Γεια σε όλους, είμαι ο Tahir Ul Haq από ένα άλλο έργο.
Αυτή τη φορά ήταν η ώρα να κάνουμε MC που χρησιμοποιήθηκε μέχρι το 2017-11-407.
Αυτό είναι το τέλος του μεσοπρόθεσμου προγράμματος.
Ελπίζω να σας αρέσει.
Απαιτεί πολλές έννοιες και θεωρίες, οπότε ας το δούμε πρώτα.
Με την εμφάνιση υπολογιστών και της βιομηχανικής διαδικασίας, υπήρξε έρευνα στην ιστορία των ανθρώπων για την ανάπτυξη μεθόδων για τον επαναπροσδιορισμό της διαδικασίας και, το πιο σημαντικό, τη χρήση μηχανών για τον έλεγχο της αυτόνομης διαδικασίας.
Ο στόχος είναι να μειωθεί η συμμετοχή του ανθρώπου σε αυτές τις διαδικασίες, μειώνοντας έτσι τα σφάλματα σε αυτές τις διαδικασίες.
Ως εκ τούτου, το πεδίο του \ 'Engineering System Engineering \' δημιουργήθηκε.
Η μηχανική του συστήματος ελέγχου μπορεί να οριστεί ως η χρήση διαφόρων μεθόδων για τον έλεγχο της εργασίας της διαδικασίας ή τη διατήρηση ενός σταθερού και προτιμώμενου περιβάλλοντος, είτε χειροκίνητου είτε αυτόματου.
Ένα απλό παράδειγμα είναι να ελέγξετε τη θερμοκρασία του δωματίου.
Ο χειροκίνητος έλεγχος αναφέρεται στην παρουσία ενός ατόμου που ελέγχει τις τρέχουσες συνθήκες επί τόπου (αισθητήρα)
, με προσδοκίες (επεξεργασία)
και λαμβάνει τα κατάλληλα μέτρα για να αποκτήσει την επιθυμητή τιμή (ενεργοποιητής).
Το πρόβλημα με αυτή την προσέγγιση είναι ότι δεν είναι πολύ αξιόπιστο, επειδή κάποιος είναι επιρρεπής σε σφάλμα 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 ταχύτερη από την απαιτούμενη ταχύτητα και μερικές φορές μπορεί να είναι αργή.
Η λύση αυτού του προβλήματος είναι να χρησιμοποιήσετε έναν μικροελεγκτή για τον έλεγχο του συστήματος.
Σύμφωνα με τη δεδομένη προδιαγραφή, ο μικροελεγκτής προγραμματίζεται να ελέγχει τη διαδικασία σύνδεσης στο κύκλωμα (
συζητήστε αργότερα)
την τιμή ή την κατάσταση, ελέγχοντας έτσι τη διαδικασία διατήρησης της επιθυμητής τιμής.
Το όφελος αυτής της διαδικασίας είναι ότι δεν υπάρχει ανάγκη για ανθρώπινη παρέμβαση σε αυτή τη διαδικασία.
Επιπλέον, η ταχύτητα αυτής της διαδικασίας είναι συνεπής.
Πριν προχωρήσουμε, είναι ζωτικής σημασίας να προσδιοριστούν οι διάφοροι όροι σε αυτό το σημείο: Έλεγχος ανάδρασης: Σε αυτό το σύστημα, η είσοδος σε ορισμένο χρονικό διάστημα εξαρτάται από μία ή περισσότερες μεταβλητές, συμπεριλαμβανομένης της εξόδου του συστήματος.
Αρνητική ανατροφοδότηση: Σε αυτό το σύστημα, αναφορά (είσοδος)
ως ανάδραση, το σφάλμα αφαιρείται και η φάση της εισόδου είναι 180 μοίρες.
Θετική ανατροφοδότηση: Σε αυτό το σύστημα,
προστίθενται σφάλματα αναφοράς (εισόδου) όταν η ανατροφοδότηση και η είσοδος βρίσκονται σε φάση.
