Привіт усім, я - Тахір Уль Хак з іншого проекту.
Цього разу настав час зробити MC, який використовувався до 2017-11-407.
Це кінець середньострокової програми.
Сподіваюся, вам сподобається.
Це вимагає багато концепцій та теорій, тому нехай спочатку подивиться на це.
З появою комп'ютерів та індустріалізованого процесу проходили дослідження в історії людини для розробки методів переосмислення процесу, а що ще важливіше, для використання машин для управління процесом.
Метою є зменшення участі людини в цих процесах, тим самим зменшуючи помилки в цих процесах.
Тому поле інженерії системи управління \ 'виникло.
Інженерія системи управління може бути визначена як використання різних методів для контролю роботи процесу або підтримки постійного та бажаного середовища, будь то ручне чи автоматичне.
Простий приклад - контролювати температуру приміщення.
Ручний контроль стосується наявності людини, яка перевіряє поточні умови на місці (датчик)
, з очікуваннями (обробкою)
та вживає відповідних заходів для отримання бажаного значення (приводу).
Проблема такого підходу полягає в тому, що він не дуже надійний, оскільки один схильний до помилки чи недбалості на роботі.
Крім того, інша проблема полягає в тому, що швидкість процесу, який починає привід, не завжди є рівномірною, а це означає, що іноді він може бути швидшим, ніж необхідна швидкість, а іноді це може бути повільним.
Рішення цієї проблеми полягає у використанні мікроконтролера для контролю системи.
Відповідно до заданої специфікації, мікроконтролер запрограмований для управління процесом підключення в ланцюзі (
обговорюйте пізніше)
значення або умови, тим самим контролюючи процес для підтримки бажаного значення.
Перевага цього процесу полягає в тому, що в цьому процесі не потрібно втручання людини.
Крім того, швидкість цього процесу послідовна.
Перш ніж ми продовжимо, важливо визначити різні терміни в цей момент: Контроль зворотного зв'язку: У цій системі введення в певний час залежить від однієї або декількох змінних, включаючи вихід системи.
Негативний зворотний зв'язок: У цій системі еталон (вхід)
Як зворотній зв'язок, помилка віднімається, а фаза входу становить 180 градусів.
Позитивний зворотний зв'язок: У цій системі
додаються помилки (вхідні) помилки, коли зворотній зв'язок та вхід перебувають у фазі.
Сигнал помилок: Різниця між потрібним виходом та фактичним виходом.
Датчик: пристрій, який використовується для виявлення певної кількості пристроїв у ланцюзі.
Зазвичай він розміщується у виході або в будь -якому місці, де ми хочемо зробити деякі вимірювання.
Процесор: Частина системи управління, яка обробляється на основі алгоритмів програмування.
Він займає певний вхід і виробляє певний вихід.
Привід: У системі управління приводом використовується для проведення подій на основі сигналу, створеного мікроконтролером, щоб вплинути на вихід.
Система із закритим циклом: система з одним або декількома петлями зворотного зв'язку.
Система відкритого циклу: Немає системи для циклу зворотного зв'язку.
Час підйому: Час, необхідний для збільшення виходу з 10% від максимальної амплітуди сигналу до 90%.
Час падіння: Час, необхідний для виходу з 90% до 10%.
Пікова перенапруження: Пікова перенапруження - це кількість виходу, що перевищує його стійке значення (
нормально під час перехідної реакції системи).
Стабільний час: час, необхідний для виходу, щоб досягти стабільного стану.
Помилка стаціонарного стану: різниця між фактичним виходом та очікуваним виходом, коли система досягне стаціонарного стану. На малюнку вище показано дуже спрощену версію системи управління.
Мікроконтролер є ядром будь-якої системи управління.
Це дуже важливий компонент, тому його слід ретельно відібрати відповідно до вимог системи.
Мікроконтролер отримує вхід від користувача.
Цей вхід визначає умови, необхідні для системи.
Мікроконтролер також отримує вхід від датчика.
Датчик підключений до виходу, і його інформація повертається до входу.
Цей вхід також можна назвати негативним зворотним зв'язком.
Негативні відгуки були пояснені раніше.
Виходячи з його програмування, мікропроцесор виконує різні обчислення та результати приводу.
Завод, що контролює привід на основі виходу, намагається підтримувати ці умови.
Прикладом може бути драйвер двигуна, який керує двигуном, де драйвер двигуна - водій, а двигун - фабрика.
Тому двигун обертається з заданою швидкістю.
Підключений датчик зчитує стан поточної фабрики і подає його назад до мікроконтролера.
Мікроконтролер знову порівнюється і обчислюється, тому цикл повторюється.
Процес повторюється і нескінченний, і мікроконтролер може підтримувати бажані умови.
