Witam wszystkich, jestem Tahir ul Haq z innego projektu.
Tym razem nadszedł czas, aby zrobić MC, który był używany do 2017-11-407.
To koniec programu śródokresowego.
Mam nadzieję, że ci się spodoba.
Wymaga wielu koncepcji i teorii, więc najpierw przyjrzyj się temu.
Wraz z pojawieniem się komputerów i procesu uprzemysłowionego przeprowadzono badania w historii ludzi w celu opracowania metod na nowo zdefiniowania procesu, a co ważniejsze, używania maszyn do autonomicznego kontrolowania procesu.
Celem jest zmniejszenie udziału ludzi w tych procesach, zmniejszając w ten sposób błędy w tych procesach.
Dlatego powstało pole \ „inżynierii systemu sterowania \”.
Inżynieria systemu sterowania można zdefiniować jako zastosowanie różnych metod kontrolowania pracy procesu lub konserwacji stałego i preferowanego środowiska, podręcznika lub automatycznego.
Prostym przykładem jest kontrolowanie temperatury pomieszczenia.
Ręczna kontrola odnosi się do obecności osoby, która sprawdza obecne warunki na miejscu (czujnik)
, z oczekiwaniami (przetwarzaniem)
i podejmując odpowiednie działania w celu uzyskania pożądanej wartości (siłownik).
Problem z tym podejściem polega na tym, że nie jest ono zbyt wiarygodne, ponieważ jest podatne na błędy lub zaniedbanie w pracy.
Ponadto innym problemem jest to, że szybkość procesu rozpoczyna się siłownik, nie zawsze jest jednolity, co oznacza, że czasami może być szybsza niż wymagana prędkość, a czasem może być powolna.
Rozwiązaniem tego problemu jest użycie mikrokontrolera do kontrolowania systemu.
Zgodnie z podaną specyfikacją mikrokontroler jest zaprogramowany do kontrolowania procesu łączenia w obwodzie (
omówienie później)
wartości lub warunku, w ten sposób kontrolując proces w celu utrzymania pożądanej wartości.
Zaletą tego procesu jest to, że w tym procesie nie ma potrzeby interwencji człowieka.
Ponadto szybkość tego procesu jest spójna.
Zanim przejdziemy, kluczowe jest określenie różnych terminów w tym momencie: kontrola sprzężenia zwrotnego: w tym systemie wejście w określonym czasie zależy od jednej lub więcej zmiennych, w tym wyjściowej systemu.
Ujemna sprzężenie zwrotne: W tym systemie odniesienie (wejście)
jako sprzężenie zwrotne błąd jest odejmowany, a faza wejścia wynosi 180 stopni.
Pozytywne informacje zwrotne: W tym systemie
błędy odniesienia (wejściowe) są dodawane, gdy sprzężenie zwrotne i dane wejściowe są w fazie.
Sygnał błędu: różnica między żądanym wyjściem a rzeczywistym wyjściem.
Czujnik: urządzenie używane do wykrywania określonej liczby urządzeń w obwodzie.
Zazwyczaj jest umieszczony na wyjściu lub gdziekolwiek chcemy wykonać pewne pomiary.
Procesor: Część systemu sterowania, który jest przetwarzany na podstawie algorytmów programowania.
Wymaga pewnego danych wejściowych i daje pewne wyjście.
Siłownik: W systemie sterowania siłownik służy do wykonywania zdarzeń opartych na sygnał generowanym przez mikrokontroler, aby wpłynąć na wyjście.
System zamkniętej pętli: system z jedną lub więcej pętlami sprzężenia zwrotnego.
System otwartej pętli: Nie ma systemu do pętli sprzężenia zwrotnego.
Czas wzrostu: Czas wymagany, aby produkcja wzrosła z 10% maksymalnej amplitudy sygnału do 90%.
Czas upadku: czas wymagany, aby produkcja spadła z 90% do 10%.
Peak przekroczenia: Overshooting szczytowe to ilość wyjściowa przekraczająca wartość stanu ustalonego (
normalna podczas reakcji przejściowej systemu).