Σήμα σφάλματος: Η διαφορά μεταξύ της επιθυμητής εξόδου και της πραγματικής εξόδου.
Αισθητήρας: Μια συσκευή που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση ενός ορισμένου αριθμού συσκευών σε ένα κύκλωμα.
Συνήθως τοποθετείται στην έξοδο ή οπουδήποτε θέλουμε να κάνουμε κάποιες μετρήσεις.
Επεξεργαστής: Μέρος του συστήματος ελέγχου που υποβάλλεται σε επεξεργασία με βάση τους αλγόριθμους προγραμματισμού.
Παίρνει κάποια εισροή 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: Ένα σύστημα με έναν ή περισσότερους βρόχους ανατροφοδότησης.
Ανοικτό σύστημα βρόχου: Δεν υπάρχει σύστημα για βρόχο ανάδρασης.
Χρόνος αύξησης: Ο χρόνος που απαιτείται για να αυξηθεί η έξοδος από το 10% του μέγιστου εύρους του σήματος στο 90%.
Χρόνος πτώσης: Ο χρόνος που απαιτείται για να μειωθεί η έξοδος από 90% σε 10%.
Η υπέρβαση της υπέρβασης της κορυφής: Η υπέρβαση της κορυφής είναι η ποσότητα παραγωγής που υπερβαίνει την τιμή σταθερής κατάστασης (
κανονική κατά τη διάρκεια της μεταβατικής απόκρισης του συστήματος).
Σταθερός χρόνος: ο χρόνος που απαιτείται για την έξοδο να φτάσει σε μια σταθερή κατάσταση.
Σφάλμα σταθερής κατάστασης: Η διαφορά μεταξύ της πραγματικής εξόδου και της αναμενόμενης εξόδου μόλις φτάσει το σύστημα σταθερής κατάστασης. Η παραπάνω εικόνα δείχνει μια πολύ απλοποιημένη έκδοση του συστήματος ελέγχου.
Ο μικροελεγκτής είναι ο πυρήνας οποιουδήποτε συστήματος ελέγχου.
Αυτό είναι ένα πολύ σημαντικό στοιχείο, οπότε θα πρέπει να επιλεγεί προσεκτικά σύμφωνα με τις απαιτήσεις του συστήματος.
Ο μικροελεγκτής λαμβάνει εισροή από τον χρήστη.
Αυτή η είσοδος ορίζει τις συνθήκες που απαιτούνται για το σύστημα.
Ο μικροελεγκτής λαμβάνει επίσης εισροή από τον αισθητήρα.
Ο αισθητήρας συνδέεται με την έξοδο και οι πληροφορίες του τροφοδοτούνται πίσω στην είσοδο.
Αυτή η είσοδος μπορεί επίσης να ονομαστεί αρνητική ανατροφοδότηση.
Η αρνητική ανατροφοδότηση εξηγήθηκε νωρίτερα.
Με βάση τον προγραμματισμό του, ο μικροεπεξεργαστής εκτελεί διάφορους υπολογισμούς και εξόδους στον ενεργοποιητή.
Το εργοστάσιο ελέγχου ενεργοποιητή που βασίζεται στην έξοδο προσπαθεί να διατηρήσει αυτές τις συνθήκες.
Ένα παράδειγμα μπορεί να είναι ο οδηγός του κινητήρα που οδηγεί τον κινητήρα, όπου ο οδηγός του 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 τον τροφοδοτεί πίσω στον μικρο -ελεγκτή.
Ο μικροελεγκτής συγκρίνεται και πάλι 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 DC)
Χειροκίνητος έλεγχος τάσης: Σε βιομηχανικές εφαρμογές, ο μηχανισμός ελέγχου ταχύτητας του κινητήρα DC είναι κρίσιμος.
Μερικές φορές μπορεί να χρειαζόμαστε ταχύτητες υψηλότερες ή χαμηλότερες από το κανονικό.
Επομένως, χρειαζόμαστε μια αποτελεσματική μέθοδο ελέγχου ταχύτητας.
