基于80C51的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的研究

　　由于應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜，地域的廣闊等不利工作條件，給開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的調(diào)速控制與相關(guān)參數(shù)監(jiān)控帶來(lái)了很多影響。因此，設(shè)計(jì)研制一種基于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)(SRD)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

　　Controller Area Network(簡(jiǎn)稱(chēng)CAN)，與一般的總線相比，CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。本文主要探討基于RS-485與CAN總線的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成。SRD調(diào)速系統(tǒng)通常采用傳統(tǒng)PID控制策略，系統(tǒng)很難保守良好性能。目前，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制與模糊控制技術(shù)應(yīng)用于SRD取得了一定的成績(jī)。

　　卡爾曼濾算法是一種遞推算法，對(duì)于系統(tǒng)存在過(guò)程及測(cè)量噪聲，狀態(tài)變量受到污染，可以利用卡爾曼濾波技術(shù)進(jìn)行處理。本文將卡爾曼濾波器與傳統(tǒng)的PID控制相結(jié)合，使SRD控制效果得到明顯改善。

　　1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　基于CAN總線的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)如圖1所示。系統(tǒng)主要包括PC(上位機(jī))、RS-485與CAN結(jié)合的通信網(wǎng)絡(luò)、CAN智能節(jié)點(diǎn)與開(kāi)關(guān)組電機(jī)四大部分。串行接口標(biāo)準(zhǔn)的選擇上位機(jī)與CAN智能節(jié)點(diǎn)間的距離通常較遠(yuǎn)，上位機(jī)的Rs-232C接口的最大傳輸距離為15m，不能滿足要求。而RS-485串行數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)可傳送1200m以上，因此宜選用后者。上位機(jī)本身具有RS-232C接口，可配備一塊RS232-RS485轉(zhuǎn)換板STD5630，實(shí)現(xiàn)RS-232電平到RS-485電平的轉(zhuǎn)換。

　　在該遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，采用RS-485與CAN結(jié)合通信網(wǎng)絡(luò)，節(jié)省了CAN適配卡與專(zhuān)門(mén)的驅(qū)動(dòng)程序，因此可靠性與性?xún)r(jià)比得到了較大的提高。

　　CAN總線智能節(jié)點(diǎn)在分布式控制系統(tǒng)中起著承上啟下的作用。它位于執(zhí)行機(jī)構(gòu)所在的現(xiàn)場(chǎng)，一方面和上位機(jī)進(jìn)行通信，以完成數(shù)據(jù)交換；另一方面又可根據(jù)系統(tǒng)的需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)采集。典型的CAN總線控制節(jié)點(diǎn)是由微處理器、CAN控制器、CAN接口構(gòu)成，如圖2所示。

　　2 硬件電路設(shè)計(jì)

　　2．1 RS-485接口電路設(shè)計(jì)

　　RS-485接口電路見(jiàn)圖3所示。該電路主要由光耦和RS-485芯片組成，光耦能排除由于共地而可能串入的干擾。RS-485芯片采用MAX 491，其作用是實(shí)現(xiàn)RS-485串口傳輸?shù)碾姎鈽?biāo)準(zhǔn)。圖中MAX491的2個(gè)有效電平相反的引腳——接收、驅(qū)動(dòng)器允許腳接在了一起，即使得RS-485工作在半雙工方式。