שלום לכולם, אני טהיר אול חאק מפרויקט אחר.
הפעם זה היה הזמן לעשות MC ששימש 2017-11-407.
זה סוף התוכנית האמצעית.
מקווה שאתה אוהב את זה.
זה דורש הרבה מושגים ותיאוריות, אז בואו להביט בזה קודם.
עם הופעת המחשבים והתהליך המתועש, נערכו מחקר בהיסטוריה של בני אדם לפיתוח שיטות להגדרת התהליך מחדש, וחשוב מכך, להשתמש במכונות כדי לשלוט בתהליך באופן אוטונומי.
המטרה היא להפחית את ההשתתפות האנושית בתהליכים אלה, ובכך להפחית שגיאות בתהליכים אלה.
לפיכך, שדה 'הנדסת מערכת בקרה \' התנהג.
ניתן להגדיר הנדסת מערכות בקרה כשימוש בשיטות שונות לבקרת עבודת התהליך או תחזוקה של סביבה קבועה ומועדפת, בין אם ידנית או אוטומטית.
דוגמה פשוטה היא לשלוט בטמפרטורת החדר.
בקרה ידנית מתייחסת לנוכחותו של אדם הבודק את התנאים הנוכחיים באתר (חיישן)
, עם ציפיות (עיבוד)
ולנקוט בפעולה מתאימה כדי להשיג את הערך הרצוי (מפעיל).
הבעיה בגישה זו היא שהיא אינה אמינה במיוחד מכיוון שאדם נוטה לטעות או לרשלנות בעבודה.
בנוסף, בעיה נוספת היא ששיעור התהליך שהמפעיל מתחיל אינו תמיד אחיד, מה שאומר שלפעמים הוא עשוי להיות מהיר יותר מהמהירות הנדרשת, ולפעמים זה עלול להיות איטי.
הפיתרון לבעיה זו הוא להשתמש בבקר מיקרו כדי לשלוט במערכת.
על פי המפרט הנתון, בקר המיקרו מתוכנת לשלוט בתהליך החיבור במעגל (
דנו בהמשך)
על הערך או המצב של, ובכך לשלוט בתהליך לשמירה על הערך הרצוי.
היתרון בתהליך זה הוא שאין צורך בהתערבות אנושית בתהליך זה.
בנוסף, המהירות של תהליך זה עקבית.
לפני שנמשיך, חשוב לקבוע את המונחים השונים בנקודה זו: בקרת משוב: במערכת זו, הקלט בזמן מסוים תלוי במשתנה אחד או יותר, כולל פלט המערכת.
משוב שלילי: במערכת זו, הפניה (קלט)
כמשוב, השגיאה מופחתת ושלב הקלט הוא 180 מעלות.
משוב חיובי: במערכת זו
מתווספות שגיאות הפניה (קלט) כאשר משוב והקלט נמצאים בשלב.
אות שגיאה: ההבדל בין הפלט הרצוי לפלט בפועל.
חיישן: מכשיר המשמש לאיתור מספר מסוים של מכשירים במעגל.
בדרך כלל הוא ממוקם בפלט או בכל מקום שנרצה לבצע כמה מדידות.
מעבד: חלק ממערכת הבקרה המעובדת על בסיס אלגוריתמי תכנות.
זה לוקח קצת קלט ומפיק פלט כלשהו.
מפעיל: במערכת הבקרה, המפעיל משמש לביצוע אירועים המבוססים על האות שנוצר על ידי בקר המיקרו כדי להשפיע על הפלט.
מערכת לולאה סגורה: מערכת עם לולאות משוב אחת או יותר.
מערכת לולאה פתוחה: אין מערכת לולאת משוב.
זמן עלייה: הזמן הדרוש לתפוקה לעלות מ -10% מהמשרעת המרבית של האות ל 90%.
זמן ירידה: הזמן הנדרש לתפוקה יירד מ 90% ל -10%.
שיא יתר על המידה: שיא יתר על המידה הוא כמות התפוקה העולה על ערך המצב היציב שלה (
רגיל במהלך התגובה החולפת של המערכת).
זמן יציב: הזמן הנדרש לפלט להגיע למצב יציב.
