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基于ARM的柴油机电子调速器研究

作者:时间:2011-05-03来源:网络收藏

2.2 统硬件部分
系统硬件设计结构框图如图2所示,分为传感器、控制器、执行器3个部分。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/150806.htm

b.JPG


本系统的输入信号有:实际转速信号、由电位器给出的设定转速信号以及齿条位移反馈信号,均经过信号调理后送入
选用磁电式转速传感器来测量实际转速,得出的正弦交流信号经整形电路调理与定宽处理后转换为方波信号,方波信号随后经RC积分电路积分为电压量,电压量的大小与方波的频率成正比,电压量经A/D转换为数字量送
设定转速信号由电位器给出,其输出信号要经过放大和A/D转换后送处理器。
齿条位移的检测采用角位移传感器,其输出信号也要经过放大和A/D转换后送ARM进行处理。
控制器主要完成与控制运算、系统工作状态监测以及与外部PC机的通信联络等功能。是整个系统的核心部分,选择Philips公司的LPC2129芯片。控制器由CPU、外围辅助电路以及串行通讯控制器组成。
执行机构的功能是将转速控制器输出的油门开度调节信号转换成油泵齿条的直线位移运动,使柴油主机的转速与设定转速相一致。电动执行器本质上是一个带有内置式制动器的伺服电动机,并且安装在高压油泵油门齿条侧,用以驱动油门齿条。同时,执行器也将齿条位移的信息反馈给控制器,供控制运算和显示用。另外,为了便于与PC机的通信,按RS232标准扩展了串行通信接口。通用异步收发器(UART)是用硬件实现异步串行通信的通信接口电路,LPC2129内部集成了2路UART电路。在电气特性上,RS232标准采用负逻辑方式,标准逻辑1对应-15~-5 V电压,标准逻辑0对应+5~+15 V电压,所以在硬件上UART的TTL电平都需要采用SIPEX的SP3232芯片进行电平转换,才能与RS232接口连接并通信。

3 软件设计
系统控制软件由主控制软件和若干个功能子程序和中断程序构成。其中主程序完成系统硬件芯片的初始化和控制流程的管理。起动、加减速、通讯、故障处理、人机交互等控制过程由相应的子程序完成。但转速、齿条位移等反馈信号的采集、调节等运算、调节量的输出等实时性要求高的环节则必须采用中断控制的方式来实现。
3.1 转速PID调节算法及实现
系统中的转速控制采用PID控制算法,由于PID控制器具有原理简单、易于实现、适应性强、鲁棒性强的优点,使其成为调速系统中应用普遍且效果良好的转速调节方式。其算法如式(1)所示:
c.JPG
式中:U(t),e(t)为调节量和转速偏差量;KP,TI,TD分别为比例增益、积分时间常数、微分时间常数。



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