kontrolli i shpejtësisë së motorit dc duke përdorur algoritmin pid (stm32f4)

Përshëndetje të gjithëve, unë jam tahir ul haq nga një projekt tjetër.
Këtë herë ishte koha për të bërë MC që u përdor nga 2017-11-407.
Ky është fundi i programit afatmesëm.
Shpresoj se ju pëlqen.
Kërkon shumë koncepte dhe teori, kështu që le ta shohim së pari.
Me shfaqjen e kompjuterëve dhe procesit të industrializuar, ka pasur kërkime në historinë e qenieve njerëzore për të zhvilluar metoda për të ripërcaktuar procesin, dhe më e rëndësishmja, për të përdorur makina për të kontrolluar procesin në mënyrë autonome.
Qëllimi është të zvogëlohet pjesëmarrja njerëzore në këto procese, duke reduktuar kështu gabimet në këto procese.
Prandaj, lindi fusha e \'inxhinierisë së sistemit të kontrollit\'.
Inxhinieria e sistemit të kontrollit mund të përkufizohet si përdorimi i metodave të ndryshme për të kontrolluar punën e procesit ose mirëmbajtjen e një mjedisi konstant dhe të preferuar, qoftë manual apo automatik.
Një shembull i thjeshtë është kontrolli i temperaturës së dhomës.
Kontrolli manual i referohet pranisë së një personi që kontrollon kushtet aktuale në vend (sensori)
, me pritshmëri (përpunim)
dhe merr masat e duhura për të marrë vlerën e dëshiruar (aktuator).
Problemi me këtë qasje është se ajo nuk është shumë e besueshme sepse dikush është i prirur ndaj gabimeve ose neglizhencës në punë.
Për më tepër, një problem tjetër është se shpejtësia e procesit që fillon aktivizuesi nuk është gjithmonë uniforme, që do të thotë se ndonjëherë mund të jetë më e shpejtë se shpejtësia e kërkuar, dhe ndonjëherë mund të jetë e ngadaltë.
Zgjidhja për këtë problem është përdorimi i një mikrokontrollues për të kontrolluar sistemin.
Sipas specifikimit të dhënë, mikrokontrolluesi është programuar të kontrollojë procesin e lidhjes në qark (
Diskutoni më vonë)
Vlerën ose gjendjen e, duke kontrolluar kështu procesin për të ruajtur vlerën e dëshiruar.
Përfitimi i këtij procesi është se nuk ka nevojë për ndërhyrje njerëzore në këtë proces.
Për më tepër, shpejtësia e këtij procesi është e qëndrueshme.
Përpara se të vazhdojmë, është thelbësore të përcaktohen termat e ndryshëm në këtë pikë: Kontrolli i reagimit: Në këtë sistem, hyrja në një kohë të caktuar varet nga një ose më shumë variabla, duke përfshirë daljen e sistemit.
Reagimi negativ: Në këtë sistem, referenca (hyrje)
Si reagim, gabimi zbritet dhe faza e hyrjes është 180 gradë.
Reagimet pozitive: Në këtë sistem,
gabimet e referencës (hyrjes) shtohen kur reagimet dhe futja janë në fazë.
Sinjali i gabimit: ndryshimi midis daljes së dëshiruar dhe daljes aktuale.
Sensori: një pajisje që përdoret për të zbuluar një numër të caktuar pajisjesh në një qark.
Zakonisht vendoset në dalje ose kudo që duam të bëjmë disa matje.
Procesor: pjesë e sistemit të kontrollit që përpunohet në bazë të algoritmeve programuese.
Ai merr disa hyrje dhe prodhon disa rezultate.
Aktivizuesi: në sistemin e kontrollit, aktivizuesi përdoret për të kryer ngjarje bazuar në sinjalin e gjeneruar nga mikrokontrolluesi për të ndikuar në dalje.
Sistemi i ciklit të mbyllur: një sistem me një ose më shumë unaza kthyese.
Sistemi i ciklit të hapur: nuk ka sistem për ciklin e reagimit.
Koha e Ngritjes: Koha e nevojshme që prodhimi të rritet nga 10% e amplitudës maksimale të sinjalit në 90%.
Koha e rënies: Koha e nevojshme që prodhimi të bjerë nga 90% në 10%.
Tejkalimi i pikut: tejkalimi i pikut është sasia e daljes që tejkalon vlerën e saj të gjendjes së qëndrueshme (
Normale gjatë përgjigjes kalimtare të sistemit).