שגיאה במצב יציב: ההבדל בין הפלט בפועל לפלט הצפוי ברגע שהמערכת תגיע למצב יציב. התמונה למעלה מציגה גרסה מפושטת מאוד של מערכת הבקרה.
בקר המיקרו הוא הליבה של כל מערכת בקרה.
זהו רכיב חשוב מאוד, ולכן יש לבחור בזהירות בהתאם לדרישות המערכת.
בקר המיקרו מקבל קלט מהמשתמש.
קלט זה מגדיר את התנאים הנדרשים למערכת.
בקר המיקרו מקבל גם קלט מהחיישן.
החיישן מחובר לפלט והמידע שלו מוזן חזרה לקלט.
ניתן לקרוא לקלט זה משוב שלילי.
משוב שלילי הוסבר קודם לכן.
בהתבסס על תכנותו, המעבד מיקרו מבצע חישובים ותפוקות שונות למפעיל.
מפעל בקרת המפעילים מבוסס הפלט מנסה לשמור על תנאים אלה.
דוגמה עשויה להיות הנהג המנוע המניע את המנוע, שם הנהג המנוע הוא הנהג והמנוע הוא המפעל.
לכן המנוע מסתובב במהירות נתונה.
החיישן המחובר קורא את מצב המפעל הנוכחי ומזין אותו בחזרה לבקר המיקרו.
בקר המיקרו משווה שוב ומחושב, ולכן הלולאה חוזרת על עצמה.
התהליך חוזר ואינסוף, ובקר המיקרו יכול לשמור על התנאים הרצויים.
להלן שתי דרכים עיקריות לשלוט במהירות של מנוע DC)
בקרת מתח ידנית: ביישומים תעשייתיים, מנגנון בקרת המהירות של מנוע DC הוא קריטי.
לפעמים אנו עשויים להזדקק למהירויות גבוהות או נמוכות מהרגיל.
לכן אנו זקוקים לשיטת בקרת מהירות יעילה.
שליטת מתח האספקה היא אחת משיטות בקרת המהירות הפשוטות ביותר.
אנו יכולים לשנות את המתח כדי לשנות את המהירות. ב)
שליטה ב- PWM באמצעות PID: דרך יעילה נוספת היא להשתמש בבקר מיקרו.
מנוע DC מחובר לבקר המיקרו דרך מנהל ההתקן.
מנהל ההתקן המנוע הוא IC המקבל קלט PWM (
מודולציה של רוחב דופק)
מבקר המיקרו ופלט למנוע DC על פי הקלט. איור 1.
2: פרק 1 של אות PWM.
מבוא 3 בהתחשב באות PWM, ניתן להסביר תחילה את פעולת PWM.
זה מורכב מפולסים רציפים לפרק זמן מסוים.
תקופת הזמן היא הזמן שהוקדש לנקודה לנוע במרחק שווה לאורך גל.
קטניות אלה יכולות להיות בעלות ערכים בינאריים בלבד (גבוהים או נמוכים).
יש לנו גם שני כמויות אחרות, רוחב הדופק ומחזור החובה.
רוחב הדופק הוא הזמן בו פלט ה- PWM גבוה.
מחזור החובה הוא אחוז רוחב הדופק לתקופת הזמן.
בשאר תקופת הזמן, התפוקה נמוכה.
מחזור החובה שולט ישירות על מהירות המנוע.
אם מנוע DC מספק מתח חיובי בפרק זמן מסוים, הוא ינוע במהירות מסוימת.
אם מתן מתח חיובי לפרק זמן ארוך יותר, המהירות תהיה גדולה יותר.
לכן ניתן לשנות את מחזור החובה של PWM על ידי שינוי רוחב הדופק.
על ידי שינוי מחזור החובה של מנוע DC, ניתן לשנות את מהירות המנוע.
בקרת מהירות לבעיות מוטוריות של DC: הבעיה בשיטת בקרת המהירות הראשונה היא שהמתח עשוי להשתנות לאורך זמן.
שינויים אלה פירושו מהירות לא אחידה.
לכן השיטה הראשונה אינה רצויה.
הפיתרון: אנו משתמשים בשיטה השנייה כדי לשלוט על המהירות.
אנו משתמשים באלגוריתם PID כדי להוסיף את השיטה השנייה.
