基于ARM微处理器的通用电液系统数字控制器

摘要

电液控制作为液压控制的一个新分支，因为其本身的特点正得到越来越广泛的应用。电液控制系统的发展对电液控制技术提出了更高的要求，这必将促进电液控制技术的发展。本文在教研室多年电液控制经验的基础上，提出开发通用型电液系统数字控制器。
　　 通过对电液控制技术的研究，了解电液系统的一般构成，结合多个具体实例，本文提出数字式电液控制器概念，以ARM微处理器为硬件核心，采用多种智能控制算法解决电液系统闭环控制问题。
　　 数字控制器以PHILIPS公司的32位ARM7微处理器LPC2292为硬件核心，配有高速AD、DA转换器。硬件设计注重通用性，具有多种输入、输出通道，可以采集和输出多种、多个模拟量信号和数字量信。具有多种通信接口，可以实现近距离监控或者远距离操控。人机交互通道丰富，具有报警、状态指示、参数显示等功能。采用光电隔离、独立电源、屏蔽外壳等措施保证控制器具有良好的稳定性、可靠性。软件设计采用UC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统，内部集成多种智能控制算法，保证电液系统闭环控制取得良好的效果。开发模拟试验系统，可以模拟电液系统现场的各种信号和闭环回路，实现实验室调试。采用Visual Basic开发上位机软件，配合控制器完成参数修改、保存，绘制实时监控曲线，控制硬件等功能。
　　 控制器解决了电液系统多样性难题，客服模拟控制的缺点。研发出模糊自整定PID算法，它成功解决了闭环控制过程中设定信号不断变化的难题。经过多次现场调试，目前控制器已经成功应用于国内多家企业的轮胎耐久性试验机和密炼机两种电液系统，在这两种系统中成功取代进口国外模拟控制器，并且控制效果好于国外模拟控制器。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1 课题来源

1.2电液控制系统

1.2.1液压控制阀

1.2.2电液控制系统

1.3基于现代控制理论的电液控制技术

1.4电液控制技术发展

1.5论文主要工作

2控制器总体设计

2.1控制器硬件总体设计

2.2控制器软件总体设计

2.3上位机总体设计

2.4模拟试验箱总体设计

3控制器硬件设计

3.1控制器硬件设计要求

3.2 ARM微处理器选择

3.3数据采集单元

3.3.1 AD选择与AD转换

3.3.2精密参考电源

3.3.3输入信号调整与隔离

3.4数据输出单元

3.4.1 DA选择与DA转换器AD420

3.4.2 DA选择与DA转换器TLV5638

3.4.3输出信号调整与隔离

3.5通信接口

3.5.1 RS232通信

3.5.2 RS485通信

3.5.2 PC机与控制器通信协议

3.6人机通道

3.6.1 LED状态指示与报警

3.6.2 LCD显示

3.6.3键盘

3.7电源设计

4控制器软件设计

4.1 UC/OS-Ⅱ实时操作系统

4.2系统任务与优先级划分

4.3智能控制算法

4.3.1数字式PID控制

4.3.2积分项改进PID控制

4.3.3模糊自整定PID控制

4.4上位机软件设计

4.5 IAP编程

5 电液系统模拟试验箱

5.1模拟试验箱硬件设计

5.2模拟试验箱软件设计

6控制器成功应用

6.1 轮胎耐久性试验机应用

6.1.1轮胎耐久性试验机硬件选择

6.1.2轮胎耐久性试验机软件选择

6.2密炼机应用

6.2.1密炼机控制器硬件选择

6.2.2密炼机控制器软件选择

7抗干扰设计与调试

7.1硬件抗干扰

7.2软件抗干扰

7.3实验室调试

7.4现场调试

结 论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