Γεια σε όλους, είμαι ο tahir ul haq από ένα άλλο έργο.
Αυτή τη φορά ήταν η ώρα να κάνουμε MC που χρησιμοποιήθηκε από το 2017-11-407.
Αυτό είναι το τέλος του ενδιάμεσου προγράμματος.
Ελπίζω να σας αρέσει.
Απαιτεί πολλές έννοιες και θεωρίες, οπότε ας το δούμε πρώτα.
Με την εμφάνιση των υπολογιστών και τη βιομηχανοποιημένη διαδικασία, υπήρξε έρευνα στην ιστορία των ανθρώπων για την ανάπτυξη μεθόδων για τον επαναπροσδιορισμό της διαδικασίας, και το πιο σημαντικό, τη χρήση μηχανών για τον αυτόνομο έλεγχο της διαδικασίας.
Στόχος είναι να μειωθεί η ανθρώπινη συμμετοχή σε αυτές τις διαδικασίες, μειώνοντας έτσι τα λάθη σε αυτές τις διαδικασίες.
Ως εκ τούτου, ο τομέας της \'μηχανικής συστημάτων ελέγχου\' δημιουργήθηκε.
Η μηχανική του συστήματος ελέγχου μπορεί να οριστεί ως η χρήση διαφόρων μεθόδων για τον έλεγχο του έργου της διαδικασίας ή τη διατήρηση ενός σταθερού και προτιμώμενου περιβάλλοντος, χειροκίνητου ή αυτόματου.
Ένα απλό παράδειγμα είναι ο έλεγχος της θερμοκρασίας του δωματίου.
Ο χειροκίνητος έλεγχος αναφέρεται στην παρουσία ενός ατόμου που ελέγχει τις τρέχουσες συνθήκες επί τόπου (αισθητήρας)
, με προσδοκίες (επεξεργασία)
και λαμβάνει τα κατάλληλα μέτρα για να αποκτήσει την επιθυμητή τιμή (ενεργοποιητής).
Το πρόβλημα με αυτήν την προσέγγιση είναι ότι δεν είναι πολύ αξιόπιστη επειδή κάποιος είναι επιρρεπής σε σφάλματα ή αμέλεια στην εργασία.
Επιπλέον, ένα άλλο πρόβλημα είναι ότι ο ρυθμός της διαδικασίας που ξεκινά ο ενεργοποιητής δεν είναι πάντα ομοιόμορφος, πράγμα που σημαίνει ότι μερικές φορές μπορεί να είναι πιο γρήγορος από την απαιτούμενη ταχύτητα και μερικές φορές μπορεί να είναι αργός.
Η λύση σε αυτό το πρόβλημα είναι να χρησιμοποιήσετε έναν μικροελεγκτή για τον έλεγχο του συστήματος.
Σύμφωνα με τη δεδομένη προδιαγραφή, ο μικροελεγκτής είναι προγραμματισμένος να ελέγχει τη διαδικασία σύνδεσης στο κύκλωμα (
Συζητήστε αργότερα)
Την τιμή ή την κατάσταση, ελέγχοντας έτσι τη διαδικασία για να διατηρήσει την επιθυμητή τιμή.
Το όφελος αυτής της διαδικασίας είναι ότι δεν υπάρχει ανάγκη ανθρώπινης παρέμβασης σε αυτή τη διαδικασία.
Επιπλέον, η ταχύτητα αυτής της διαδικασίας είναι συνεπής.
Πριν προχωρήσουμε, είναι σημαντικό να προσδιορίσουμε τους διάφορους όρους σε αυτό το σημείο: Έλεγχος ανάδρασης: Σε αυτό το σύστημα, η είσοδος σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή εξαρτάται από μία ή περισσότερες μεταβλητές, συμπεριλαμβανομένης της εξόδου του συστήματος.
Αρνητική ανάδραση: Σε αυτό το σύστημα, αναφορά (είσοδος)
Ως ανάδραση, το σφάλμα αφαιρείται και η φάση της εισόδου είναι 180 μοίρες. Θετική ανάδραση: Σε αυτό το σύστημα,
αναφοράς (εισαγωγής) όταν η ανάδραση και η εισαγωγή βρίσκονται σε φάση.
