنها تتصدر عائلتها بتردد ساعة مرتفع يبلغ 168 ميجا هرتز.
محرك المحرك L298N: يستخدم هذا IC لتشغيل المحرك.
يحتوي على مدخلين خارجيين.
واحد من وحدة التحكم الدقيقة.
توفر وحدة التحكم الدقيقة إشارة PWM لها.
يمكن تعديل سرعة المحرك عن طريق ضبط عرض النبض.
المدخل الثاني هو مصدر الجهد اللازم لتشغيل المحرك.
محرك التيار المستمر: يعمل محرك التيار المستمر على مصدر طاقة التيار المستمر.
في هذه التجربة، يتم تشغيل محرك التيار المستمر باستخدام أداة التوصيل الكهروضوئية المتصلة بمحرك المحرك.
مستشعر الأشعة تحت الحمراء: مستشعر الأشعة تحت الحمراء هو في الواقع جهاز إرسال واستقبال للأشعة تحت الحمراء.
يرسل ويستقبل موجات الأشعة تحت الحمراء التي يمكن استخدامها لأداء مهام مختلفة.
قارنة التوصيل الضوئية لتشفير الأشعة تحت الحمراء 4N35: المقرنة البصرية هي جهاز يستخدم لعزل جزء الجهد المنخفض من الدائرة وجزء الجهد العالي.
وكما يوحي الاسم، فهو يعمل على أساس الضوء.
عندما يحصل الجزء ذو الجهد المنخفض على الإشارة، يتدفق التيار في الجزء ذو الجهد العالي.
النظام هو نظام التحكم في السرعة.
كما ذكرنا سابقًا، يتم تنفيذ النظام باستخدام PID للتكامل التناسبي والمشتق.
يحتوي نظام التحكم في السرعة على المكونات المذكورة أعلاه.
الجزء الأول هو مستشعر السرعة.
مستشعر السرعة عبارة عن دائرة إرسال واستقبال للأشعة تحت الحمراء.
عندما تمر المادة الصلبة عبر الشق على شكل حرف U، يدخل المستشعر في حالة منخفضة.
عادة ما يكون في حالة عالية.
يتم توصيل مخرج المستشعر بمرشح تمرير منخفض للتخلص من التوهين الناتج عن العابر الناتج عندما تتغير حالة المستشعر.
يتكون مرشح الترددات المنخفضة من مقاومات ومكثفات.
تم اختيار القيم على النحو المطلوب.
المكثف المستخدم هو 1100nf والمقاومة المستخدمة حوالي 25 أوم.
يعمل مرشح الترددات المنخفضة على التخلص من الشروط العابرة غير الضرورية التي قد تؤدي إلى قراءات إضافية وقيم غير مرغوب فيها.
يتم بعد ذلك إخراج مرشح الترددات المنخفضة من خلال المكثف إلى طرف الإدخال الرقمي لوحدة التحكم الدقيقة stm.
الجزء الآخر هو المحرك الذي يتم التحكم فيه عن طريق pwm المقدم بواسطة وحدة التحكم الدقيقة stm.
تم تزويد هذا الإعداد بالعزل الكهربائي باستخدام قارنة التوصيل الضوئية.
تشتمل القارنة الضوئية على مصباح LED ينبعث الضوء داخل حزمة IC، وعندما يتم إعطاء نبض عالي عند طرف الإدخال، فإنه يؤدي إلى قصر دائرة طرف الخرج.
توفر محطة الإدخال pwm من خلال المقاوم الذي يحد من تيار المصباح المتصل بالمقرنة البصرية.
يتم توصيل المقاوم المنسدل عند الخرج بحيث عندما يتم قصر الدائرة الطرفية، يتم توليد الجهد عند المقاوم المنسدل ويتلقى الدبوس المتصل بالطرف الموجود على المقاوم حالة عالية.
يتم توصيل خرج قارنة التوصيل الكهروضوئية بـ IN1 الخاص بدائرة محرك المحرك التي تحافظ على ارتفاع دبوس التمكين.
عندما تتغير دورة عمل PWM عند مدخل المقرنة الضوئية، يقوم دبوس محرك المحرك بتبديل المحرك والتحكم في سرعة المحرك.