Koha e qëndrueshme: Koha e nevojshme që produkti të arrijë një gjendje të qëndrueshme.
Gabim në gjendje të qëndrueshme: diferenca midis prodhimit aktual dhe prodhimit të pritur pasi sistemi të arrijë gjendjen e qëndrueshme. Fotografia e mësipërme tregon një version shumë të thjeshtuar të sistemit të kontrollit.
Mikrokontrolluesi është thelbi i çdo sistemi kontrolli.
Ky është një komponent shumë i rëndësishëm, ndaj duhet zgjedhur me kujdes sipas kërkesave të sistemit.
Mikrokontrolluesi merr të dhëna nga përdoruesi.
Ky input përcakton kushtet e kërkuara për sistemin.
Mikrokontrolluesi gjithashtu merr të dhëna nga sensori.
Sensori është i lidhur me daljen dhe informacioni i tij kthehet në hyrje.
Ky input mund të quhet edhe reagim negativ.
Reagimet negative u shpjeguan më herët.
Bazuar në programimin e tij, mikroprocesori kryen llogaritje dhe dalje të ndryshme në aktuator.
Impianti i kontrollit të aktivizuesit të bazuar në dalje përpiqet të ruajë këto kushte.
Një shembull mund të jetë drejtuesi i motorit që drejton motorin, ku drejtuesi i motorit është drejtuesi dhe motori është fabrika.
Prandaj, motori rrotullohet me një shpejtësi të caktuar.
Sensori i lidhur lexon statusin e fabrikës aktuale dhe e kthen atë në mikrokontrollues.
Mikrokontrolluesi krahasohet përsëri dhe llogaritet, kështu që cikli përsëritet.
Procesi është i përsëritur dhe i pafund, dhe mikrokontrolluesi mund të ruajë kushtet e dëshiruara.
Këtu janë dy mënyra kryesore për të kontrolluar shpejtësinë e motorit DC)
Kontrolli manual i tensionit: në aplikimet industriale, mekanizmi i kontrollit të shpejtësisë së motorit DC është kritik.
Ndonjëherë mund të kemi nevojë për shpejtësi që janë më të larta ose më të ulëta se normalja.
Prandaj, ne kemi nevojë për një metodë efektive të kontrollit të shpejtësisë.
Kontrolli i tensionit të furnizimit është një nga metodat më të thjeshta të kontrollit të shpejtësisë.
Mund të ndryshojmë tensionin për të ndryshuar shpejtësinë. b)
Kontrolloni PWM duke përdorur PID: një mënyrë tjetër më efikase është përdorimi i një mikrokontrollues.
Motori DC është i lidhur me mikrokontrolluesin përmes drejtuesit të motorit.
Drejtuesi i motorit është një hyrje PWM (
Modulimi i gjerësisë së pulsit)
IC nga mikrokontrolluesi dhe del në motorin DC sipas hyrjes. Figura 1.
2: Kapitulli 1 i sinjalit PWM.
Hyrja 3 duke marrë parasysh sinjalin PWM, fillimisht mund të shpjegohet funksionimi i PWM.
Ai përbëhet nga impulse të vazhdueshme për një periudhë të caktuar kohe.
Periudha kohore është koha e kaluar nga një pikë që lëviz në një distancë të barabartë me një gjatësi vale.
Këto impulse mund të kenë vetëm vlera binare (LARTË ose E ULËT).
Kemi edhe dy sasi të tjera, gjerësinë e pulsit dhe ciklin e punës.
Gjerësia e pulsit është koha kur dalja PWM është e lartë.
Cikli i punës është përqindja e gjerësisë së pulsit në periudhën kohore.
Për pjesën tjetër të periudhës kohore, prodhimi është i ulët.
Cikli i punës kontrollon drejtpërdrejt shpejtësinë e motorit.
Nëse motori DC siguron tension pozitiv brenda një periudhe të caktuar kohore, ai do të lëvizë me një shpejtësi të caktuar.
Nëse sigurohet tension pozitiv për një periudhë më të gjatë kohore, shpejtësia do të jetë më e madhe.
Prandaj, cikli i punës së PWM mund të ndryshohet duke ndryshuar gjerësinë e pulsit.
Duke ndryshuar ciklin e punës së motorit DC, shpejtësia e motorit mund të ndryshohet.
Kontrolli i shpejtësisë për problemet e motorit DC: problemi me metodën e parë të kontrollit të shpejtësisë është se voltazhi mund të ndryshojë me kalimin e kohës.
Këto ndryshime nënkuptojnë shpejtësi të pabarabartë.