προστίθενται σφάλματα
Σήμα σφάλματος: η διαφορά μεταξύ της επιθυμητής εξόδου και της πραγματικής εξόδου.
Αισθητήρας: μια συσκευή που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση ορισμένου αριθμού συσκευών σε ένα κύκλωμα.
Συνήθως τοποθετείται στην έξοδο ή οπουδήποτε θέλουμε να κάνουμε κάποιες μετρήσεις.
Επεξεργαστής: μέρος του συστήματος ελέγχου που επεξεργάζεται με βάση αλγόριθμους προγραμματισμού.
Παίρνει κάποια είσοδο και παράγει κάποια έξοδο.
Ενεργοποιητής: στο σύστημα ελέγχου, ο ενεργοποιητής χρησιμοποιείται για την εκτέλεση συμβάντων με βάση το σήμα που παράγεται από τον μικροελεγκτή για να επηρεάσει την έξοδο.
Σύστημα κλειστού βρόχου: σύστημα με έναν ή περισσότερους βρόχους ανάδρασης.
Σύστημα ανοιχτού βρόχου: δεν υπάρχει σύστημα για βρόχο ανάδρασης.
Χρόνος ανόδου: Ο χρόνος που απαιτείται για να αυξηθεί η έξοδος από το 10% του μέγιστου πλάτους του σήματος στο 90%.
Drop Time: Ο χρόνος που απαιτείται για να πέσει η έξοδος από 90% σε 10%.
Υπέρβαση αιχμής: υπέρβαση αιχμής είναι η ποσότητα εξόδου που υπερβαίνει την τιμή της σταθερής κατάστασης (
Κανονική κατά τη μεταβατική απόκριση του συστήματος).
Stable Time: Ο χρόνος που απαιτείται για να φτάσει η έξοδος σε σταθερή κατάσταση.
Σφάλμα σταθερής κατάστασης: η διαφορά μεταξύ της πραγματικής παραγωγής και της αναμενόμενης εξόδου μόλις το σύστημα φτάσει σε σταθερή κατάσταση. Η παραπάνω εικόνα δείχνει μια πολύ απλοποιημένη έκδοση του συστήματος ελέγχου.
Ο μικροελεγκτής είναι ο πυρήνας κάθε συστήματος ελέγχου.
Αυτό είναι ένα πολύ σημαντικό στοιχείο, επομένως θα πρέπει να επιλεγεί προσεκτικά σύμφωνα με τις απαιτήσεις του συστήματος.
Ο μικροελεγκτής λαμβάνει είσοδο από τον χρήστη.
Αυτή η είσοδος καθορίζει τις συνθήκες που απαιτούνται για το σύστημα.
Ο μικροελεγκτής λαμβάνει επίσης είσοδο από τον αισθητήρα.
Ο αισθητήρας συνδέεται στην έξοδο και οι πληροφορίες του τροφοδοτούνται πίσω στην είσοδο.
Αυτή η είσοδος μπορεί επίσης να ονομαστεί αρνητική ανάδραση.
Τα αρνητικά σχόλια εξηγήθηκαν νωρίτερα.
Με βάση τον προγραμματισμό του, ο μικροεπεξεργαστής εκτελεί διάφορους υπολογισμούς και εξόδους στον ενεργοποιητή.
Η μονάδα ελέγχου ενεργοποιητή που βασίζεται στην έξοδο προσπαθεί να διατηρήσει αυτές τις συνθήκες.
Ένα παράδειγμα μπορεί να είναι ο οδηγός κινητήρα που οδηγεί τον κινητήρα, όπου ο οδηγός κινητήρα είναι ο οδηγός και ο κινητήρας είναι το εργοστάσιο.
Επομένως, ο κινητήρας περιστρέφεται με δεδομένη ταχύτητα.
Ο συνδεδεμένος αισθητήρας διαβάζει την κατάσταση του τρέχοντος εργοστασίου και την τροφοδοτεί πίσω στον μικροελεγκτή.
