Hej alla, jag är tahir ul haq från ett annat projekt.
Den här gången var det dags att göra MC som användes av 2017-11-407.
Detta är slutet på halvtidsprogrammet.
Hoppas du gillar det.
Det kräver många begrepp och teorier, så låt oss titta på det först.
Med framväxten av datorer och den industrialiserade processen har det förekommit forskning i människans historia för att utveckla metoder för att omdefiniera processen, och ännu viktigare, att använda maskiner för att styra processen autonomt.
Syftet är att minska mänskligt deltagande i dessa processer och på så sätt minska fel i dessa processer.
Därför kom området för \'styrsystemsteknik\' till.
Styrsystemteknik kan definieras som användningen av olika metoder för att styra processens arbete eller underhållet av en konstant och föredragen miljö, vare sig det är manuellt eller automatiskt.
Ett enkelt exempel är att styra temperaturen i rummet.
Manuell kontroll avser närvaron av en person som kontrollerar de aktuella förhållandena på plats (sensor)
, Med förväntningar (bearbetning)
Och vidta lämpliga åtgärder för att erhålla det önskade värdet (ställdon).
Problemet med detta tillvägagångssätt är att det inte är särskilt tillförlitligt eftersom man är benägen att göra fel eller försumlighet på jobbet.
Dessutom är ett annat problem att hastigheten för den process som ställdonet startar inte alltid är enhetlig, vilket innebär att den ibland kan vara snabbare än den erforderliga hastigheten, och ibland kan den vara långsam.
Lösningen på detta problem är att använda en mikrokontroller för att styra systemet.
Enligt den givna specifikationen är mikrokontrollern programmerad att styra processen för anslutning i kretsen (
Diskutera senare)
Värdet eller tillståndet för, och därigenom styra processen för att bibehålla det önskade värdet.
Fördelen med denna process är att det inte finns något behov av mänsklig inblandning i denna process.
Dessutom är hastigheten på denna process konsekvent.
Innan vi går vidare är det avgörande att bestämma de olika termerna vid denna tidpunkt: Återkopplingskontroll: I detta system beror input vid en viss tidpunkt på en eller flera variabler, inklusive systemets utdata.
Negativ återkoppling: I detta system, referens (ingång)
Som återkoppling subtraheras felet och ingångens fas är 180 grader.
Positiv återkoppling: I detta system
läggs referens (ingång) fel till när återkoppling och ingång är i fas.
Felsignal: skillnaden mellan den önskade utgången och den faktiska utgången.
Sensor: en enhet som används för att detektera ett visst antal enheter i en krets.
Den placeras vanligtvis i utgången eller var som helst där vi vill göra några mätningar.
Processor: del av styrsystemet som bearbetas utifrån programmeringsalgoritmer.
Det kräver viss input och producerar viss output.
Ställdon: i styrsystemet används ställdonet för att utföra händelser baserat på signalen som genereras av mikrokontrollern för att påverka utgången.
Slutet system: ett system med en eller flera återkopplingsslingor.
Öppet system: det finns inget system för återkopplingsslinga.
Stigtid: Tiden som krävs för att utgången ska stiga från 10 % av signalens maximala amplitud till 90 %.
Drop Time: Tiden som krävs för att utgången ska sjunka från 90 % till 10 %.
Toppöverskridning: toppöverskridande är mängden uteffekt som överskrider dess stationära värde (
normalt under systemtransientsvar).
Stabil tid: Den tid som krävs för att utgången ska nå ett stabilt tillstånd.
Steady-state-fel: skillnaden mellan den faktiska utgången och den förväntade utgången när systemet når steady-state. Bilden ovan visar en mycket förenklad version av styrsystemet.
Mikrokontrollern är kärnan i alla kontrollsystem.
Detta är en mycket viktig komponent, så den bör väljas noggrant enligt systemets krav.
Mikrokontrollern tar emot input från användaren.
Denna ingång definierar de villkor som krävs för systemet.
Mikrokontrollern får också input från sensorn.
Sensorn ansluts till utgången och dess information återkopplas till ingången.
Denna ingång kan också kallas negativ feedback.
Negativ feedback förklarades tidigare.
Baserat på sin programmering utför mikroprocessorn olika beräkningar och utdata till ställdonet.
Den utgångsbaserade ställdonstyrningsanläggningen försöker bibehålla dessa förhållanden.
Ett exempel kan vara motorföraren som driver motorn, där motorföraren är föraren och motorn är fabriken.
Därför roterar motorn med en given hastighet.
Den anslutna sensorn läser av status för den aktuella fabriken och matar tillbaka den till mikrokontrollern.
Mikrokontrollern jämförs igen och beräknas, så slingan upprepas.