Prandaj, metoda e parë është e padëshirueshme.
Zgjidhja: Ne përdorim metodën e dytë për të kontrolluar shpejtësinë.
Ne përdorim algoritmin PID për të plotësuar metodën e dytë.
PID paraqet derivatin integral proporcional.
Në algoritmin PID, shpejtësia aktuale e motorit matet dhe krahasohet me shpejtësinë e dëshiruar.
Ky gabim përdoret për llogaritjet komplekse për të ndryshuar ciklin e punës së motorit sipas kohës.
Ekziston ky proces në çdo cikël.
Nëse shpejtësia tejkalon shpejtësinë e dëshiruar, cikli i punës zvogëlohet dhe cikli i punës rritet nëse shpejtësia është më e ulët se shpejtësia e dëshiruar.
Ky rregullim nuk bëhet derisa të arrihet shpejtësia më e mirë.
Kontrolloni dhe kontrolloni vazhdimisht këtë shpejtësi.
Këtu janë komponentët e sistemit të përdorur në këtë projekt dhe një hyrje e shkurtër në detajet e secilit komponent.
STM 32F407: mikrokontrollues i projektuar nga ST Micro-section.
Punon në ARM Cortex. M Arkitekturë.
Ajo udhëheq familjen e saj me një frekuencë të lartë të orës prej 168 MHz.
Drejtuesi i motorit L298N: Ky IC përdoret për të drejtuar motorin.
Ka dy hyrje të jashtme.
Një nga mikrokontrolluesi.
Mikrokontrolluesi siguron një sinjal PWM për të.
Shpejtësia e motorit mund të rregullohet duke rregulluar gjerësinë e pulsit.
Hyrja e tij e dytë është burimi i tensionit i nevojshëm për të drejtuar motorin.
Motori DC: Motori DC funksionon me furnizimin me energji DC.
Në këtë eksperiment, motori DC operohet duke përdorur një bashkim fotoelektrik të lidhur me drejtuesin e motorit.
Sensori infra të kuqe: sensori infra të kuqe është në të vërtetë një transmetues infra të kuqe.
Ai dërgon dhe merr valë infra të kuqe që mund të përdoren për të kryer detyra të ndryshme.
Bashkuesi optik i koduesit IR 4N35: bashkuesi optik është një pajisje që përdoret për të izoluar pjesën e tensionit të ulët të qarkut dhe pjesën e tensionit të lartë.
Siç nënkupton edhe emri, ai funksionon në bazë të dritës.
Kur pjesa e tensionit të ulët merr sinjalin, rryma rrjedh në pjesën e tensionit të lartë.
Sistemi është një sistem i kontrollit të shpejtësisë.
Siç u përmend më herët, sistemi zbatohet duke përdorur PID të integralit dhe derivatit proporcional.
Sistemi i kontrollit të shpejtësisë ka komponentët e mësipërm.
Pjesa e parë është sensori i shpejtësisë.
Sensori i shpejtësisë është një qark transmetues dhe marrës infra të kuqe.
Kur trupi i ngurtë kalon nëpër çarjen në formë U, sensori hyn në një gjendje të ulët.
Normalisht është në gjendje të lartë.
Dalja e sensorit është e lidhur me një filtër me kalim të ulët për të eliminuar dobësimin e shkaktuar nga kalimi i krijuar kur ndryshon gjendja e sensorit.
Filtri me kalim të ulët përbëhet nga rezistorë dhe kondensatorë.
Vlerat u zgjodhën sipas nevojës.
Kondensatori i përdorur është 1100nf dhe rezistenca e përdorur është rreth 25 ohms.
Filtri me kalim të ulët eliminon kushtet e panevojshme kalimtare që mund të rezultojnë në lexime shtesë dhe vlera mbeturinash.
Filtri i kalimit të ulët më pas del përmes kondensatorit në kutinë dixhitale hyrëse të mikrokontrolluesit stm.
Pjesa tjetër është motori i kontrolluar nga pwm i siguruar nga mikrokontrolluesi stm.
Ky cilësim është pajisur me izolim elektrik duke përdorur ic-në e bashkuesit optik.
Bashkuesi optik përfshin një led që lëshon dritë brenda paketës ic, dhe kur jepet një puls i lartë në terminalin e hyrjes, ai qarkullon të shkurtër terminalin e daljes.
Terminali i hyrjes jep pwm përmes një rezistence që kufizon rrymën e led-it të lidhur me bashkuesin optik.
