基于單片機(jī)控制的角度自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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由于單片機(jī)只能處理數(shù)字信號(hào)，因此需要通過一個(gè)A／D轉(zhuǎn)換電路把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送給單片機(jī)系統(tǒng)。WDD35D4角度傳感器的量程為：0～2 k，角度傳感器兩端電壓為12 V，由于帆板受到風(fēng)力，使得帆板帶動(dòng)角度傳感器的旋轉(zhuǎn)，從而改變角度傳感器分得的電壓，因此我們得到的控制算法為(x為假設(shè)的角度傳感器輸出電壓模擬量)：
2．2 PWM控制原理
PWM的意思是脈寬調(diào)節(jié)，也就是調(diào)節(jié)方波高電平和低電平的時(shí)間比，一個(gè)20％占空比波形，會(huì)有20％的高電平時(shí)間和80％的低電平時(shí)間，而一個(gè)60％占空比的波形則具有60％的高電平時(shí)間和40％的低電平時(shí)間，占空比越大，高電平時(shí)間越長，則輸出的脈沖幅度越高，即電壓越高。如果占空比為0％，那么高電平時(shí)間為0，則沒有電壓輸出。如果占空比為100％，那么輸出全部電壓。所以通過調(diào)節(jié)占空比，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出電壓的目的，而且輸出電壓可以無級(jí)連續(xù)調(diào)節(jié)。從而可精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
分辨率也就是占空比最小能達(dá)到多少，如8位的PWM，理論的分辨率就是1：255(單斜率，即28之一)，16位的PWM理論就是1：655 35(單斜率，即216之一)。為提高系統(tǒng)中的分辨率，本系統(tǒng)中采用10位的PWM，理論上的分辨率為1：1 024。
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心算法為PID算法，它根據(jù)本次采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定值進(jìn)行比較得出偏差e(n)，對(duì)偏差進(jìn)行PID運(yùn)算，最終利用運(yùn)算結(jié)果控制PWM脈沖的占空比來實(shí)現(xiàn)對(duì)加在電機(jī)兩端電壓的調(diào)節(jié)，進(jìn)而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。其運(yùn)算公式為：
u(n)=Kp[e(n)-e(n-1)]+KIe(n)+KD[e(n)-2e(n-1)+e(n-2)]+u0 (8)
3 硬件主要模塊電路設(shè)計(jì)與分析
3．1 驅(qū)動(dòng)電路
根據(jù)電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，驅(qū)動(dòng)電路采用了L298N集成電路。L298N是一種高壓、大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，其設(shè)計(jì)是為接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)和驅(qū)動(dòng)電感負(fù)載的。L298N芯片可驅(qū)動(dòng)48 V、2A以下的電機(jī)。電路圖如圖3所示。L298N驅(qū)動(dòng)1個(gè)電機(jī)，OUT3、OUT4之間接1個(gè)電動(dòng)機(jī)。 5、7、10、12、腳接輸入控制電平，ENA接控制使能端(PWM信號(hào))，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/172004.htm
評(píng)論