Processen är repetitiv och oändlig, och mikrokontrollern kan upprätthålla de önskade förhållandena.
Här är två huvudsakliga sätt att styra likströmsmotorns varvtal)
Manuell spänningskontroll: i industriella applikationer är likströmsmotorns hastighetsregleringsmekanism kritisk.
Ibland kan vi behöva hastigheter som är högre eller lägre än normalt.
Därför behöver vi en effektiv hastighetskontrollmetod.
Att styra matningsspänningen är en av de enklaste varvtalsregleringsmetoderna.
Vi kan ändra spänningen för att ändra hastigheten. b)
Styr PWM med PID: ett annat mer effektivt sätt är att använda en mikrokontroller.
DC-motorn är ansluten till mikrokontrollern via motordrivrutinen.
Motordrivrutinen är en IC som tar emot PWM (
Pulswidth Modulation)
Insignal från mikrokontrollern och utgång till DC-motorn enligt ingången. Figur 1.
2: Kapitel 1 av PWM-signal.
Inledning 3 Med tanke på PWM-signalen kan PWM-funktionen förklaras först.
Den består av kontinuerliga pulser under en viss tidsperiod.
Tidsperiod är den tid som en punkt spenderar på ett avstånd som är lika med en våglängd.
Dessa pulser kan endast ha binära värden (HÖG eller LÅG).
Vi har även två andra kvantiteter, pulsbredden och arbetscykeln.
Pulsbredden är den tid då PWM-utgången är hög.
Arbetscykeln är procentandelen av pulsbredden till tidsperioden.
Under resten av tidsperioden är uteffekten låg.
Driftcykeln styr direkt motorns hastighet.
Om DC-motorn ger positiv spänning inom en viss tidsperiod kommer den att röra sig med en viss hastighet.
Om positiv spänning tillhandahålls under en längre tid blir hastigheten högre.
Därför kan arbetscykeln för PWM ändras genom att ändra pulsbredden.
Genom att ändra driftcykeln för DC-motorn kan motorns hastighet ändras.
Hastighetsreglering för DC-motorproblem: problemet med den första hastighetskontrollmetoden är att spänningen kan förändras över tiden.
Dessa förändringar innebär ojämn hastighet.
Därför är den första metoden oönskad.
Lösning: Vi använder den andra metoden för att kontrollera hastigheten.
Vi använder PID-algoritmen för att komplettera den andra metoden.
PID representerar den proportionella integralderivatan.
I PID-algoritmen mäts motorns aktuella hastighet och jämförs med önskad hastighet.
Detta fel används för komplexa beräkningar för att ändra motorns arbetscykel efter tid.
Det finns denna process i varje cykel.
Om hastigheten överstiger den önskade hastigheten, reduceras arbetscykeln och arbetscykeln ökar om hastigheten är lägre än den önskade hastigheten.
Denna justering görs inte förrän den bästa hastigheten uppnås.
Kontrollera och kontrollera hela tiden denna hastighet.
Här är systemkomponenterna som används i detta projekt och en kort introduktion till detaljerna för varje komponent.
STM 32F407: mikrokontroller designad av ST Micro-section.
Det fungerar på ARM Cortex. M Arkitektur.
Den leder sin familj med en hög klockfrekvens på 168 MHz.
Motordrivrutin L298N: Denna IC används för att driva motorn.
Den har två externa ingångar.
En från mikrokontrollern.
Mikrokontrollern tillhandahåller en PWM-signal för den.
Motorhastigheten kan justeras genom att justera pulsbredden.
Dess andra ingång är den spänningskälla som behövs för att driva motorn.
DC-motor: DC-motorn körs på DC-strömförsörjningen.
I detta experiment drivs DC-motorn med hjälp av en fotoelektrisk koppling ansluten till motordrivanordningen.
Infraröd sensor: den infraröda sensorn är faktiskt en infraröd transceiver.
Den skickar och tar emot infraröda vågor som kan användas för att utföra olika uppgifter.
IR-kodare optisk kopplare 4N35: optisk kopplare är en enhet som används för att isolera lågspänningsdelen av kretsen och högspänningsdelen.
Som namnet antyder fungerar det utifrån ljus.
När lågspänningsdelen får signalen flyter strömmen i högspänningsdelen.
Systemet är ett hastighetskontrollsystem.
Som nämnts tidigare är systemet implementerat med PID av proportionell integral och derivata.
Hastighetskontrollsystemet har ovanstående komponenter.
Den första delen är hastighetssensorn.
Hastighetssensorn är en infraröd sändar- och mottagarkrets.
När det fasta ämnet passerar genom den u-formade slitsen går sensorn in i ett lågt tillstånd.
Normalt är den i högt tillstånd.
