一種基于ATmega16 的電液伺服閥反饋控制器設(shè)計(jì)方案

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)滿足設(shè)計(jì)要求。電路中Q1、Q2接成達(dá)林頓管形式以增強(qiáng)三極管驅(qū)動(dòng)能力。二極管D4防止在控制器故障被切除時(shí)伺服閥電流倒流入控制器。

4 故障切換電路

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)需要切除控制器，不對(duì)輸入電流做調(diào)節(jié)使其直接輸入伺服閥。在此選用模擬電路切換開關(guān)MAX4660來(lái)實(shí)現(xiàn)。

MAX4660可作為單輸入雙輸出選擇或者雙輸入單輸出選擇的電流型CMOS開關(guān)芯片。切換速度極快，控制簡(jiǎn)單。具體參數(shù)為±15 V 供電;25 Ω的低開啟電阻;1.5 Ω的最大導(dǎo)通電阻;150 mA持續(xù)電流;200 mA最大峰值電流;低功耗，3 mW.

控制邏輯如圖6所示。故障切換電路如圖7所示。

Input 為外部電流信號(hào)，作為單一輸入端。Iout 和IAD 作為兩個(gè)選擇輸出端。IAD 連接系統(tǒng)輸入信號(hào)采集電路，Iout連接伺服閥。

當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，單片機(jī)給芯片6 引腳高電平，則Input與IAD接通，使單片機(jī)可以采集到輸入電流并進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)，單片機(jī)給芯片6引腳低電平，則Input與Iout接通，使輸入電流直接流入伺服閥。

5 系統(tǒng)控制算法

控制器采用傳統(tǒng)的增量式數(shù)字PID控制算法，并對(duì)其作出一定的改進(jìn)以改善其性能，方便參數(shù)整定。

傳統(tǒng)增量式PID控制算法為：

這樣，對(duì)多個(gè)參數(shù)的整定調(diào)節(jié)問(wèn)題簡(jiǎn)化成了對(duì)一個(gè)參數(shù)KP 的整定。控制流程如圖8所示。

6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件結(jié)構(gòu)采用前后臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主程序是一個(gè)死循環(huán)結(jié)構(gòu)，通過(guò)函數(shù)調(diào)用和全局變量與子程序進(jìn)行參數(shù)傳遞[5].軟件流程如圖9所示。

輸入信號(hào)為4~40 mA 電流信號(hào)，反饋信號(hào)為4~20 mA電流信號(hào)。電流信號(hào)若小于4 mA則認(rèn)為信號(hào)處于死區(qū)，輸入信號(hào)處于死區(qū)則控制器不予響應(yīng)，輸入信號(hào)不在死區(qū)而反饋信號(hào)處于死區(qū)則認(rèn)為系統(tǒng)故障，切斷控制器。

7 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)電液伺服閥在實(shí)踐應(yīng)用中的不足，設(shè)計(jì)了電液伺服閥控制器，顯著提高了電液伺服閥在實(shí)踐應(yīng)用中的穩(wěn)定性和精確性。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試，該控制器實(shí)現(xiàn)了控制電液伺服閥穩(wěn)定精確地輸出壓力，解決了電液伺服閥輸出壓力擺動(dòng)、輸出壓力不足或過(guò)大的情況。并且通過(guò)故障判斷和故障自切除功能使系統(tǒng)工作更為可靠。