單片機(jī)控制的共振式輸送機(jī)

共振式輸送機(jī)是采用慣性式激振器控制的機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)，分為非振動(dòng)式和振動(dòng)式，前者：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，工作狀態(tài)穩(wěn)定，但功率消耗大。而后能耗少，但工作狀態(tài)難調(diào)整，微小的頻率漂移將引起很大的幅值波動(dòng)。于是，在工程中常采用非共振式的。針對(duì)共振運(yùn)行不穩(wěn)定的問(wèn)題，我們采用振動(dòng)速度倒相信號(hào)的閉環(huán)反饋，即利用單片機(jī)進(jìn)行采集和處理反饋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)頻率的自動(dòng)跟蹤[1]，使系統(tǒng)處于平衡的共振狀態(tài)。利用其共振的高效節(jié)能性，用小功率電機(jī)完成大功率電機(jī)所能完成的任務(wù)，對(duì)于大中型共振式機(jī)械節(jié)能優(yōu)越性更為明顯。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下：

共振式慣性輸送機(jī)屬于單自由度振動(dòng)系統(tǒng)，由慣性激振器和機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)組成，其力學(xué)簡(jiǎn)圖如下：

該振動(dòng)系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)方程為：

系統(tǒng)的工作過(guò)程及主要程序

（一）工作過(guò)程

1、搜索同步頻率：由上節(jié)計(jì)算可知共振時(shí)變頻器的頻率大約在40Hz，因此讓變頻器的頻率從35Hz～45Hz 以0.2Hz步進(jìn)，記錄振動(dòng)體的振幅的幅值.由于機(jī)械裝置的慣性，所以每增加到一個(gè)新的頻率時(shí)應(yīng)延時(shí)３個(gè)周期．

2、共振運(yùn)行的控制： 在搜索到同頻率以后，接著進(jìn)行判斷振動(dòng)體運(yùn)動(dòng)到Ｔ／４的程序，即由ADC0802輸入的電壓由此及彼到最大的過(guò)程，在這過(guò)程中，單片機(jī)記時(shí)，則得到振動(dòng)體的周期Ｔ。

同理測(cè)偏心塊的角速度，由于８?jìng)€(gè)接收二極管每隔450安裝在偏心塊的運(yùn)動(dòng)軌跡外側(cè)，相鄰二個(gè)接收二極管依次導(dǎo)通時(shí)間間隔是Ｔ／８，則單片機(jī)可記錄此時(shí)間同上可得到Ω我們?cè)賮?lái)推倒Ω和控制電壓u的關(guān)系：

3、輸出電壓的控制：

對(duì)偏心塊的位置在一個(gè)周期Ｔ1進(jìn)行四次檢測(cè)，通過(guò)編碼器分別在T1/4，T1/2，3T1/4和T四個(gè)時(shí)刻檢測(cè)，其值與理論值ｚ比較，若兩者一致，則不作調(diào)整，不一致則按PID公式調(diào)整[2]。輸入數(shù)字調(diào)節(jié)器的信號(hào)是經(jīng)過(guò)“離散量化”后的信號(hào)，數(shù)字調(diào)節(jié)器的輸出的信號(hào)必須給予“恢復(fù)”中的零階保持器，擔(dān)負(fù)著將離散信號(hào)恢復(fù)為連續(xù)信號(hào)的任務(wù)，才能對(duì)被控對(duì)象實(shí)施有效控制。下圖為數(shù)字控制原理框圖：

而 PID控制正是數(shù)字控制系統(tǒng)之一，  它是比例積分微分控制，它具有原理簡(jiǎn)單，使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)特點(diǎn)[3]。經(jīng)PID運(yùn)算后得到的數(shù)值經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器輸出到變頻器,控制電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到和振動(dòng)體同速度同相位而使系統(tǒng)處于共振狀態(tài)[4]。

（二）主要程序

幅值鑒別程序：
    MOV   CX ，10
    MOV   SI  ，00H
    CMPAPE：
    MOV   DX ，F(xiàn)F7CH
    IN      BL ，DX
    CALL  DELY1
    IN   AL ，DX
    CMP  AL ，BL
    JNB  CMPARE
    MOV   [SI+1000H，AL]
    INC  SI
    MOV  100AH ，AL
    CND

此段程序執(zhí)行后，輸出電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字量放在100AH內(nèi)存單元中。

輸出程序：
    MOV   OPTR   #  7FFFH；指向DAC0832
    MOV   A ，       100AH；數(shù)字量先裝入累加器
    MOVX  @  OPTR ，A      ；數(shù)字量從P0口送到P27所指向的地址，WR/有效時(shí)完成一次D/A轉(zhuǎn)換。
    8255初始化程序：要求工作在方式0且A、B為輸入口，C為輸出口：
    A口地址：F7CH
    B口地址：FF7DH
    C口地址：FFFEH
    控制口地址：FF7FH
    則：MOV   A  ， #92H；
    MOV   DPTR ，#0FF7FH；控制寄存器地址DPTR方式控制字控制寄存器

參考書(shū)目錄
[1] 潘新民《微型計(jì)算控制技術(shù) 》[M] 清華大學(xué)出版社、1999年8月    
[2] Hollot C,Analysis and design of controllers for AQMroters supporting TCP flows .IEEE Transactions on Automatic Control,2002,47(6)　
[3] 張友德《單片機(jī)微型機(jī)原理及應(yīng)用》[M] 復(fù)旦大學(xué)出版社、1991年12月
[4] 江瑞啟《電機(jī)原理及控制》[M] 機(jī)械工業(yè)出版社、1999年5月