Halo semua, saya Tahir ul Haq dari projek lain.
Kali ini ia adalah masa untuk melakukan MC yang digunakan oleh 2017-11-407.
Ini adalah akhir program pertengahan.
Semoga anda menyukainya.
Ia memerlukan banyak konsep dan teori, jadi biarkan terlebih dahulu melihatnya.
Dengan kemunculan komputer dan proses perindustrian, terdapat penyelidikan dalam sejarah manusia untuk membangunkan kaedah untuk mentakrifkan semula proses, dan yang lebih penting, untuk menggunakan mesin untuk mengawal proses secara autonomi.
Matlamatnya adalah untuk mengurangkan penyertaan manusia dalam proses ini, dengan itu mengurangkan kesilapan dalam proses ini.
Oleh itu, bidang \ 'Kejuruteraan Sistem Kawalan \' muncul.
Kejuruteraan sistem kawalan boleh ditakrifkan sebagai penggunaan pelbagai kaedah untuk mengawal kerja proses atau penyelenggaraan persekitaran yang tetap dan pilihan, sama ada manual atau automatik.
Satu contoh mudah adalah untuk mengawal suhu bilik.
Kawalan manual merujuk kepada kehadiran seseorang yang memeriksa keadaan semasa di tapak (sensor)
, dengan jangkaan (pemprosesan)
dan mengambil tindakan yang sesuai untuk mendapatkan nilai yang dikehendaki (penggerak).
Masalah dengan pendekatan ini adalah bahawa ia tidak begitu dipercayai kerana seseorang itu terdedah kepada kesilapan atau kecuaian di tempat kerja.
Di samping itu, satu lagi masalah adalah bahawa kadar proses penggerak bermula tidak selalu seragam, yang bermaksud bahawa kadang -kadang ia mungkin lebih cepat daripada kelajuan yang diperlukan, dan kadang -kadang ia mungkin perlahan.
Penyelesaian masalah ini adalah menggunakan pengawal mikro untuk mengawal sistem.
Menurut spesifikasi yang diberikan, pengawal mikro diprogramkan untuk mengawal proses menyambung dalam litar (
bincangkan kemudian)
nilai atau keadaan, dengan itu mengawal proses untuk mengekalkan nilai yang dikehendaki.
Manfaat proses ini adalah bahawa tidak ada keperluan untuk campur tangan manusia dalam proses ini.
Di samping itu, kelajuan proses ini konsisten.
Sebelum kita meneruskan, adalah penting untuk menentukan pelbagai istilah pada masa ini: Kawalan maklum balas: Dalam sistem ini, input pada masa tertentu bergantung pada satu atau lebih pembolehubah, termasuk output sistem.
Maklum balas negatif: Dalam sistem ini, rujukan (input)
sebagai maklum balas, ralat dikurangkan dan fasa input adalah 180 darjah.
Maklum balas positif: Dalam sistem ini, rujukan (input)
ralat ditambah apabila maklum balas dan input berada dalam fasa.
Isyarat Ralat: Perbezaan antara output yang dikehendaki dan output sebenar.
Sensor: Peranti yang digunakan untuk mengesan bilangan peranti tertentu dalam litar.
Ia biasanya diletakkan dalam output atau di mana sahaja kita mahu membuat beberapa ukuran.
Pemproses: Sebahagian daripada sistem kawalan yang diproses berdasarkan algoritma pengaturcaraan.
Ia mengambil beberapa input dan menghasilkan beberapa output.
Penggerak: Dalam sistem kawalan, penggerak digunakan untuk melakukan peristiwa berdasarkan isyarat yang dihasilkan oleh pengawal mikro untuk mempengaruhi output.
Sistem gelung tertutup: Sistem dengan satu atau lebih gelung maklum balas.
Sistem Loop Terbuka: Tiada sistem untuk gelung maklum balas.
Masa kenaikan: Masa yang diperlukan untuk output meningkat dari 10% daripada amplitud maksimum isyarat kepada 90%.
Masa drop: Masa yang diperlukan untuk output turun dari 90% hingga 10%.
Puncak overshooting: Puncak overshooting adalah jumlah output melebihi nilai keadaan mantapnya (
normal semasa tindak balas sementara sistem).
