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結(jié)合自己最近做的東西談?wù)効刂评碚摰膽?yīng)用 |
| 作者：碧水長天 欄目：技術(shù)交流 |
如果說軟件是一個系統(tǒng)的大腦的話，那么控制理論則是大腦中的思想。電子技術(shù)類的工程師或多或少要與控制理論打交道。但是，即便是專門研究控制理論的人員，通常在將控制理論和工具能用化和實用化時會遇見很多問題。 下面我就結(jié)合工程實際，簡單介紹一下控制理論和仿真工具在工程的應(yīng)用的實例，希望對有志于應(yīng)用控制理論的站友提供一點啟示。不詳細介紹具體的設(shè)計過程和控制要求，只是講述一些個人認為可行的方向或者方法。 這個項目簡介如下： 控制對象：某供油活門的燃油流量 中間執(zhí)行機構(gòu)：脈寬調(diào)制型電磁閥（由占空比來控制閥的開關(guān)時間從而改變流量） 控制器：數(shù)字控制器 反饋系統(tǒng)：表征燃油流量的傳感器裝置 控制過程簡要描述如下：控制器采樣給定值和反饋值，計算出偏差，偏差經(jīng)數(shù)字PID調(diào)節(jié)器輸出控制量，該控制量對應(yīng)占空比信號，控制器硬件輸出定頻調(diào)寬的PWM方波，通過功率放大電路驅(qū)動電磁閥動作。電磁閥的開關(guān)動作泄放流經(jīng)供油活門的控制油流量，該供油活門本身是一個流量放大機構(gòu)，控制油流量（壓力）的變化改變活門的最終輸出供油流量。供油流量由傳感器檢測并輸出電信號反饋給控制器。 確立整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖和硬件框圖之后，然后按照下面幾步來實現(xiàn)： 第一步，建立控制對象的數(shù)學(xué)模型 油路系統(tǒng)的一個比較好的建模分析工具是AMEsim，由該軟件得出一個傳遞函數(shù)，其輸入量是占空比，輸出量是燃油流量。 第二步，組建控制器的硬件平臺，確定接口參數(shù) 組建控制器的工作平臺對電子工程師來說不難，稍微有點技巧的是電磁閥的驅(qū)動電路，就不闡述了。這一步是實現(xiàn)數(shù)學(xué)模型和PID控制器接口必須的。數(shù)字PID控制器輸出的結(jié)果轉(zhuǎn)換成占空比，再輸出定頻調(diào)寬的方波給功率放大電路，必須依靠處理器硬件和邏輯來實現(xiàn)，因此這里有一個根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)的動作范圍反推而得到的Uk區(qū)間（假設(shè)Uk為PID的輸出），確定該區(qū)間和轉(zhuǎn)換系數(shù)；同時，由AD的位數(shù)和檢測輸出量的傳感器的特性確定傳感器的反饋轉(zhuǎn)化系數(shù)），輸入量的轉(zhuǎn)換系數(shù)也必須確定好。 第三步，由simulink建立控制系統(tǒng)，整定PID參數(shù) 輸入、反饋的轉(zhuǎn)換系數(shù)及PID調(diào)節(jié)器輸出到數(shù)學(xué)模型的轉(zhuǎn)換系數(shù)確定好之后，就可以用simulink建立控制系統(tǒng)，當然，要根據(jù)實際的物理情況加上限幅等處理。然后改變不同的輸入，觀察暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)情況，并根據(jù)既定的要求修改參數(shù)，改進PID的結(jié)構(gòu)。 第四步，編寫軟件 理論驗證獲得比較滿意的結(jié)果之后，開始編寫軟件來實現(xiàn)我們的控制算法。在軟件中加上與上位機通訊的程序，發(fā)送輸入量、控制量、反饋量給上位機，同時編寫上位機監(jiān)控界面，以便試驗時可觀察某組PID參數(shù)下，控制器的輸入、反饋、控制量的曲線。 第五步， 試驗和修正 由于數(shù)學(xué)模型的逼近程度以及數(shù)字PID是一個離散處理過程，因此仿真整定的參數(shù)必須通過實踐來修正。在第一步數(shù)學(xué)建模時所設(shè)定的狀態(tài)中進行試驗，由上位機觀察輸入、反饋和控制量，分析原因后，調(diào)整參數(shù)和改進PID結(jié)構(gòu)。 （附上上位機監(jiān)控界面一張，為本工程實例試驗時某一組PID參數(shù)對應(yīng)的狀態(tài)曲線：紅色曲線表示給定兩，綠色為反饋量，黃色為控制量） 最近我迷上了控制技術(shù)，這是唯一一個我比較全面的負責設(shè)計和實現(xiàn)的與控制理論嚴密關(guān)聯(lián)的小項目，收獲不少，故寫出來與大家分享。一些不方便詳細敘述的地方可能表達得模糊了一些，不當之處，還請拍磚。 * - 本貼最后修改時間：2006-3-22 23:42:53 修改者：碧水長天
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| 2樓： | >>參與討論 |
| 作者： oe01 于 2006/3/23 19:41:00 發(fā)布：
很好啊 我就是自動化專業(yè)的學(xué)生， |
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| 3樓： | >>參與討論 |
| 作者： tda1540 于 2006/3/23 21:07:00 發(fā)布：
非常好的文章 理工結(jié)合是很好的方法，樓主的方法很值得借鑒 |
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| 4樓： | >>參與討論 |
| 作者： iC921 于 2006/3/23 22:14:00 發(fā)布：
很少讀到樓主的技術(shù)文章…… 今天有幸了！ |
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| 5樓： | >>參與討論 |
| 作者： 碧水長天 于 2006/3/23 23:28:00 發(fā)布：
最近確實很少發(fā)帖，很多文章不便寫出來 加之也比較忙，個人水平有限，發(fā)言就更謹慎了。 請見諒。 謝謝大家的關(guān)注。 |
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| 6樓： | >>參與討論 |
| 作者： byons 于 2006/3/25 19:02:00 發(fā)布：