PID מייצג את הנגזרת האינטגרלית היחסית.
באלגוריתם ה- PID, המהירות הנוכחית של המנוע נמדדת ומשווה למהירות הרצויה.
שגיאה זו משמשת לחישובים מורכבים לשינוי מחזור התפקיד של המנוע בהתאם לזמן.
יש תהליך זה בכל מחזור.
אם המהירות עולה על המהירות הרצויה, מחזור החובה מצטמצם ומחזור התפקיד עולה אם המהירות נמוכה מהמהירות הרצויה.
התאמה זו לא נעשית עד שתגיע למהירות הטובה ביותר.
בדוק ושולט כל הזמן במהירות זו.
להלן רכיבי המערכת המשמשים בפרויקט זה והקדמה קצרה לפרטי כל רכיב.
STM 32F407: בקר מיקרו שתוכנן על ידי ST Micro Secure.
זה עובד על קליפת הזרוע. M אדריכלות.
זה מוביל את משפחתה בתדר שעון גבוה של 168 מגהרץ.
נהג מנוע L298N: IC זה משמש להפעלת המנוע.
יש לו שתי כניסות חיצוניות.
אחד מבקר המיקרו.
בקר המיקרו מספק לו אות PWM.
ניתן לכוונן את מהירות המנוע על ידי התאמת רוחב הדופק.
הקלט השני שלו הוא מקור המתח הדרוש להנעת המנוע.
מנוע DC: מנוע DC פועל באספקת החשמל של DC.
בניסוי זה, מנוע DC מופעל באמצעות צימוד פוטו -אלקטרוני המחובר לנהג המנוע.
חיישן אינפרא אדום: חיישן האינפרא אדום הוא למעשה משדר אינפרא אדום.
הוא שולח ומקבל גלים אינפרא אדום שניתן להשתמש בהם לביצוע משימות שונות.
מקודד IR מצמד אופטי 4N35: מצמד אופטי הוא מכשיר המשמש לבידוד החלק המתח הנמוך של המעגל וחלק המתח הגבוה.
כפי שהשם מרמז, זה עובד על בסיס אור.
כאשר החלק המתח הנמוך מקבל את האות, הזרם זורם בחלק המתח הגבוה.
המערכת היא מערכת בקרת מהירות.
כאמור, המערכת מיושמת באמצעות PID של אינטגרליות ונגזרת פרופורציונאלית.
למערכת בקרת המהירות יש את הרכיבים לעיל.
החלק הראשון הוא חיישן המהירות.
חיישן המהירות הוא משדר אינפרא אדום ומעגל מקלט.
כאשר המוצק עובר דרך החריץ בצורת U, החיישן נכנס למצב נמוך.
בדרך כלל זה במצב גבוה.
תפוקת החיישן מחוברת למסנן מעבר נמוך כדי לבטל את ההנחתה הנגרמת על ידי החולף שנוצר כאשר מצב החיישן משתנה.
מסנן המעבר הנמוך מורכב מנגדים וקבלים.
הערכים נבחרו כנדרש.
הקבל המשמש הוא 1100NF וההתנגדות המשמשת היא בערך 25 אוהם.
המסנן הנמוך-מעבר מבטל תנאים חולפים מיותרים העלולים לגרום לקריאות נוספות וערכי זבל.
לאחר מכן פונק המסנן הנמוך-מעבר נמוך דרך הקבל אל הסיכה הדיגיטלית הקלט של בקר המיקרו STM.
החלק האחר הוא המנוע הנשלט על ידי PWM המסופק על ידי STM Micro Controller.
הגדרה זו סופקה עם בידוד חשמלי באמצעות מצמד האופטי IC.
המצמד האופטי כולל LED הפולט אור בתוך חבילת ה- IC, וכאשר ניתן דופק גבוה בטרמינל הקלט, הוא קצר את מסוף הפלט.
מסוף הקלט מעניק PWM דרך נגדי המגביל את זרם ה- LED המחובר למצמד האופטי.
נגד נפתח מחובר לפלט כך שכאשר הטרמינל קצר מעגל, המתח נוצר בנגד הנפתח והסיכה המחוברת למסוף בנגד מקבלת מצב גבוה.