Ο έλεγχος της τάσης τροφοδοσίας είναι μία από τις απλούστερες μεθόδους ελέγχου ταχύτητας.
Μπορούμε να αλλάξουμε την τάση για να αλλάξουμε την ταχύτητα. β)
Ελέγξτε το PWM χρησιμοποιώντας το PID: Ένας άλλος πιο αποτελεσματικός τρόπος είναι να χρησιμοποιήσετε έναν μικροελεγκτή.
Ο κινητήρας DC συνδέεται με τον μικρο ελεγκτή μέσω του οδηγού του κινητήρα.
Ο οδηγός του κινητήρα είναι μια είσοδος PWM (
διαμόρφωση πλάτους παλμών) IC
από τον μικρο -ελεγκτή και έξοδο 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 πρώτα να εξηγηθεί.
Αποτελείται από συνεχείς παλμούς για ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα.
Η χρονική περίοδος είναι ο χρόνος που δαπανάται από ένα σημείο που κινείται σε απόσταση ίση με ένα μήκος κύματος.
Αυτοί οι παλμοί μπορούν να έχουν μόνο δυαδικές τιμές (υψηλές ή χαμηλές).
Έχουμε επίσης δύο άλλες ποσότητες, το πλάτος παλμού και τον κύκλο λειτουργίας.
Το πλάτος του παλμού είναι η εποχή που η έξοδος PWM είναι υψηλή.
Ο κύκλος λειτουργίας είναι το ποσοστό του πλάτους παλμού στην χρονική περίοδο.
Για το υπόλοιπο χρονικό διάστημα, η έξοδος είναι χαμηλή.
Ο κύκλος λειτουργίας ελέγχει άμεσα την ταχύτητα του κινητήρα.
Εάν ο κινητήρας DC παρέχει θετική τάση εντός μιας ορισμένης χρονικής περιόδου, 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 του παλμού.
Με την αλλαγή του κύκλου λειτουργίας του κινητήρα DC, 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 ανομοιόμορφη ταχύτητα.
Επομένως, η πρώτη μέθοδος είναι ανεπιθύμητη.
Λύση: Χρησιμοποιούμε τη δεύτερη μέθοδο για τον έλεγχο της ταχύτητας.
Χρησιμοποιούμε τον αλγόριθμο PID για να συμπληρώσουμε τη δεύτερη μέθοδο.
Το PID αντιπροσωπεύει το αναλογικό ολοκληρωμένο παράγωγο.
Στον αλγόριθμο PID, η τρέχουσα ταχύτητα του κινητήρα μετράται και συγκρίνεται με την επιθυμητή ταχύτητα.
Αυτό το σφάλμα χρησιμοποιείται για σύνθετους υπολογισμούς για να αλλάξετε τον κύκλο λειτουργίας του κινητήρα σύμφωνα 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 προσαρμογή δεν γίνεται μέχρι να επιτευχθεί η καλύτερη ταχύτητα.
Ελέγξτε συνεχώς και ελέγχετε αυτήν την ταχύτητα.
Ακολουθούν τα συστατικά του συστήματος που χρησιμοποιούνται σε αυτό το έργο και μια σύντομη εισαγωγή στις λεπτομέρειες κάθε στοιχείου.
STM 32F407: Μικροελεγκτής που σχεδιάστηκε από το ST Micro-Dection.
Λειτουργεί στον φλοιό του βραχίονα. M Αρχιτεκτονική.
Οδηγεί την οικογένειά του με υψηλή συχνότητα ρολογιού 168 MHz.
Οδηγός κινητήρα L298N: Αυτό το IC χρησιμοποιείται για την εκτέλεση του κινητήρα.
Έχει δύο εξωτερικές εισόδους.
Ένα από τον μικρο -ελεγκτή.
Ο μικροελεγκτής παρέχει ένα σήμα PWM για αυτό.
Η ταχύτητα του κινητήρα μπορεί να ρυθμιστεί ρυθμίζοντας το πλάτος του παλμού.