Ось два основних способів контролю швидкості
ручного контролю напруги постійного струму): У промислових додатках механізм управління швидкістю двигуна постійного струму є критичним.
Іноді нам можуть знадобитися швидкість, які вищі або нижчі за норму.
Тому нам потрібен ефективний метод контролю швидкості.
Контроль напруги живлення - один з найпростіших методів управління швидкістю.
Ми можемо змінити напругу, щоб змінити швидкість. b)
Контроль ШІМ за допомогою PID: Ще одним більш ефективним способом є використання мікроконтролера.
Двигун постійного струму підключений до мікроконтролера через драйвер двигуна.
Драйвер двигуна - це вхід PWM (
модуляція ширини імпульсу) ІС)
з мікро -контролера та виходу в двигун постійного струму відповідно до входу. Малюнок 1.
2: Глава 1 Сигналу ШІМ.
ВСТУП 3 Враховуючи сигнал ШІМ, роботу ШІМ можна пояснити спочатку.
Він складається з безперервних імпульсів протягом певного періоду часу.
Часовий період - це час, проведений точкою, що рухається на відстані, рівній довжині хвилі.
Ці імпульси можуть мати лише двійкові значення (високі або низькі).
У нас також є дві інші величини, ширина імпульсу та робочий цикл.
Ширина імпульсу - це час, коли вихід ШІМ високий.
Робочий цикл - це відсоток ширини імпульсу до періоду часу.
На решту періоду часу вихід низький.
Робочий цикл безпосередньо контролює швидкість двигуна.
Якщо двигун постійного струму забезпечує позитивну напругу протягом певного періоду часу, він буде рухатися з певною швидкістю.
Якщо позитивна напруга надається протягом більш тривалого періоду часу, швидкість буде більшою.
Тому робочий цикл ШІМ можна змінити, змінивши ширину імпульсу.
Змінюючи робочий цикл двигуна постійного струму, швидкість двигуна може бути змінена.
Контроль швидкості для проблем з двигуном постійного струму: Проблема з методом управління першою швидкістю полягає в тому, що напруга може змінюватися з часом.
Ці зміни означають нерівну швидкість.
Тому перший метод небажаний.
Рішення: Ми використовуємо другий метод для управління швидкістю.
Ми використовуємо алгоритм PID для доповнення другого методу.
PID являє собою пропорційну інтегральну похідну.
У алгоритмі PID вимірюється швидкість струму двигуна та порівняно з бажаною швидкістю.
Ця помилка використовується для складних розрахунків для зміни робочого циклу двигуна відповідно до часу.
У кожному циклі відбувається цей процес.
Якщо швидкість перевищує бажану швидкість, робочий цикл зменшується, а робочий цикл збільшується, якщо швидкість нижча за бажану швидкість.
Це коригування не проводиться до досягнення найкращої швидкості.
Постійно перевіряйте та контролюйте цю швидкість.
Ось системні компоненти, що використовуються в цьому проекті, та короткий вступ до деталей кожного компонента.
STM 32F407: Мікроконтролер, розроблений ST Micro-переріз.
Він працює на корі руки. М архітектура.
Він веде свою сім'ю з високою годинниковою частотою 168 МГц.
Драйвер двигуна L298N: Цей ІС використовується для запуску двигуна.
Він має два зовнішні входи.
Один від мікро контролера.
Мікроконтролер надає для нього сигнал ШІМ.
Швидкість двигуна можна регулювати, регулюючи ширину імпульсу.
Його другий вхід - джерело напруги, необхідне для керування двигуном.
Двигун постійного струму: двигун постійного струму працює на джерело живлення постійного струму.
У цьому експерименті двигун постійного струму працює за допомогою фотоелектричного з'єднання, підключеного до драйвера двигуна.
Інфрачервоний датчик: Інфрачервоний датчик насправді є інфрачервоним приймачем.
Він надсилає та отримує інфрачервоні хвилі, які можна використовувати для виконання різних завдань.
ІЧ -кодер Оптичний з’єднання 4N35: Оптичний з’єднання - це пристрій, який використовується для виділення частини низької напруги ланцюга та частини високої напруги.
Як випливає з назви, воно працює на основі світла.
Коли частина низької напруги отримує сигнал, струм тече у частині високої напруги.
Система - це система управління швидкістю.
Як було сказано раніше, система реалізується за допомогою PID пропорційного інтегрального та похідного.
Система управління швидкістю має вищезазначені компоненти.
Перша частина - датчик швидкості.
Датчик швидкості - це інфрачервоний ланцюг передавача та приймача.
Коли твердий проходить через U-подібну щілину, датчик потрапляє в низький стан.
Зазвичай це у високому стані.