Czas stabilny: czas wymagany do osiągnięcia stanu stabilnego.
Błąd stanu ustalonego: Różnica między rzeczywistym wyjściem a oczekiwanym wyjściem, gdy system osiągnie stan ustalony. Powyższe zdjęcie pokazuje bardzo uproszczoną wersję systemu sterowania.
Mikrokontroler jest rdzeniem każdego systemu sterowania.
Jest to bardzo ważny element, dlatego należy go starannie wybrać zgodnie z wymaganiami systemu.
Mikrokontroler odbiera dane wejściowe od użytkownika.
To wejście określa warunki wymagane dla systemu.
Mikrokontroler odbiera również wejście z czujnika.
Czujnik jest podłączony do wyjścia, a jego informacje są zasłonięte z powrotem do wejścia.
To dane wejściowe można również nazwać ujemnym sprzężeniem zwrotnym.
Negatywne informacje zwrotne zostały wyjaśnione wcześniej.
W oparciu o jego programowanie mikroprocesor wykonuje różne obliczenia i wyniki dla siłownika.
Zakład kontroli siłowników oparty na wyjściach próbuje utrzymać te warunki.
Przykładem może być sterownik silnika napędzający silnik, w którym sterownik silnika jest kierowcą, a silnik jest fabryką.
Dlatego silnik obraca się z danej prędkości.
Podłączony czujnik odczytuje stan bieżącej fabryki i zasila go z powrotem do mikro kontrolera.
Mikrokontroler jest ponownie porównywany i obliczany, więc pętla jest powtarzana.
Proces jest powtarzalny i nieograniczony, a mikrokontroler może utrzymać pożądane warunki.
Oto dwa główne sposoby kontrolowania prędkości silnika DC)
Ręczne kontrola napięcia: w zastosowaniach przemysłowych mechanizm kontroli prędkości silnika DC ma kluczowe znaczenie.
Czasami możemy potrzebować prędkości wyższych lub niższych niż zwykle.
Dlatego potrzebujemy metody efektywnej kontroli prędkości.
Kontrolowanie napięcia zasilania jest jedną z najprostszych metod kontroli prędkości.
Możemy zmienić napięcie, aby zmienić prędkość. B)
Kontrola PWM za pomocą PID: Kolejnym bardziej wydajnym sposobem jest użycie mikrokontrolera.
Silnik DC jest podłączony do mikro kontrolera przez sterownik silnika.
Sterownik silnika jest wejściem PWM IC odbierającym PWM (
modulację szerokości impulsów)
z mikro kontrolera i wyjścia do silnika prądu stałego zgodnie z wejściem. Rysunek 1.
2: Rozdział 1 sygnału PWM.
Wprowadzenie 3 Biorąc pod uwagę sygnał PWM, działanie PWM można najpierw wyjaśnić.
Składa się z ciągłych impulsów przez pewien czas.
Okres czasowy to czas spędzony przez punkt poruszający się w odległości równej długości fali.
Te impulsy mogą mieć tylko wartości binarne (wysokie lub niskie).
Mamy również dwie inne wielkości, szerokość impulsu i cykl pracy.
Szerokość impulsu to czas, w którym wyjście PWM jest wysokie.
Cykl pracy to odsetek szerokości impulsu do okresu.
Przez resztę okresu wyjście jest niskie.
Cykl pracy bezpośrednio kontroluje prędkość silnika.
Jeśli silnik DC zapewnia dodatnie napięcie w określonym czasie, porusza się z pewną prędkością.
Jeśli napięcie dodatnie jest zapewnione przez dłuższy czas, prędkość będzie większa.
Dlatego cykl pracy PWM można zmienić, zmieniając szerokość impulsu.
Zmieniając cykl pracy silnika DC, prędkość silnika można zmienić.
Kontrola prędkości problemów silnika DC: Problem z pierwszą metodą kontroli prędkości polega na tym, że napięcie może się zmienić w czasie.
Zmiany te oznaczają nierówną prędkość.
Dlatego pierwsza metoda jest niepożądana.
Rozwiązanie: Używamy drugiej metody do kontrolowania prędkości.