הפלט של המצמד הפוטו -אלקטרוני מחובר ל- IN1 של מנהל ההתקן המנועי השומר על גובה ה- PIN האפשר.
כאשר מחזור החובה של PWM משתנה בכניסה של מצמד אופטי, סיכת הנהג המנוע מחליפה את המנוע ושולטת על מהירות המנוע.
לאחר ה- PWM המסופק למנוע, נהג המנוע בדרך כלל מספק מתח של 12 וולט.
לאחר מכן מנהל המנוע מאפשר למנוע לפעול.
בואו להציג את האלגוריתם בו השתמשנו ביישום פרויקט ויסות מהירות מוטורית זה.
ה- PWM של המנוע מסופק על ידי טיימר יחיד.
התצורה של הטיימר נעשית ומוגדרת לספק PWM.
כאשר המנוע מתחיל, הוא מסובב את החריץ המחובר לפיר המנוע.
החריץ עובר דרך חלל החיישן ומייצר דופק נמוך.
בפולסים נמוכים, הקוד מתחיל ומחכה שהחריץ יעבור.
ברגע שהחריץ נעלם, החיישן מספק מצב גבוה והטיימר מתחיל לספור.
הטיימר נותן לנו את הזמן בין שני החריצים.
כעת, כאשר מופיעה דופק נמוך נוסף, הצהרת ה- IF מבצעת שוב, מחכה לקצה העולה הבא ועוצרת הדלפק.
לאחר חישוב המהירות, חשב את ההבדל בין המהירות לערך ההתייחסות בפועל ותן את ה- PID.
PID מחשב את ערך מחזור החובה שמגיע לערך ההתייחסות ברגע נתון.
ערך זה מסופק ל- CCR (
פנקס השוואה)
בהתאם לשגיאה, מהירות הטיימר מופחתת או מוגברת.
קוד Truestudio אטולית יושם.
ייתכן שיהיה צורך להתקין סטודיו STM לצורך ניפוי באגים.
ייבא את הפרויקט בסטודיו STM וייבא את המשתנים שברצונך להציג.
השינוי הקל הוא ב- 2017-11-4xx.
שנה את תדר השעון במדויק לקובץ H במהירות של 168 מגהרץ.
קטע הקוד סופק לעיל.
המסקנה היא שמהירות המנוע נשלטת באמצעות PID.
עם זאת, העקומה אינה בדיוק קו חלק.
ישנן סיבות רבות לכך: למרות שהחיישן המחובר למסנן המעבר הנמוך עדיין מספק פגמים מסוימים, אלה נובעים מכמה סיבות בלתי נמנעות לנגדים לא לינאריים ומכשירים אלקטרוניים אנלוגיים, המנוע לא יכול להסתובב בצורה חלקה במתח קטן או PWM.
הוא מספק חריצים שעלולים לגרום למערכת להזין ערך שגוי כלשהו.
בגלל הריצוד, החיישן עשוי להחמיץ חריץ כלשהו המספק ערך גבוה יותר, והסיבה העיקרית לשגיאה אחרת עשויה להיות תדר שעון הליבה של ה- STM.
שעון הליבה של STM הוא 168 מגה הרץ.
אף על פי שהתייחסו לבעיה זו בפרויקט זה, יש מושג הוליסטי של מודל זה שאינו מספק תדר כה גבוה.
מהירות הלולאה הפתוחה מספקת קו חלק מאוד עם רק כמה ערכים בלתי צפויים.
ה- PID עובד גם ומספק זמן יציבות מוטורי נמוך מאוד.
ה- PID המנוע נבדק במתחים שונים ששמרו על מהירות ההתייחסות קבועה.
שינוי המתח אינו משנה את מהירות המנוע, מה שמצביע על כך שה- PID עובד.
להלן כמה קטעים מהפלט הסופי של ה- PID. א)
לולאה סגורה @ 110 סל'ד)
לא ניתן היה להשלים לולאה סגורה @ 120 סל'ד סל'ד זה ללא עזרת חברי הקבוצה שלי.
אני רוצה להודות להם.
תודה שצפית בפרויקט הזה.
מקווה לעזור לך.
אנא מצפה לעוד.
המשך לברך לפני כן :)