Ο μικροελεγκτής συγκρίνεται ξανά και υπολογίζεται, οπότε ο βρόχος επαναλαμβάνεται.
Η διαδικασία είναι επαναλαμβανόμενη και ατελείωτη και ο μικροελεγκτής μπορεί να διατηρήσει τις επιθυμητές συνθήκες.
Ακολουθούν δύο κύριοι τρόποι ελέγχου της ταχύτητας του κινητήρα συνεχούς ρεύματος)
Χειροκίνητος έλεγχος τάσης: σε βιομηχανικές εφαρμογές, ο μηχανισμός ελέγχου ταχύτητας του κινητήρα συνεχούς ρεύματος είναι κρίσιμος.
Μερικές φορές μπορεί να χρειαζόμαστε ταχύτητες υψηλότερες ή χαμηλότερες από τις κανονικές.
Επομένως, χρειαζόμαστε μια αποτελεσματική μέθοδο ελέγχου ταχύτητας.
Ο έλεγχος της τάσης τροφοδοσίας είναι μία από τις απλούστερες μεθόδους ελέγχου της ταχύτητας.
Μπορούμε να αλλάξουμε την τάση για να αλλάξουμε την ταχύτητα. β)
Έλεγχος PWM με χρήση PID: ένας άλλος πιο αποτελεσματικός τρόπος είναι η χρήση μικροελεγκτή.
Ο κινητήρας DC συνδέεται με τον μικροελεγκτή μέσω του οδηγού κινητήρα.
Ο οδηγός κινητήρα είναι μια είσοδος PWM (
Διαμόρφωση πλάτους παλμού) που λαμβάνει IC
από τον μικροελεγκτή και εξέρχεται στον κινητήρα DC σύμφωνα με την είσοδο. Εικόνα 1.
2: Κεφάλαιο 1 του σήματος PWM.
Εισαγωγή 3 λαμβάνοντας υπόψη το σήμα PWM, η λειτουργία του PWM μπορεί να εξηγηθεί πρώτα.
Αποτελείται από συνεχείς παλμούς για ορισμένο χρονικό διάστημα.
Η χρονική περίοδος είναι ο χρόνος που αφιερώνει ένα σημείο που κινείται σε απόσταση ίση με ένα μήκος κύματος.
Αυτοί οι παλμοί μπορούν να έχουν μόνο δυαδικές τιμές (HIGH ή LOW).
Έχουμε επίσης δύο άλλες ποσότητες, το πλάτος παλμού και τον κύκλο λειτουργίας.
Το πλάτος παλμού είναι ο χρόνος που η έξοδος PWM είναι υψηλή.
Ο κύκλος λειτουργίας είναι το ποσοστό του πλάτους του παλμού στη χρονική περίοδο.
Για το υπόλοιπο χρονικό διάστημα, η απόδοση είναι χαμηλή.
Ο κύκλος λειτουργίας ελέγχει άμεσα την ταχύτητα του κινητήρα.
Εάν ο κινητήρας συνεχούς ρεύματος παρέχει θετική τάση μέσα σε μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο, θα κινηθεί με μια συγκεκριμένη ταχύτητα.
Εάν παρέχεται θετική τάση για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, η ταχύτητα θα είναι μεγαλύτερη.
Επομένως, ο κύκλος λειτουργίας του PWM μπορεί να αλλάξει αλλάζοντας το πλάτος παλμού.
Με την αλλαγή του κύκλου λειτουργίας του κινητήρα συνεχούς ρεύματος, η ταχύτητα του κινητήρα μπορεί να αλλάξει.
Έλεγχος ταχύτητας για προβλήματα κινητήρα DC: το πρόβλημα με την πρώτη μέθοδο ελέγχου ταχύτητας είναι ότι η τάση μπορεί να αλλάξει με την πάροδο του χρόνου.
Αυτές οι αλλαγές σημαίνουν άνιση ταχύτητα.
Επομένως, η πρώτη μέθοδος είναι ανεπιθύμητη.
Λύση: Χρησιμοποιούμε τη δεύτερη μέθοδο για να ελέγξουμε την ταχύτητα.