Masa yang stabil: Masa yang diperlukan untuk output mencapai keadaan yang stabil.
Kesalahan keadaan mantap: Perbezaan antara output sebenar dan output yang dijangkakan apabila sistem mencapai keadaan mantap. Gambar di atas menunjukkan versi sistem kawalan yang sangat mudah.
Pengawal mikro adalah teras mana-mana sistem kawalan.
Ini adalah komponen yang sangat penting, jadi ia harus dipilih dengan teliti mengikut keperluan sistem.
Pengawal mikro menerima input dari pengguna.
Input ini mentakrifkan syarat yang diperlukan untuk sistem.
Pengawal mikro juga menerima input dari sensor.
Sensor disambungkan ke output dan maklumatnya diberi makan kembali kepada input.
Input ini juga boleh dipanggil maklum balas negatif.
Maklum balas negatif dijelaskan sebelum ini.
Berdasarkan pengaturcaraannya, mikropemproses melakukan pelbagai pengiraan dan output kepada penggerak.
Loji kawalan penggerak berasaskan output cuba mengekalkan keadaan ini.
Contohnya ialah pemandu motor yang memandu motor, di mana pemandu motor adalah pemandu dan motor adalah kilang.
Oleh itu, motor berputar pada kelajuan tertentu.
Sensor yang disambungkan membaca status kilang semasa dan memakannya kembali kepada pengawal mikro.
Pengawal mikro dibandingkan sekali lagi dan dikira, jadi gelung diulang.
Proses ini berulang-ulang dan tidak berkesudahan, dan pengawal mikro dapat mengekalkan keadaan yang dikehendaki.
Berikut adalah dua cara utama untuk mengawal kelajuan motor DC)
Kawalan voltan manual: Dalam aplikasi perindustrian, mekanisme kawalan kelajuan motor DC adalah kritikal.
Kadang -kadang kita mungkin memerlukan kelajuan yang lebih tinggi atau lebih rendah daripada biasa.
Oleh itu, kita memerlukan kaedah kawalan kelajuan yang berkesan.
Mengawal voltan bekalan adalah salah satu kaedah kawalan kelajuan yang paling mudah.
Kita boleh menukar voltan untuk menukar kelajuan. b)
Kawalan PWM Menggunakan PID: Satu lagi cara yang lebih cekap ialah menggunakan pengawal mikro.
Motor DC disambungkan ke pengawal mikro melalui pemandu motor.
Pemandu motor adalah input PWM (
modulasi lebar nadi)
IC dari pengawal mikro dan output ke motor DC mengikut input. Rajah 1.
2: Bab 1 isyarat PWM.
Pengenalan 3 Memandangkan isyarat PWM, operasi PWM dapat dijelaskan terlebih dahulu.
Ia terdiri daripada denyutan berterusan untuk tempoh masa tertentu.
Tempoh masa adalah masa yang dibelanjakan dengan titik yang bergerak pada jarak yang sama dengan panjang gelombang.
Denyutan ini hanya boleh mempunyai nilai binari (tinggi atau rendah).
Kami juga mempunyai dua kuantiti lain, lebar nadi dan kitaran tugas.
Lebar nadi adalah masa apabila output PWM tinggi.
Kitaran tugas adalah peratusan lebar nadi ke tempoh masa.
Untuk tempoh masa yang lain, output adalah rendah.
Kitaran tugas secara langsung mengawal kelajuan motor.
Jika motor DC menyediakan voltan positif dalam tempoh tertentu, ia akan bergerak pada kelajuan tertentu.
Jika voltan positif disediakan untuk jangka masa yang lebih lama, kelajuan akan lebih besar.
Oleh itu, kitaran tugas PWM boleh diubah dengan mengubah lebar nadi.
Dengan menukar kitaran tugas motor DC, kelajuan motor boleh diubah.
Kawalan kelajuan untuk masalah motor DC: Masalah dengan kaedah kawalan kelajuan pertama ialah voltan boleh berubah dari semasa ke semasa.
Perubahan ini bermakna kelajuan yang tidak sekata.
Oleh itu, kaedah pertama tidak diingini.