Sensorutgången är ansluten till ett lågpassfilter för att eliminera dämpningen som orsakas av transienten som genereras när sensorns tillstånd ändras.
Lågpassfiltret består av motstånd och kondensatorer.
Värden valdes efter behov.
Kondensatorn som används är 1100nf och resistansen som används är ca 25 ohm.
Lågpassfiltret eliminerar onödiga transienta förhållanden som kan resultera i ytterligare avläsningar och skräpvärden.
Lågpassfiltret matas sedan ut genom kondensatorn till det digitala ingångsstiftet på stm-mikrokontrollern.
Den andra delen är motorn som styrs av pwm som tillhandahålls av stm mikrokontroller.
Denna inställning har försetts med elektrisk isolering med hjälp av den optiska kopplaren ic.
Den optiska kopplaren inkluderar en lysdiod som sänder ut ljus inuti ic-paketet, och när en hög puls ges vid ingångsterminalen kortsluter den utgångsterminalen.
Ingångsklämman ger pwm genom ett motstånd som begränsar strömmen för den lysdiod som är ansluten till den optiska kopplaren.
Ett drop-down-motstånd är anslutet vid utgången så att när terminalen kortsluts genereras spänningen vid drop-down-motståndet och stiftet som är anslutet till terminalen på motståndet får ett högt tillstånd.
Utgången från den fotoelektriska kopplaren är ansluten till IN1 på motordrivenhetens ic som upprätthåller höjden på aktiveringsstiftet.
När arbetscykeln för pwm ändras vid den optiska kopplarens ingång, växlar motordrivstiftet motorn och styr motorns hastighet.
Efter den pwm som tillhandahålls till motorn ger motordrivaren vanligtvis en spänning på 12 volt.
Motordrivrutinen gör det sedan möjligt för motorn att fungera.
Låt oss introducera algoritmen vi använde vid implementeringen av detta motorhastighetsregleringsprojekt.
Motorns pwm tillhandahålls av en enda timer.
Konfigurationen av timern är gjord och inställd för att ge pwm.
När motorn startar roterar den slitsen som är fäst vid motoraxeln.
Slitsen passerar genom sensorkaviteten och producerar en låg puls.
Vid låga pulser startar koden och väntar på att skåran ska röra sig.
När springan försvinner ger sensorn ett högt läge och timern börjar räknas.
Timern ger oss tiden mellan de två slitsarna.
Nu, när ytterligare en låg puls visas, körs IF-satsen igen, väntar på nästa stigande flank och stoppar räknaren.
Efter att ha beräknat hastigheten, beräkna skillnaden mellan hastigheten och det faktiska referensvärdet och ange pid.
Pid beräknar det arbetscykelvärde som når referensvärdet vid ett givet ögonblick.
Detta värde ges till CCR (
jämförelseregister)
Beroende på felet minskas eller ökas timerns hastighet.
Atollic Truestudio-koden har implementerats.
STM studio kan behöva installeras för felsökning.
Importera projektet i STM studio och importera de variabler du vill se.
Den lilla förändringen är på 2017-11-4xx.
Ändra klockfrekvensen exakt till en h-fil på 168 MHz.
Kodavsnittet har tillhandahållits ovan.
Slutsatsen är att motorns varvtal styrs med PID.
Kurvan är dock inte precis en jämn linje.
Det finns många anledningar till detta: även om sensorn som är ansluten till lågpassfiltret fortfarande ger vissa defekter, beror dessa på några oundvikliga orsaker för olinjära motstånd och analoga elektroniska enheter, motorn kan inte rotera smidigt vid låg spänning eller pwm.
Det ger rövhål som kan få systemet att ange något fel värde.
På grund av jitter kan sensorn missa någon slits som ger ett högre värde, och huvudorsaken till ett annat fel kan vara kärnklockfrekvensen för stm.
Kärnklockan i Stm är 168 MHz.
Även om detta problem togs upp i detta projekt, finns det ett holistiskt koncept för denna modell som inte ger en så hög frekvens.
Den öppna slingahastigheten ger en mycket jämn linje med endast ett fåtal oväntade värden.
PID fungerar också och ger mycket låg motorstabilitetstid.
Motorns PID testades vid olika spänningar som höll referenshastigheten konstant.
Spänningsändringen ändrar inte motorns hastighet, vilket indikerar att PID fungerar.
Här är några segment av den slutliga utmatningen av PID. a)
Closed loop @ 110 rpm)
Closed loop @ 120 rpm Det här projektet kunde inte slutföras utan hjälp av mina gruppmedlemmar.
Jag vill tacka dem.
Tack för att du tittade på det här projektet.
Hoppas kunna hjälpa dig.
Vänligen se fram emot mer.
Fortsätt välsigna innan dess :)