Η δεύτερη είσοδος είναι η πηγή τάσης που απαιτείται για την οδήγηση του κινητήρα.
DC Motor: Ο κινητήρας DC εκτελείται στην τροφοδοσία DC.
Σε αυτό το πείραμα, ο κινητήρας DC λειτουργεί χρησιμοποιώντας φωτοηλεκτρική σύζευξη συνδεδεμένη με τον οδηγό του κινητήρα.
Αισθητήρας υπέρυθρης ακτινοβολίας: Ο αισθητήρας υπέρυθρης ακτινοβολίας είναι στην πραγματικότητα ένας πομποδέκτης υπερύθρων.
Στέλνει και λαμβάνει κύματα υπέρυθρων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκτέλεση διαφόρων εργασιών.
IR Encoder Optical Coupler 4N35: Ο οπτικός ζεύκτης 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 παίρνει το σήμα, το ρεύμα ρέει στο τμήμα υψηλής τάσης.
Το σύστημα είναι ένα σύστημα ελέγχου ταχύτητας.
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το σύστημα εφαρμόζεται χρησιμοποιώντας PID αναλογικών ολοκληρωμένων και παραγώγων.
Το σύστημα ελέγχου ταχύτητας έχει τα παραπάνω εξαρτήματα.
Το πρώτο μέρος είναι ο αισθητήρας ταχύτητας.
Ο αισθητήρας ταχύτητας είναι ένας κύκλος υπέρυθρης πομπού και δέκτη.
Όταν το στερεό διέρχεται από τη σχισμή σχήματος U, ο αισθητήρας εισέρχεται σε χαμηλή κατάσταση.
Κανονικά είναι σε υψηλό κράτος.
Η έξοδος του αισθητήρα συνδέεται με ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης για την εξάλειψη της εξασθένησης που προκαλείται από το παροδικό που παράγεται 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 παροδικές συνθήκες που μπορεί να οδηγήσουν σε πρόσθετες μετρήσεις και τιμές απορριμμάτων.
Το φίλτρο χαμηλής διέλευσης εξάγεται στη συνέχεια μέσω του πυκνωτή στον ψηφιακό πείρο εισόδου του μικροελεγκτή STM.
Το άλλο μέρος είναι ο κινητήρας που ελέγχεται από το PWM που παρέχεται από τον STM Micro-Controller.
Αυτή η ρύθμιση έχει εφοδιαστεί με ηλεκτρική απομόνωση χρησιμοποιώντας το οπτικό συζεύκτη IC.
Ο οπτικός ζεύκτης περιλαμβάνει μια λυχνία LED που εκπέμπει φως μέσα στο πακέτο IC και όταν δίνεται ένας υψηλός παλμός στο ακροδέκτη εισόδου, βραχυκυκλωμένος ο ακροδέκτης εξόδου.
Ο ακροδέκτης εισόδου δίνει PWM μέσω μιας αντίστασης που περιορίζει το ρεύμα του LED που συνδέεται με τον οπτικό ζεύκτη.
Μια αναπτυσσόμενη αντίσταση συνδέεται στην έξοδο, έτσι ώστε όταν το τερματικό είναι βραχυκυκλωμένο, η τάση παράγεται στην αναπτυσσόμενη αντίσταση και ο πείρος που συνδέεται με τον τερματικό στην αντίσταση λαμβάνει υψηλό κράτος.
Η έξοδος του φωτοηλεκτρικού ζεύκτη συνδέεται με το IN του οδηγού κινητήρα IC που διατηρεί το ύψος του ακροδέκτη ενεργοποίησης.
Όταν ο κύκλος λειτουργίας PWM αλλάζει στην είσοδο οπτικού ζεύκτη, ο ακροδέκτης του οδηγού του κινητήρα μετατρέπει τον κινητήρα και ελέγχει την ταχύτητα του κινητήρα.
