您现在的位置: 范文先生网 >> 理工论文 >> 电子通信论文 >> 正文

PPLID控制回路及其在FIRA控制中的应用

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  
  在控制系统中,被控对象多为机械运动或温度、压力和流量等物理变化。其反应延时一般总大于积分器的延时,因此要调整积分延时使其小于被控对象的反应延时是十分简便的。
  
  由上可见,PLL与PID相结合,参数整定实际上就归结为延时参数的调整。这种调整无需在Z域进行分析,只要在时域直接进行即可(对于积分器,即调整电容和电阻值),这样就大大简化了参数整定。
  
  参数整定的简化,不仅提高了PID回路的调试效率,而且为设计价格低廉的集成PPLID电路提供了可能。整个电路唯一需要根据工作环境进行调整的就是积分器的延时参数,只要将积分器留给用户调整,就能使得芯片应用于多种场合。
  
  3PPLID在FIRA中的应用
  
  在FIRA足球机器人小车的前端控制器中应用了PPLID回路,取得了较好的效果。其实现如图2的所示(这里只提供了小车左轮的电路,右轮与此对称)。由于传感器返回的信号是频率信号,可以直接输入到鉴相器的反馈端,因此无需使用压控振荡器。
  
  3.1AVR单片机
  
  本系统采用ATMEL公司AVR系列单片机中的AT90S8515作为前端控制器,它除了产生标准信号、管理与上位机的无线通信、实现动态控制算法外,还担负PPLID中的阈值比较、启用和关闭微分调节等任务。
  
  3.2锁相积分回路
  
  锁相积分回中就是一个PLL,其鉴相功能直接由CD4046的比较器II实现,最高工作频率可达1.4MHz。PLL内部集成了两个位相比较器I和II,这里使用的是相位比较器II。这是一个由信号的上升沿控制的数字存储网络,对输入信号占空比的要求不高,允许输入非对称波形,具有很宽的捕捉频率范围,而且不会锁定在输入信号的谐波上。当进入锁定状态时,能保证两个输入信号之间的相移为0(关于CD4046的详细介绍见参考文献[3])。积分器电路采用如3所示的超前滞后网络。其传递函数为:
  
  G(s)=(1+τ2·s)/(1+τ1·)
  
  其中,τ1=(R1+R2)·C1,τ2=R2·C1
  
  通过选择合适的R1,R2和C1的值,就可以在一定范围内设定时间常数。由于存在电机惯性,因而采用超前滞后滤波器且超前时间常数大于滞后时间常数,系统将获得很好的稳定性。
  
  3.3支援驱动器
  
  支援驱动器采纳了微分调节的基本思想。微分调节实际上就是根据差值的变化来预计被控对象的变化,在本例中就是根据差值的大小,来预测当前电机转速的偏离是否能够局面速收敛。如果单靠锁相环不能快速收敛,则支援驱动器启动,快速提高或降低电机控制电压,进行全功率提前补偿;当差值小于阈值时,便由锁相积分环来完成精细调节。
  
  
  
  
  3.4测速
  
  电机转速由光电码盘测出,输出的脉冲信号直接作为CD4046的一个输入信号,与标准信号相比较。同时该信号也要提供给AVR,以便比较差值是否超过阈值。
  
  控制系统的算法可参照图4所示的流程图。
  
  PPLID控制回路中采用的基本信号参量是频率或相位,根据调频或调相通信的原理,这种信号抗干扰能力强

上一页  [1] [2] [3] [4] 下一页

下页更精彩:1 2 3 4 下一页