Χρησιμοποιούμε τον αλγόριθμο PID για να συμπληρώσουμε τη δεύτερη μέθοδο.
Το PID αντιπροσωπεύει την αναλογική ολοκληρωτική παράγωγο.
Στον αλγόριθμο PID, η τρέχουσα ταχύτητα του κινητήρα μετράται και συγκρίνεται με την επιθυμητή ταχύτητα.
Αυτό το σφάλμα χρησιμοποιείται για πολύπλοκους υπολογισμούς για την αλλαγή του κύκλου λειτουργίας του κινητήρα ανάλογα με το χρόνο.
Υπάρχει αυτή η διαδικασία σε κάθε κύκλο.
Εάν η ταχύτητα υπερβαίνει την επιθυμητή ταχύτητα, ο κύκλος λειτουργίας μειώνεται και ο κύκλος λειτουργίας αυξάνεται εάν η ταχύτητα είναι χαμηλότερη από την επιθυμητή ταχύτητα.
Αυτή η ρύθμιση δεν γίνεται μέχρι να επιτευχθεί η καλύτερη ταχύτητα.
Ελέγχετε και ελέγχετε συνεχώς αυτήν την ταχύτητα.
Ακολουθούν τα στοιχεία του συστήματος που χρησιμοποιούνται σε αυτό το έργο και μια σύντομη εισαγωγή στις λεπτομέρειες κάθε στοιχείου.
STM 32F407: μικροελεγκτής σχεδιασμένος από την ST Micro-section.
Λειτουργεί στο ARM Cortex. M Αρχιτεκτονική.
Οδηγεί την οικογένειά του με υψηλή συχνότητα ρολογιού 168 MHz.
Πρόγραμμα οδήγησης κινητήρα L298N: Αυτό το IC χρησιμοποιείται για τη λειτουργία του κινητήρα.
Διαθέτει δύο εξωτερικές εισόδους.
Ένα από το micro controller.
Ο μικροελεγκτής παρέχει ένα σήμα PWM για αυτό.
Η ταχύτητα του κινητήρα μπορεί να ρυθμιστεί ρυθμίζοντας το πλάτος του παλμού.
Η δεύτερη είσοδος του είναι η πηγή τάσης που απαιτείται για την κίνηση του κινητήρα.
Κινητήρας DC: Ο κινητήρας συνεχούς ρεύματος λειτουργεί με τροφοδοτικό συνεχούς ρεύματος.
Σε αυτό το πείραμα, ο κινητήρας συνεχούς ρεύματος λειτουργεί χρησιμοποιώντας μια φωτοηλεκτρική σύζευξη συνδεδεμένη με τον οδηγό κινητήρα.
Αισθητήρας υπερύθρων: ο αισθητήρας υπερύθρων είναι στην πραγματικότητα ένας πομποδέκτης υπερύθρων.
Στέλνει και λαμβάνει υπέρυθρα κύματα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκτέλεση διαφόρων εργασιών.
Οπτικός συζεύκτης κωδικοποιητή υπερύθρων 4N35: Ο οπτικός συζεύκτης είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται για την απομόνωση του τμήματος χαμηλής τάσης του κυκλώματος και του τμήματος υψηλής τάσης.
Όπως υποδηλώνει το όνομα, λειτουργεί με βάση το φως.
Όταν το τμήμα χαμηλής τάσης λαμβάνει το σήμα, το ρεύμα ρέει στο τμήμα υψηλής τάσης.
Το σύστημα είναι ένα σύστημα ελέγχου ταχύτητας.
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το σύστημα υλοποιείται χρησιμοποιώντας PID αναλογικού ολοκληρώματος και παραγώγου.
Το σύστημα ελέγχου ταχύτητας έχει τα παραπάνω εξαρτήματα.
Το πρώτο μέρος είναι ο αισθητήρας ταχύτητας.
Ο αισθητήρας ταχύτητας είναι ένα κύκλωμα πομπού και δέκτη υπερύθρων.
Όταν το στερεό διέρχεται από τη σχισμή σχήματος U, ο αισθητήρας εισέρχεται σε χαμηλή κατάσταση.