Używamy algorytmu PID do uzupełnienia drugiej metody.
PID reprezentuje proporcjonalną pochodną całkową.
W algorytmie PID mierzona jest prędkość prędkości silnika i porównywana z pożądaną prędkością.
Ten błąd służy do złożonych obliczeń w celu zmiany cyklu pracy silnika według czasu.
Jest ten proces w każdym cyklu.
Jeśli prędkość przekroczy pożądaną prędkość, cykl pracy jest zmniejszony, a cykl pracy wzrasta, jeśli prędkość jest niższa niż pożądana prędkość.
Ta regulacja nie jest dokonywana, dopóki nie zostanie osiągnięta najlepsza prędkość.
Ciągle sprawdzaj i kontroluj tę prędkość.
Oto elementy systemowe używane w tym projekcie i krótkie wprowadzenie do szczegółów każdego komponentu.
STM 32F407: Micro-Contoller zaprojektowany przez mikro-sekcję ST.
Działa na korze ramienia. M architektura.
Prowadzi swoją rodzinę o wysokiej częstotliwości zegarowej 168 MHz.
Sterownik silnika L298N: Ten układ scalony służy do uruchamiania silnika.
Ma dwa wejścia zewnętrzne.
Jeden z mikro kontrolera.
Mikrokontroler zapewnia dla niego sygnał PWM.
Prędkość silnika można regulować, regulując szerokość impulsu.
Jego drugim wejściem jest źródło napięcia potrzebne do napędzania silnika.
Silnik DC: Silnik DC działa na zasilaczu DC.
W tym eksperymencie silnik DC jest obsługiwany przy użyciu sprzężenia fotoelektrycznego podłączonego do sterownika silnika.
Czujnik podczerwieni: Czujnik podczerwieni jest w rzeczywistości transceiverem w podczerwieni.
Wysyła i odbiera fale w podczerwieni, które można użyć do wykonywania różnych zadań.
IR Encoder Optical Coupler 4N35: Łucznik optyczny jest urządzeniem używanym do izolacji części obwodu o niskim napięciu i części wysokiego napięcia.
Jak sama nazwa wskazuje, działa na podstawie światła.
Gdy część niskiego napięcia dostaje sygnał, prąd przepływa w części wysokiego napięcia.
System jest systemem kontroli prędkości.
Jak wspomniano wcześniej, system jest wdrażany przy użyciu PID proporcjonalnej całki i pochodnej.
System kontroli prędkości ma powyższe komponenty.
Pierwsza część to czujnik prędkości.
Czujnik prędkości to nadajnik podczerwieni i obwód odbiorczy.
Gdy stałe przechodzi przez szczelinę w kształcie litery U, czujnik wchodzi w niski stan.
Zwykle jest w wysokim stanie.
Wyjście czujnika jest podłączone do filtra dolnoprzepustowego w celu wyeliminowania tłumienia spowodowanego przez przejściowe wygenerowane, gdy zmienia się stan czujnika.
Filtr dolnoprzepustowy składa się z rezystorów i kondensatorów.
Wartości wybrano zgodnie z wymaganiami.
Zastosowany kondensator wynosi 1100NF, a zastosowany opór wynosi około 25 omów.
Filtr dolnoprzepustowy eliminuje niepotrzebne warunki przejściowe, które mogą powodować dodatkowe odczyty i wartości śmieci.
Filtr dolnoprzepustowy jest następnie wysyłany przez kondensator do wejściowego cyfrowego pinu mikrokontrolera STM.
Druga część to silnik kontrolowany przez PWM dostarczany przez Micro-Controller STM.
To ustawienie zostało wyposażone w izolację elektryczną przy użyciu optycznego łącznika.
Łącznik optyczny zawiera diodę LED, która emituje światło w pakiecie IC, a gdy na terminalu wejściowym podano wysoki impuls, zwrócił terminal wyjściowy.
Terminal wejściowy daje PWM przez rezystor, który ogranicza prąd diody LED podłączonej do łącznika optycznego.