Μετά το PWM που παρέχεται στον κινητήρα, ο οδηγός του κινητήρα παρέχει συνήθως τάση 12 βολτ.
Στη συνέχεια, ο οδηγός του κινητήρα επιτρέπει στον κινητήρα να λειτουργεί.
Ας εισαγάγουμε τον αλγόριθμο που χρησιμοποιήσαμε στην εφαρμογή αυτού του έργου ρύθμισης ταχύτητας κινητήρα.
Το PWM του κινητήρα παρέχεται από ένα μόνο χρονοδιακόπτη.
Η διαμόρφωση του χρονοδιακόπτη γίνεται και έχει οριστεί για την παροχή PWM.
Όταν ξεκινά ο κινητήρας, περιστρέφει τη σχισμή που συνδέεται με τον άξονα του κινητήρα.
Η σχισμή διέρχεται από την κοιλότητα του αισθητήρα και παράγει χαμηλό παλμό.
Σε χαμηλά παλμούς, ο κώδικας ξεκινά και περιμένει να μετακινηθεί η σχισμή.
Μόλις εξαφανιστεί η σχισμή, ο αισθητήρας παρέχει υψηλό κράτος και ο χρονοδιακόπτης αρχίζει να μετράει.
Ο χρονομετρητής μας δίνει το χρόνο μεταξύ των δύο σχισμών.
Τώρα, όταν εμφανίζεται ένας άλλος χαμηλός παλμός, η δήλωση IF εκτελεί ξανά, περιμένοντας την επόμενη άνοδο και σταματώντας τον πάγκο.
Μετά τον υπολογισμό της ταχύτητας, 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 στην τιμή αναφοράς σε μια δεδομένη στιγμή.
Αυτή η τιμή παρέχεται στο CCR (
μητρώο σύγκρισης)
ανάλογα με το σφάλμα, η ταχύτητα του χρονοδιακόπτη μειώνεται ή αυξάνεται.
Έχει εφαρμοστεί ο κώδικας Atollic Truestudio.
Το STM Studio μπορεί να χρειαστεί να εγκατασταθεί για εντοπισμό σφαλμάτων.
Εισαγάγετε το έργο στο STM Studio και εισαγάγετε τις μεταβλητές που θέλετε να δείτε.
Η ελαφρά αλλαγή είναι στο 2017-11-4xx.
Αλλάξτε τη συχνότητα ρολογιού ακριβώς σε ένα αρχείο Η στα 168 MHz.
Το απόσπασμα κώδικα έχει παρασχεθεί 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 συνδέεται με το φίλτρο χαμηλής διέλευσης εξακολουθεί να παρέχει ορισμένα ελαττώματα, αυτά οφείλονται σε ορισμένους αναπόφευκτες 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 προκαλέσουν 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 ρολογιού πυρήνα του STM.
Το ρολόι πυρήνα του STM είναι 168 MHz.
Αν και αυτό το πρόβλημα αντιμετωπίστηκε σε αυτό το έργο, υπάρχει μια ολιστική έννοια αυτού του μοντέλου που δεν παρέχει μια τέτοια υψηλή συχνότητα.
Η ταχύτητα ανοιχτού βρόχου παρέχει μια πολύ ομαλή γραμμή με μερικές μόνο απροσδόκητες τιμές.
Το PID λειτουργεί επίσης και παρέχει πολύ χαμηλό χρόνο σταθερότητας κινητήρα.
Το PID του κινητήρα δοκιμάστηκε σε διάφορες τάσεις που κράτησαν τη σταθερά ταχύτητας αναφοράς.
Η αλλαγή τάσης δεν αλλάζει την ταχύτητα του κινητήρα, υποδεικνύοντας ότι το PID λειτουργεί.
Εδώ είναι μερικά τμήματα της τελικής παραγωγής του PID. α)
Κλειστός βρόχος @ 110 rpmb)
Κλειστός βρόχος @ 120 rpmThis Project 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.
Ανυπομονώ για περισσότερα.
Κρατήστε την ευλογία πριν από αυτό :)