بعد توفير PWM للمحرك، عادةً ما يوفر محرك المحرك جهدًا يبلغ 12 فولت.
ثم يقوم سائق المحرك بتمكين المحرك من العمل.
دعونا نقدم الخوارزمية التي استخدمناها في تنفيذ مشروع تنظيم سرعة المحرك.
يتم توفير PWM للمحرك بواسطة جهاز توقيت واحد.
يتم تكوين جهاز ضبط الوقت وتعيينه لتوفير pwm.
عندما يبدأ المحرك، يقوم بتدوير الشق المتصل بعمود المحرك.
يمر الشق عبر تجويف المستشعر وينتج نبضًا منخفضًا.
عند النبضات المنخفضة، يبدأ تشغيل الكود وينتظر حتى يتحرك الشق.
بمجرد اختفاء الشق، يوفر المستشعر حالة عالية ويبدأ الموقت في العد.
الموقت يعطينا الوقت بين الشقين.
الآن، عندما تظهر نبضة منخفضة أخرى، يتم تنفيذ عبارة IF مرة أخرى، في انتظار الحافة الصاعدة التالية وإيقاف العداد.
بعد حساب السرعة، قم بحساب الفرق بين السرعة والقيمة المرجعية الفعلية وقم بإعطاء رقم التعريف الشخصي.
يقوم Pid بحساب قيمة دورة العمل التي تصل إلى القيمة المرجعية في لحظة معينة.
يتم توفير هذه القيمة إلى CCR (
سجل المقارنة).
اعتمادًا على الخطأ، يتم تقليل أو زيادة سرعة المؤقت.
تم تنفيذ كود Atollic Truestudio.
قد يلزم تثبيت STM studio لتصحيح الأخطاء.
قم باستيراد المشروع في STM studio واستيراد المتغيرات التي تريد عرضها.
التغيير الطفيف موجود في 2017-11-4xx.
قم بتغيير تردد الساعة بدقة إلى ملف h عند 168 ميجاهرتز.
تم توفير مقتطف الشفرة أعلاه.
الاستنتاج هو أنه يتم التحكم في سرعة المحرك باستخدام PID.
ومع ذلك، فإن المنحنى ليس خطًا سلسًا تمامًا.
هناك العديد من الأسباب لذلك: على الرغم من أن المستشعر المتصل بمرشح الترددات المنخفضة لا يزال يوفر بعض العيوب، إلا أن هذه العيوب ترجع إلى بعض الأسباب التي لا يمكن تجنبها للمقاومات غير الخطية والأجهزة الإلكترونية التناظرية، ولا يمكن للمحرك أن يدور بسلاسة عند جهد كهربائي صغير أو PWM.
فهو يوفر متسكعون قد يتسببون في قيام النظام بإدخال قيمة خاطئة.
بسبب الارتعاش، قد يفتقد المستشعر بعض الشق الذي يوفر قيمة أعلى، وقد يكون السبب الرئيسي لخطأ آخر هو تردد الساعة الأساسية لـ stm.
الساعة الأساسية لـ Stm هي 168 ميجا هرتز.
وعلى الرغم من معالجة هذه المشكلة في هذا المشروع، إلا أن هناك مفهومًا شموليًا لهذا النموذج لا يوفر مثل هذا التردد العالي.
توفر سرعة الحلقة المفتوحة خطًا سلسًا للغاية مع عدد قليل من القيم غير المتوقعة.
يعمل PID أيضًا ويوفر وقت استقرار منخفض جدًا للمحرك.
تم اختبار PID للمحرك عند جهود مختلفة تحافظ على ثبات السرعة المرجعية.
لا يغير تغيير الجهد سرعة المحرك، مما يشير إلى أن PID يعمل.
فيما يلي بعض أجزاء الإخراج النهائي لـ PID. أ)
حلقة مغلقة عند 110 دورة في الدقيقة)
حلقة مغلقة عند 120 دورة في الدقيقة لا يمكن إكمال هذا المشروع دون مساعدة أعضاء مجموعتي.
أريد أن أشكرهم.
شكرا لكم على مشاهدة هذا المشروع.
نأمل أن تساعدك.
من فضلك نتطلع إلى المزيد.
احفظ البركة قبل ذلك :)