Rezystor rozwijany jest podłączony na wyjściu, aby po zwarciu terminala napięcie jest generowane w rezystorze rozwijanym, a pin podłączony do zacisku na rezystorze otrzymuje wysoki stan.
Wyjście łącznika fotoelektrycznego jest podłączona do IN1 sterownika silnika, który utrzymuje wysokość pinu włączającego.
Gdy cykl pracy PWM zmienia się na wejściu złącza optycznego, pin sterowniczy silnika przełącza silnik i kontroluje prędkość silnika.
Po dostarczeniu PWM do silnika sterownik silnika zwykle zapewnia napięcie 12 woltów.
Następnie sterownik silnika umożliwia działanie silnika.
Niech wprowadzimy algorytm, którego użyliśmy we wdrażaniu tego projektu regulacji prędkości silnika.
PWM silnika jest dostarczany przez pojedynczy timer.
Konfiguracja timera jest wykonana i ustawiona w celu zapewnienia PWM.
Po uruchomieniu silnika obraca szczelinę przymocowaną do wału silnika.
Szczotka przechodzi przez wnękę czujnika i wytwarza niski impuls.
Przy niskich impulsach kod zaczyna się i czeka na poruszanie się szczelinę.
Po zniknięciu szczeliny czujnik zapewnia wysoki stan, a timer zaczyna się liczyć.
Timer daje nam czas między dwoma szczelinami.
Teraz, gdy pojawi się kolejny niski impuls, instrukcja IF ponownie wykonuje, czekając na kolejną wznoszącą się przewagę i zatrzymując licznik.
Po obliczeniu prędkości oblicz różnicę między prędkością a rzeczywistą wartością odniesienia i podaj PID.
PID oblicza wartość cyklu pracy, która osiąga wartość odniesienia w danym momencie.
Wartość ta jest dostarczana do CCR (
rejestr porównawczy)
W zależności od błędu prędkość timera jest zmniejszona lub zwiększona.
Wdrożono atolski kod Truestudio.
Studio STM może wymagać zainstalowania do debugowania.
Zaimportuj projekt w Studio STM i zaimportuj zmienne, które chcesz wyświetlić.
Niewielka zmiana odbywa się na 2017-11-4xx.
Zmień częstotliwość zegara dokładnie na plik H przy 168 MHz.
Fragment kodu został podany powyżej.
Wniosek jest taki, że prędkość silnika jest kontrolowana za pomocą PID.
Jednak krzywa nie jest dokładnie gładką linią.
Istnieje wiele powodów: chociaż czujnik podłączony do filtra dolnoprzepustowego nadal zapewnia pewne wady, wynikają one z niektórych nieuniknionych powodów nieliniowych rezystorów i analogowych urządzeń elektronicznych, silnik nie może obracać się płynnie przy małym napięciu lub PWM.
Zapewnia dupki, które mogą spowodować, że system wprowadzi niewłaściwą wartość.
Z powodu drgania czujnik może przegapić szczelinę, która zapewnia wyższą wartość, a głównym powodem innego błędu może być częstotliwość zegara rdzenia STM.
Rdzeniowy zegar STM wynosi 168 MHz.
Chociaż problem ten został rozwiązany w tym projekcie, istnieje całościowa koncepcja tego modelu, który nie zapewnia tak wysokiej częstotliwości.
Prędkość otwartej pętli zapewnia bardzo gładką linię z tylko kilkoma nieoczekiwanymi wartościami.
PID działa również i zapewnia bardzo niski czas stabilności silnika.
PID silnika testowano na różnych napięciach, które utrzymywały stałą prędkość odniesienia.
Zmiana napięcia nie zmienia prędkości silnika, co wskazuje, że PID działa.
Oto kilka segmentów ostatecznego wyjścia PID. a)
Zamknięta pętla @ 110 RPMB)
Zamknięta pętla @ 120 RPMTHTS THE PROJECT nie można zakończyć bez pomocy członków mojej grupy.
Chcę im podziękować.
Dziękujemy za obejrzenie tego projektu.
Mam nadzieję, że ci pomogę.
Proszę nie mogę się doczekać więcej.
Błogosławaj przed tym :)