樓主理論實際結(jié)合的思想非常好！ 樓主理論實際結(jié)合的思想非常好，我們可以推而廣之應(yīng)用到很多項目采用。 項目雖小，但值得玩味 |
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| 7樓： | >>參與討論 |
| 作者： kris2000 于 2006/3/27 13:05:00 發(fā)布：
請問用于直流電機建模的工具有什么？ 請問用于直流電機建模的工具有什么？ |
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| 8樓： | >>參與討論 |
| 作者： 碧水長天 于 2006/3/27 18:08:00 發(fā)布：
kris2000你好 關(guān)于直流電機的數(shù)學(xué)模型，一種是手工計算，在時域中建立其基于傳遞函數(shù)的數(shù)學(xué)模型，或者建立基于狀態(tài)空間方程的數(shù)學(xué)模型。當然，借助matlab中的工具你可以得到連續(xù)的和離散的直流電機數(shù)學(xué)模型表達式。 另外，據(jù)我所知，AMEsim軟件也有直流電機模型。 最主要的一點，我們應(yīng)首先了解直流電機的機電磁特性。 以上為個人見解，僅供參考。更詳細的內(nèi)容和方法可以上數(shù)模論壇或者仿真論壇上搜索相關(guān)的信息。 |
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| 9樓： | >>參與討論 |
| 作者： liuzhen816 于 2006/3/30 10:30:00 發(fā)布：
對象建摸比較困難 很多實際情況中，對于物理對象的建摸比較困難。電子系統(tǒng)對象、電機這些對象可能好一些，我有時碰到一些非線性對象，感覺沒有辦法。對于建摸的問題大家發(fā)表點意見可能有用 |
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| 10樓： | >>參與討論 |
| 作者： spr614 于 2006/3/31 11:14:00 發(fā)布：
哈哈 怎么感覺樓主是我們原來所的,我們所就是做發(fā)動機數(shù)控系統(tǒng)的,不過我現(xiàn)在已經(jīng)跳出來了.求證一下!所名如我id |
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| 11樓： | >>參與討論 |
| 作者： ECU 于 2006/4/4 13:54:00 發(fā)布：
請教 我也正在搞這ECU，就是不知道怎么去建模，spr614兄能不能指點一二？ |
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| 12樓： | >>參與討論 |
| 作者： sam zheng 于 2006/4/11 10:47:00 發(fā)布：
有哪位比較熟悉不需建摸的控制方法？ 可以在這里交流一下！ |
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| 13樓： | >>參與討論 |
| 作者： hehe80 于 2006/4/11 23:04:00 發(fā)布：
也談建模問題 各位高手，我是學(xué)自動化的，請教怎樣把數(shù)學(xué)模型建立起來，還有，怎樣從電路圖得到數(shù)學(xué)模型。謝謝了 |
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| 14樓： | >>參與討論 |
| 作者： liyli2003 于 2006/4/12 7:51:00 發(fā)布：
不需精確建摸的控制方法,可以看看有關(guān)模糊控制方面的， 以及幾種智能控制的結(jié)合！ * - 本貼最后修改時間：2006-4-12 7:53:18 修改者：liyli2003 |
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| 15樓： | >>參與討論 |
| 作者： jx_207 于 2006/4/17 12:15:00 發(fā)布：
我最近也有點迷上了PID 最近小弟作了一個恒溫模塊,溫度控制在1度就行了,模塊帶有加熱和制冷片,用MCU控制.不加PID算法時,超調(diào)超大,只能控制在5度內(nèi)，就單單加了比例調(diào)節(jié)后就控制在0.5度了,感嘆一下:理論很重要啊.^-^ |
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| 16樓： | >>參與討論 |
| 作者： hhrfjz 于 2006/4/17 12:24:00 發(fā)布：
呵呵！頂 呵呵！頂 |
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| 17樓： | >>參與討論 |
| 作者： luffert 于 2006/4/25 16:09:00 發(fā)布：
沒錯，學(xué)好控制理論才是當總工的料 軟件，硬件只是軀體，控制理論才是靈魂！ |
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| 18樓： | >>參與討論 |
| 作者： lwc2115 于 2006/4/25 16:19:00 發(fā)布：
實踐 寫得還不錯，實踐是這個專業(yè)的重頭戲 |
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| 19樓： | >>參與討論 |
| 作者： tc9148 于 2006/4/30 19:58:00 發(fā)布：
請教樓主： 我在工作當中問了一些人，他們說PID的作用就是使系統(tǒng)穩(wěn)定，不知樓主做的這個東西是不是這個意思？ 以前學(xué)過《自動控制》老師講到這里就停了。 看來我也得做一個東西才能深刻理解。 |
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| 20樓： | >>參與討論 |
| 作者： hehe80 于 2006/5/12 12:41:00 發(fā)布：
比例調(diào)節(jié) 恩，加了比例調(diào)節(jié)K，增大了系統(tǒng)的阻尼比，減小了超調(diào)，看來課本還是很有用的。 |
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