Συνήθως είναι σε υψηλή κατάσταση.
Η έξοδος του αισθητήρα συνδέεται με ένα χαμηλοπερατό φίλτρο για την εξάλειψη της εξασθένησης που προκαλείται από το μεταβατικό που δημιουργείται όταν αλλάζει η κατάσταση του αισθητήρα.
Το φίλτρο χαμηλής διέλευσης αποτελείται από αντιστάσεις και πυκνωτές.
Οι τιμές επιλέχθηκαν όπως απαιτείται.
Ο πυκνωτής που χρησιμοποιείται είναι 1100nf και η αντίσταση που χρησιμοποιείται είναι περίπου 25 ohms.
Το φίλτρο χαμηλής διέλευσης εξαλείφει τις περιττές μεταβατικές συνθήκες που μπορεί να οδηγήσουν σε πρόσθετες μετρήσεις και τιμές σκουπιδιών.
Στη συνέχεια, το χαμηλοπερατό φίλτρο εξέρχεται μέσω του πυκνωτή στον ψηφιακό ακροδέκτη εισόδου του μικροελεγκτή stm.
Το άλλο μέρος είναι ο κινητήρας που ελέγχεται από pwm που παρέχεται από τον μικροελεγκτή stm.
Αυτή η ρύθμιση παρέχεται με ηλεκτρική μόνωση με χρήση του οπτικού συζεύκτη ic.
Ο οπτικός συζεύκτης περιλαμβάνει ένα led που εκπέμπει φως μέσα στο πακέτο ic και όταν δίνεται υψηλός παλμός στον ακροδέκτη εισόδου, βραχυκύκλωσε τον ακροδέκτη εξόδου.
Το τερματικό εισόδου δίνει pwm μέσω μιας αντίστασης που περιορίζει το ρεύμα του led που είναι συνδεδεμένο στον οπτικό συζεύκτη.
Μια πτυσσόμενη αντίσταση συνδέεται στην έξοδο έτσι ώστε όταν ο ακροδέκτης βραχυκυκλώνεται, η τάση να δημιουργείται στην πτυσσόμενη αντίσταση και η ακίδα που συνδέεται με τον ακροδέκτη της αντίστασης να λαμβάνει υψηλή κατάσταση.
Η έξοδος του φωτοηλεκτρικού συζεύκτη συνδέεται με το IN1 του ic του οδηγού κινητήρα που διατηρεί το ύψος του πείρου ενεργοποίησης.
Όταν ο κύκλος λειτουργίας pwm αλλάζει στην είσοδο του οπτικού συζεύκτη, η ακίδα του οδηγού κινητήρα αλλάζει τον κινητήρα και ελέγχει την ταχύτητα του κινητήρα.
Μετά το pwm που παρέχεται στον κινητήρα, ο οδηγός κινητήρα παρέχει συνήθως τάση 12 βολτ.
Στη συνέχεια, ο οδηγός κινητήρα επιτρέπει στον κινητήρα να λειτουργήσει.
Ας παρουσιάσουμε τον αλγόριθμο που χρησιμοποιήσαμε στην υλοποίηση αυτού του έργου ρύθμισης ταχύτητας κινητήρα.
Το pwm του κινητήρα παρέχεται από ένα μόνο χρονόμετρο.
Η διαμόρφωση του χρονοδιακόπτη γίνεται και ρυθμίζεται να παρέχει pwm.
Όταν ο κινητήρας ξεκινά, περιστρέφει τη σχισμή που είναι προσαρτημένη στον άξονα του κινητήρα.
Η σχισμή διέρχεται από την κοιλότητα του αισθητήρα και παράγει χαμηλό παλμό.
Σε χαμηλούς παλμούς, ο κωδικός ξεκινά και περιμένει να μετακινηθεί η σχισμή.
Μόλις εξαφανιστεί η σχισμή, ο αισθητήρας παρέχει υψηλή κατάσταση και ο χρονοδιακόπτης αρχίζει να μετράει.
Το χρονόμετρο μας δίνει το χρόνο μεταξύ των δύο σχισμών.