Një rezistencë rënëse është e lidhur në dalje në mënyrë që kur terminali është i shkurtër, tensioni gjenerohet në rezistencën rënëse dhe kunja e lidhur me terminalin e rezistencës merr një gjendje të lartë.
Dalja e bashkuesit fotoelektrik lidhet me IN1 të ic-it të drejtuesit të motorit që ruan lartësinë e kunjit të aktivizimit.
Kur cikli i punës pwm ndryshon në hyrjen e bashkuesit optik, kunja e drejtuesit të motorit e ndërron motorin dhe kontrollon shpejtësinë e motorit.
Pas pwm-së që i jepet motorit, drejtuesi i motorit zakonisht siguron një tension prej 12 volt.
Drejtuesi i motorit më pas mundëson funksionimin e motorit.
Le të prezantojmë algoritmin që kemi përdorur në zbatimin e këtij projekti të rregullimit të shpejtësisë së motorit.
Pwm e motorit sigurohet nga një kohëmatës i vetëm.
Konfigurimi i kohëmatësit është bërë dhe është vendosur të sigurojë pwm.
Kur motori fillon, ai rrotullon çarjen e bashkangjitur në boshtin e motorit.
Çarja kalon nëpër zgavrën e sensorit dhe prodhon një puls të ulët.
Me impulse të ulëta, kodi fillon dhe pret që çarja të lëvizë.
Pasi çarja të zhduket, sensori siguron një gjendje të lartë dhe kohëmatësi fillon të numërojë.
Kohëmatësi na jep kohën ndërmjet dy të çarave.
Tani, kur shfaqet një puls tjetër i ulët, deklarata IF ekzekutohet përsëri, duke pritur për skajin tjetër në rritje dhe duke ndaluar numëruesin.
Pasi të keni llogaritur shpejtësinë, llogarisni diferencën midis shpejtësisë dhe vlerës aktuale të referencës dhe jepni pid.
Pid llogarit vlerën e ciklit të punës që arrin vlerën e referencës në një moment të caktuar.
Kjo vlerë i jepet CCR (
Regjistri i krahasimit)
Në varësi të gabimit, shpejtësia e kohëmatësit zvogëlohet ose rritet.
Kodi Atollic Truestudio është implementuar.
Studio STM mund të duhet të instalohet për korrigjimin e gabimeve.
Importoni projektin në studion STM dhe importoni variablat që dëshironi të shikoni.
Ndryshimi i vogël është në 2017-11-4xx.
Ndrysho frekuencën e orës saktësisht në një skedar h në 168 MHz.
Pjesa e kodit është dhënë më lart.
Përfundimi është se shpejtësia e motorit kontrollohet duke përdorur PID.
Megjithatë, kurba nuk është saktësisht një vijë e qetë.
Ka shumë arsye për këtë: megjithëse sensori i lidhur me filtrin e kalimit të ulët ende siguron defekte të caktuara, këto janë për shkak të disa arsyeve të pashmangshme për rezistenca jolineare dhe pajisje elektronike analoge, motori nuk mund të rrotullohet pa probleme me tension të vogël ose pwm.
Ai siguron gomarllëqe që mund të bëjnë që sistemi të futë një vlerë të gabuar.
Për shkak të nervozizmit, sensori mund të humbasë një çarje që siguron një vlerë më të lartë dhe arsyeja kryesore për një gabim tjetër mund të jetë frekuenca e orës bazë të stm.
Ora bërthamore e Stm është 168 MHz.
Edhe pse ky problem u trajtua në këtë projekt, ekziston një koncept holistik i këtij modeli që nuk ofron një frekuencë kaq të lartë.
Shpejtësia e qarkut të hapur siguron një linjë shumë të qetë me vetëm disa vlera të papritura.
PID është gjithashtu duke punuar dhe siguron kohë shumë të ulët të qëndrueshmërisë së motorit.
PID i motorit u testua në tensione të ndryshme që mbajtën konstante shpejtësinë e referencës.
Ndryshimi i tensionit nuk ndryshon shpejtësinë e motorit, duke treguar që PID po funksionon.
Këtu janë disa segmente të prodhimit përfundimtar të PID. a)
Cikli i mbyllur @ 110 rpmb)
Cikli i mbyllur @ 120 rpmKy projekt nuk mund të përfundonte pa ndihmën e anëtarëve të grupit tim.
Unë dua t'i falënderoj ata.
Faleminderit që shikoni këtë projekt.
Shpresoj t'ju ndihmoj.
Ju lutemi prisni më shumë.
Vazhdoni të bekoni para kësaj :)