發(fā)展基于嵌入式計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)
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時(shí)間：2010-01-21
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大型系統(tǒng)我們一般采用工業(yè)PC的方式集中控制，但面對(duì)小型系統(tǒng)我們?nèi)绮捎霉I(yè)PC的方法則有點(diǎn)大馬拉小車(chē)的概念了。一方面，對(duì)于向小系統(tǒng)應(yīng)用必須考慮成本，另一方面的要求是穩(wěn)定與可靠。因而，采用嵌入式計(jì)算機(jī)是我們的首選。
對(duì)于嵌入式控制系統(tǒng)有兩個(gè)種類(lèi)：
一、基于無(wú)操作系統(tǒng)的嵌入式芯片的控制技術(shù)。
二、基于有操作系統(tǒng)的嵌入式芯片的控制技術(shù)。
第一種我們一般性的可將之認(rèn)為是在微控制器的層面上，我國(guó)一般稱(chēng)為單片機(jī)。它一般用于對(duì)處理數(shù)據(jù)要求相對(duì)較低的場(chǎng)合，設(shè)計(jì)者一般采用匯編語(yǔ)言對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)，此種控制不具有良好的人機(jī)界面。
第二種實(shí)際就是一臺(tái)PC，但要比一般PC及工業(yè)計(jì)算機(jī)都來(lái)得穩(wěn)定，這一穩(wěn)定性促使嵌入式計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域十分寬廣。以目前的發(fā)展速度，今后的工業(yè)控制方面大有取代工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的趨勢(shì)。它所用的操作系統(tǒng)一般為：Linux、MS－dos、Windows CE等。WinCE是微軟公司基于NT控制技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)產(chǎn)生的操作系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于Pocket PC 以及一些嵌入式計(jì)算機(jī)中。這里特別要一提的是Windows CE.net，它的
出現(xiàn)使原來(lái)在PC上開(kāi)發(fā)的程序員能最小縫隙的過(guò)渡到面向嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，同時(shí)具有.net的框架。對(duì)于設(shè)備控制系統(tǒng)我們一般選擇此系統(tǒng)。
這里一般單臺(tái)次的工業(yè)控制基本采用Windows CE＋組態(tài)軟件＋觸摸屏的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。這里的組態(tài)軟件與上面的組態(tài)軟件本質(zhì)和功能基本是一樣的，所不同的是支持它運(yùn)行的平臺(tái)為Windows CE操作系統(tǒng)。目前我國(guó)的一些組態(tài)軟件廠家都看到了這一巨大的市場(chǎng)，因而紛紛推出自己基于CE系統(tǒng)的組態(tài)軟件，如昆侖通態(tài)的MCGS等。
當(dāng)然，在針對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單或用戶(hù)要求不高的系統(tǒng)的時(shí)候，也可以使用WinCE平臺(tái)下的開(kāi)發(fā)軟件自己進(jìn)行相關(guān)編程，其開(kāi)發(fā)軟件一般使用Microsoft的eMbedded Visual basic 和 eMbedded Visual C++等。其具體控制方式可參見(jiàn)“自動(dòng)控制技術(shù)在微波工業(yè)設(shè)備中的應(yīng)用”內(nèi)的相關(guān)介紹。
2．在工業(yè)控制領(lǐng)域經(jīng)常應(yīng)用的若干控制算法
在使用嵌入式計(jì)算機(jī)進(jìn)行工業(yè)自動(dòng)化控制過(guò)程中，有一些相關(guān)的算法是較為常用的，作為工程開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)人員必須通曉相關(guān)的控制算法，這樣有助于實(shí)現(xiàn)可靠使用的控制。
1． 常規(guī)PID控制算法
PID算法是工業(yè)控制中最常用的一種數(shù)學(xué)算法，它的基本公式如下：
直接計(jì)算公式：
Pout(t)=KP*e(t)+Ki*∑e(t)+Kd*(e(t)-e(t-1));
上一次的計(jì)算：
Pout(t-1)=Kp*e(t-1)+Ki*∑e(t)＋Kd*(e(t-1)-e(t-2));
兩式相減得到增量法計(jì)算公式：
Pdlt=Kp*(e(t)+Ki*∑e(t)+Kd*(e(t)-2*e(t-1)+e(t-2));
其中三個(gè)基本參數(shù)Kp、Ki、Kd在實(shí)際控制中的作用：
Kp－比例調(diào)節(jié)作用：是按比例反映系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少誤差。比例作用大，可以加快調(diào)節(jié)，減少誤差，但是過(guò)大的比例，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。
評(píng)論