Τώρα, όταν εμφανίζεται ένας άλλος χαμηλός παλμός, η εντολή IF εκτελείται ξανά, περιμένοντας την επόμενη ανερχόμενη άκρη και σταματώντας τον μετρητή.
Αφού υπολογίσετε την ταχύτητα, υπολογίστε τη διαφορά μεταξύ της ταχύτητας και της πραγματικής τιμής αναφοράς και δώστε το pid.
Το Pid υπολογίζει την τιμή του κύκλου λειτουργίας που φτάνει την τιμή αναφοράς σε μια δεδομένη στιγμή.
Αυτή η τιμή παρέχεται στο CCR (
Συγκριτικός καταχωρητής)
Ανάλογα με το σφάλμα, η ταχύτητα του χρονοδιακόπτη μειώνεται ή αυξάνεται.
Ο κώδικας Atollic Truestudio έχει εφαρμοστεί.
Το STM studio ενδέχεται να χρειαστεί να εγκατασταθεί για εντοπισμό σφαλμάτων.
Εισαγάγετε το έργο στο STM studio και εισαγάγετε τις μεταβλητές που θέλετε να προβάλετε.
Η μικρή αλλαγή είναι στο 2017-11-4xx.
Αλλάξτε τη συχνότητα ρολογιού με ακρίβεια σε ένα αρχείο h στα 168 MHz.
Το απόσπασμα κώδικα παρέχεται παραπάνω.
Το συμπέρασμα είναι ότι η ταχύτητα του κινητήρα ελέγχεται χρησιμοποιώντας PID.
Ωστόσο, η καμπύλη δεν είναι ακριβώς μια ομαλή γραμμή.
Υπάρχουν πολλοί λόγοι για αυτό: αν και ο αισθητήρας που είναι συνδεδεμένος στο φίλτρο χαμηλής διέλευσης εξακολουθεί να παρέχει ορισμένα ελαττώματα, αυτά οφείλονται σε ορισμένους αναπόφευκτους λόγους για μη γραμμικές αντιστάσεις και αναλογικές ηλεκτρονικές συσκευές, ο κινητήρας δεν μπορεί να περιστρέφεται ομαλά σε μικρή τάση ή pwm.
Παρέχει μαλάκες που μπορεί να αναγκάσουν το σύστημα να εισαγάγει κάποια λανθασμένη τιμή.
Λόγω του jitter, ο αισθητήρας μπορεί να χάσει κάποια σχισμή που παρέχει υψηλότερη τιμή και ο κύριος λόγος για ένα άλλο σφάλμα μπορεί να είναι η συχνότητα του βασικού ρολογιού του stm.
Το ρολόι πυρήνα του Stm είναι 168 MHz.
Αν και αυτό το πρόβλημα αντιμετωπίστηκε σε αυτό το έργο, υπάρχει μια ολιστική ιδέα αυτού του μοντέλου που δεν παρέχει τόσο υψηλή συχνότητα.
Η ταχύτητα ανοιχτού βρόχου παρέχει μια πολύ ομαλή γραμμή με λίγες μόνο απροσδόκητες τιμές.
Το PID λειτουργεί επίσης και παρέχει πολύ χαμηλό χρόνο σταθερότητας κινητήρα.
Το PID του κινητήρα δοκιμάστηκε σε διάφορες τάσεις που διατήρησαν σταθερή την ταχύτητα αναφοράς.
Η αλλαγή τάσης δεν αλλάζει την ταχύτητα του κινητήρα, υποδεικνύοντας ότι το PID λειτουργεί.
Ακολουθούν ορισμένα τμήματα της τελικής εξόδου του PID. α)
Κλειστός βρόχος @ 110 rpmb)
Κλειστός βρόχος @ 120 rpmΑυτό το έργο δεν θα μπορούσε να ολοκληρωθεί χωρίς τη βοήθεια των μελών της ομάδας μου.
Θέλω να τους ευχαριστήσω.
Σας ευχαριστούμε που παρακολουθήσατε αυτό το έργο.
Ελπίζω να σας βοηθήσω.
Ανυπομονείτε για περισσότερα.
Συνέχισε να ευλογείς πριν από αυτό :)