Penyelesaian: Kami menggunakan kaedah kedua untuk mengawal kelajuan.
Kami menggunakan algoritma PID untuk menambah kaedah kedua.
PID mewakili derivatif integral berkadar.
Dalam algoritma PID, kelajuan semasa motor diukur dan dibandingkan dengan kelajuan yang dikehendaki.
Kesalahan ini digunakan untuk pengiraan kompleks untuk mengubah kitaran tugas motor mengikut masa.
Terdapat proses ini dalam setiap kitaran.
Jika kelajuan melebihi kelajuan yang dikehendaki, kitaran tugas dikurangkan dan kitaran tugas meningkat jika kelajuan lebih rendah daripada kelajuan yang dikehendaki.
Pelarasan ini tidak dibuat sehingga kelajuan terbaik dicapai.
Sentiasa periksa dan mengawal kelajuan ini.
Berikut adalah komponen sistem yang digunakan dalam projek ini dan pengenalan ringkas kepada butiran setiap komponen.
STM 32F407: Pengawal mikro yang direka oleh ST Micro-Section.
Ia berfungsi pada korteks lengan. M Architecture.
Ia membawa keluarganya dengan kekerapan jam yang tinggi sebanyak 168 MHz.
Pemandu Motor L298N: IC ini digunakan untuk menjalankan motor.
Ia mempunyai dua input luaran.
Satu dari pengawal mikro.
Pengawal mikro menyediakan isyarat PWM untuknya.
Kelajuan motor boleh diselaraskan dengan menyesuaikan lebar nadi.
Input kedua ialah sumber voltan yang diperlukan untuk memandu motor.
Motor DC: Motor DC berjalan pada bekalan kuasa DC.
Dalam eksperimen ini, motor DC dikendalikan menggunakan gandingan fotoelektrik yang disambungkan ke pemandu motor.
Sensor Inframerah: Sensor inframerah sebenarnya adalah transceiver inframerah.
Ia menghantar dan menerima gelombang inframerah yang boleh digunakan untuk melaksanakan pelbagai tugas.
IR Encoder Optical Coupler 4N35: Coupler optik adalah peranti yang digunakan untuk mengasingkan bahagian voltan rendah litar dan bahagian voltan tinggi.
Seperti namanya, ia berfungsi berdasarkan cahaya.
Apabila bahagian voltan rendah mendapat isyarat, aliran semasa di bahagian voltan tinggi.
Sistem ini adalah sistem kawalan kelajuan.
Seperti yang dinyatakan sebelum ini, sistem ini dilaksanakan dengan menggunakan PID integral dan derivatif berkadar.
Sistem kawalan kelajuan mempunyai komponen di atas.
Bahagian pertama adalah sensor kelajuan.
Sensor kelajuan adalah pemancar inframerah dan litar penerima.
Apabila pepejal melalui celah berbentuk U, sensor memasuki keadaan yang rendah.
Biasanya ia berada dalam keadaan yang tinggi.
Output sensor disambungkan ke penapis lulus rendah untuk menghapuskan pelemahan yang disebabkan oleh sementara yang dihasilkan apabila keadaan sensor berubah.
Penapis lulus rendah terdiri daripada perintang dan kapasitor.
Nilai dipilih seperti yang diperlukan.
Kapasitor yang digunakan adalah 1100NF dan rintangan yang digunakan adalah kira -kira 25 ohm.
Penapis lulus rendah menghapuskan keadaan sementara yang tidak perlu yang boleh mengakibatkan pembacaan tambahan dan nilai sampah.
Penapis lulus rendah kemudian output melalui kapasitor ke pin digital input STM micro-controller.
Bahagian lain adalah motor yang dikawal oleh PWM yang disediakan oleh STM Micro-Controller.
Tetapan ini telah disediakan dengan pengasingan elektrik menggunakan ic coupler optik.
Coupler optik termasuk LED yang memancarkan cahaya dalam pakej IC, dan apabila nadi yang tinggi diberikan pada terminal input, ia melengkapkan jangka pendek terminal output.
Terminal input memberikan PWM melalui perintang yang mengehadkan arus LED yang disambungkan ke coupler optik.