Вихід датчика підключений до фільтра з низьким пропуском для усунення ослаблення, спричиненого перехідним, що утворюється при зміні стану датчика.
Фільтр з низьким пропуском складається з резисторів та конденсаторів.
Значення були обрані за потребою.
Використовуваний конденсатор - 1100NF, а використовуваний опір - близько 25 Ом.
Фільтр з низьким пропуском усуває непотрібні перехідні умови, які можуть призвести до додаткових показань та значень сміття.
Потім фільтр з низьким пропуском виводиться через конденсатор до вхідного цифрового штифта мікроконтролера STM.
Інша частина-це двигун, керований ШІМ, забезпеченим Micro-контролером STM.
Цей параметр був наданий електричною ізоляцією за допомогою оптичного зчеплення ІС.
Оптична муфта включає світлодіод, який випромінює світло в упаковці ІС, і коли на вхідному клемі наведено високий імпульс, він короткий обручний вихідний термінал.
Вхідний клем дає ШІМ через резистор, який обмежує струм світлодіода, підключений до оптичної муфти.
Резистор, що випадає, підключений на виході так, що коли термінал короткий замикання, напруга генерується при спадковому резисторі, а штифт, підключений до клеми на резисторі, отримує високий стан.
Вихід фотоелектричної муфти підключений до IN драйвера драйвера, який підтримує висоту штифта ввімкнення.
Коли робочий цикл ШІМ змінюється на вході оптичного з'єднання, штифт драйвера двигуна перемикає двигун і керує швидкістю двигуна.
Після того, як ШІМ, що надаються в двигун, драйвер двигуна зазвичай забезпечує напругу в 12 вольт.
Потім драйвер двигуна дозволяє працювати двигун.
Нехай вводить алгоритм, який ми використовували при впровадженні цього проекту регулювання швидкості двигуна.
ШІМ двигуна забезпечується одним таймером.
Конфігурація таймера виготовляється та встановлюється для забезпечення ШІМ.
Коли двигун запускається, він обертає щілину, прикріплену до валу двигуна.
Щілина проходить через порожнину датчика і виробляє низький імпульс.
При низьких імпульсах код запускається і чекає, коли проріжка переміщується.
Як тільки щілина зникне, датчик забезпечує високий стан і таймер починає рахувати.
Таймер приділяє нам час між двома щілиною.
Тепер, коли з’являється ще один низький імпульс, оператор IF знову виконується, чекаючи наступного підйому краю і зупиняючи прилавок.
Після обчислення швидкості обчисліть різницю між швидкістю та фактичним еталонним значенням та надайте PID.
PID обчислює значення робочого циклу, яке досягає опорного значення в заданий момент.
Це значення надається CCR (
регістр порівняння)
залежно від помилки, швидкість таймера зменшується або збільшується.
Реалізований код Atollic Truestudio.
STM Studio може знадобитися встановити для налагодження.
Імпортуйте проект у STM Studio та імпортуйте змінні, які ви хочете переглянути.
Незначна зміна-на 2017-11-4xx.
Змініть частоту тактової частоти на H -файл на 168 МГц.
Фрагмент коду надано вище.
Висновок полягає в тому, що швидкість двигуна контролюється за допомогою PID.
Однак крива - це не зовсім гладка лінія.
Для цього є багато: хоча датчик, підключений до фільтра з низьким пропуском, все ще забезпечує певні дефекти, вони пов'язані з деякими неминучими причинами нелінійних резисторів та аналогових електронних пристроїв, двигун не може плавно обертатися при невеликій напрузі або ШІМ.
Він забезпечує мудаки, які можуть призвести до введення системи неправильного значення.
Через тремтіння датчик може пропустити певну щілину, яка забезпечує більш високе значення, а основна причина іншої помилки може бути основною годинниковою частотою STM.
Основний годинник STM становить 168 МГц.
Хоча ця проблема була вирішена в цьому проекті, існує цілісна концепція цієї моделі, яка не забезпечує такої високої частоти.
Швидкість відкритої петлі забезпечує дуже плавну лінію лише з кількома несподіваними значеннями.
PID також працює і забезпечує дуже низький час стабільності двигуна.
Під двигуна тестували за різними напругами, які підтримували постійну швидкість.
Зміна напруги не змінює швидкість двигуна, що вказує на те, що PID працює.
Ось кілька сегментів остаточного виходу PID. A)
Закрита цикл @ 110 RPMB)
Закритий цикл @ 120 RPMTHIS Проект не міг бути завершений без допомоги членів моєї групи.
Я хочу подякувати їм.
Дякуємо за перегляд цього проекту.
Сподіваємось допомогти вам.
Будь ласка, з нетерпінням чекаємо більше.
Продовжуйте благословляти до цього :)