Perintang drop-down disambungkan pada output supaya apabila terminal adalah litar pintas, voltan dihasilkan pada perintang drop-down dan pin yang disambungkan ke terminal pada perintang menerima keadaan yang tinggi.
Output coupler fotoelektrik disambungkan ke IC IC pemandu motor yang mengekalkan ketinggian pin yang membolehkan.
Apabila kitaran tugas PWM berubah pada input coupler optik, pin pemandu motor menukar motor dan mengawal kelajuan motor.
Selepas PWM yang diberikan kepada motor, pemandu motor biasanya menyediakan voltan 12 volt.
Pemandu motor kemudian membolehkan motor beroperasi.
Biarkan memperkenalkan algoritma yang kami gunakan dalam pelaksanaan projek Peraturan Kelajuan Motor ini.
PWM motor disediakan oleh pemasa tunggal.
Konfigurasi pemasa dibuat dan ditetapkan untuk menyediakan PWM.
Apabila motor bermula, ia berputar celah yang dilekatkan pada aci motor.
Celah melepasi rongga sensor dan menghasilkan nadi yang rendah.
Pada denyutan rendah, kod bermula dan menunggu celah bergerak.
Sebaik sahaja celah hilang, sensor menyediakan keadaan yang tinggi dan pemasa mula mengira.
Pemasa memberi kita masa antara kedua -dua celah.
Sekarang, apabila satu lagi nadi rendah muncul, pernyataan IF melaksanakan lagi, menunggu kelebihan seterusnya dan menghentikan kaunter.
Selepas mengira kelajuan, hitung perbezaan antara kelajuan dan nilai rujukan sebenar dan berikan PID.
PID mengira nilai kitaran tugas yang mencapai nilai rujukan pada masa tertentu.
Nilai ini diberikan kepada CCR (
Daftar Perbandingan)
bergantung kepada kesilapan, kelajuan pemasa dikurangkan atau meningkat.
Kod Truestudio atrik telah dilaksanakan.
STM Studio mungkin perlu dipasang untuk debugging.
Import projek di STM Studio dan import pembolehubah yang ingin anda lihat.
Perubahan sedikit adalah pada 2017-11-4xx.
Tukar kekerapan jam tepat ke fail H pada 168 MHz.
Coretan kod telah disediakan di atas.
Kesimpulannya ialah kelajuan motor dikawal menggunakan PID.
Walau bagaimanapun, lengkungnya tidak betul -betul garis lancar.
Terdapat banyak sebab untuk ini: Walaupun sensor yang disambungkan ke penapis lulus rendah masih memberikan kecacatan tertentu, ini disebabkan oleh beberapa sebab yang tidak dapat dielakkan untuk perintang tak linear dan peranti elektronik analog, motor tidak boleh berputar dengan lancar pada voltan kecil atau PWM.
Ia menyediakan assholes yang boleh menyebabkan sistem memasuki nilai yang salah.
Oleh kerana Jitter, sensor mungkin terlepas beberapa celah yang memberikan nilai yang lebih tinggi, dan sebab utama untuk kesilapan lain mungkin kekerapan jam teras STM.
Jam teras STM ialah 168 MHz.
Walaupun masalah ini ditangani dalam projek ini, terdapat konsep holistik model ini yang tidak memberikan frekuensi yang tinggi.
Kelajuan gelung terbuka memberikan garis yang sangat halus dengan hanya beberapa nilai yang tidak dijangka.
PID juga berfungsi dan menyediakan masa kestabilan motor yang sangat rendah.
PID motor telah diuji pada pelbagai voltan yang memelihara kelajuan rujukan pemalar.
Perubahan voltan tidak mengubah kelajuan motor, menunjukkan bahawa PID berfungsi.
Berikut adalah beberapa segmen output akhir PID. a)
Loop tertutup @ 110 RPMB)
Loop tertutup @ 120 RPMThis Projek tidak dapat diselesaikan tanpa bantuan ahli kumpulan saya.
Saya ingin mengucapkan terima kasih kepada mereka.
Terima kasih kerana menonton projek ini.
Berharap dapat menolong anda.
Sila nantikan lebih banyak lagi.
Simpan berkat sebelum itu :)
