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 采用帶死區(qū)的積分分離式PI控制算法，WM周期為10m閥門(mén)導(dǎo)通時(shí)間僅為3.4m結(jié)語(yǔ)　電子壓力控制器基于雙傳感器負(fù)反饋。解決了壓力控制的快速性和穩(wěn)定性問(wèn)題。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，實(shí)現(xiàn)了對(duì)氣壓的精密控制。

精密氣壓發(fā)生與控制技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。而傳統(tǒng)的閥門(mén)控制器控制精度不夠，隨著自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展。運(yùn)行速度緩慢，且價(jià)格昂貴，已不能滿足這方面的要求。

需要用兩個(gè)高頻電磁電子壓力控制系統(tǒng)由供氣設(shè)備、控制器、閥門(mén)、儲(chǔ)氣設(shè)備、傳感器單元等部分構(gòu)成。電子壓力控制器的作用是堅(jiān)持輸出氣壓與輸入信號(hào)成比例。為了達(dá)到對(duì)儲(chǔ)氣裝置氣壓的控制。

壓力由兩路壓力傳感器獲得，閥的開(kāi)、關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)輸出壓力。系統(tǒng)采用閉環(huán)PI控制。即用戶處和控制器處的壓力傳感器。圖1系統(tǒng)的方塊圖，從中可以看出，壓力傳感器和PI控制器構(gòu)成了系統(tǒng)的閉環(huán)反饋部分

影響到控制精度的主要模塊是ADC壓力傳感器和閥門(mén)。電子壓力控制器正常工作氣壓為0100psi而傳統(tǒng)的8位ADC精度太低，圖1電子壓力控制器結(jié)構(gòu)圖 控制系統(tǒng)精度分析　電子壓力控制系統(tǒng)中。為

需要選擇10位ADC單位采樣值0.09psi電子壓力控制器對(duì)傳感器提出很多要求，達(dá)到1%精度。如高精度、線性度好、溫度穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)等，因此選用Honeywel公司的SX系列壓力傳感器。其丈量壓力范圍為0150psi精度達(dá)0.3mV/psi足以滿足本控制器的精度要求。電磁閥的

應(yīng)盡可能的減少閥門(mén)開(kāi)關(guān)次數(shù)。實(shí)際的控制系統(tǒng)總是要跟蹤輸入信號(hào)或是克服攪動(dòng)信號(hào)的干擾。所以，開(kāi)關(guān)速度也將成為一個(gè)重要指標(biāo)。但是為了延長(zhǎng)閥門(mén)壽命。有必要對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差做出分析。設(shè)誤差的

將其在s=0處展開(kāi)成泰勒級(jí)數(shù)：式中，傳送函數(shù)為。系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)。任意輸入函數(shù)作用下，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差的拉氏變換級(jí)數(shù)在s=0鄰域內(nèi)是收斂的所以，當(dāng)s趨于0即t大的時(shí)候有：et=C0rtC1rtC2r/2!式中，et系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差;C0C1動(dòng)態(tài)誤差系

由此可見(jiàn)，數(shù)。當(dāng)s0時(shí)。通過(guò)求取動(dòng)態(tài)誤差系數(shù)，就可以將跟蹤誤差與系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳送函數(shù)直接起來(lái)，根據(jù)對(duì)系統(tǒng)的精度要求來(lái)設(shè)計(jì)傳送函數(shù)了;或是根據(jù)辨識(shí)對(duì)象的輸入輸出數(shù)據(jù)，通過(guò)辨識(shí)得到

并將模型轉(zhuǎn)換為傳送函數(shù)或狀態(tài)空間模型，相關(guān)的模型。進(jìn)而用上述方法分析系統(tǒng)的理論誤差。電子壓力控制器硬件結(jié)構(gòu)與軟件實(shí)現(xiàn)　該電子壓力控制器輸入電壓為24V正常工作氣壓為0100psi用戶可選擇控制信號(hào)（010V或05V420mA 8位數(shù)字信號(hào)）對(duì)氣壓進(jìn)行控制。輸入電壓24V經(jīng)電源模塊轉(zhuǎn)換成5V和2.5V供給單片機(jī)，同時(shí)經(jīng)過(guò)電源基準(zhǔn)模塊輸出10V基準(zhǔn)

以給出壓力設(shè)定值。傳感器輸出信號(hào)經(jīng)放大電路輸給單片機(jī)采樣，電壓供給傳感器使用。用戶給定的控制信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器放大后輸出至單片機(jī)的ADC或者經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)鎖存器輸出給單片機(jī)I/O口讀取。同時(shí)在LCD上顯示出來(lái)。用戶可以使用按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門(mén)的控制。此外，控制器和計(jì)算機(jī)之間

通信由串口來(lái)實(shí)現(xiàn)?？刂破饔布Y(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。圖2硬件結(jié)構(gòu)框圖 軟件設(shè)計(jì)基于DA VE和KEIL軟件編寫(xiě)。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)將保存在FLA SH中的標(biāo)定值讀出。執(zhí)行PI運(yùn)算前要完成A/D采樣和對(duì)A/D采樣值的

所以A/D采樣周期不能太長(zhǎng)，處置。否則無(wú)法反應(yīng)系統(tǒng)的瞬時(shí)值。LCD顯示順序應(yīng)采用查詢的方式，盡量防止重復(fù)書(shū)寫(xiě)。單片機(jī)屬于快速設(shè)備，而LCD屬于低速設(shè)備，所以要保證LCD指令有充分的延時(shí)時(shí)間，否則也會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。為了顯示壓力變化的曲線和更加方便的進(jìn)行標(biāo)定或指令控制，控

控制器順序使用在應(yīng)用中編程技術(shù)（In-A pplicatProgr制器借助Modbu協(xié)議通過(guò)PC界面加以控制。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的標(biāo)定值存儲(chǔ)。a

控制進(jìn)/排氣閥的通斷，mPI運(yùn)算的結(jié)果被用來(lái)產(chǎn)生PWM信號(hào)。從而達(dá)到對(duì)氣壓的精密控制。PI控制算法　PID控制主要是通過(guò)微處理器來(lái)比較給定的壓力設(shè)定值和傳感器反饋回來(lái)的實(shí)際壓力值，利用其偏

從而達(dá)到控制閥門(mén)氣壓的目的當(dāng)反饋回來(lái)的實(shí)際壓力和值的偏差在一定范圍內(nèi)以后，差值來(lái)控制閥門(mén)的進(jìn)氣量和排氣量。停止進(jìn)氣閥和排氣閥的動(dòng)作，壓力容積室的壓力達(dá)到平衡。離散PID算法的一般形式是KpKIKD分別表示比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)，根據(jù)被控對(duì)象的不同，可以對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。該算法簡(jiǎn)單，參數(shù)也易于調(diào)整，所以獲

下面簡(jiǎn)單加以介紹。比例系數(shù)：增大比例系數(shù)Kp可以使系統(tǒng)動(dòng)作靈敏、反應(yīng)速度加快;但是Kp偏大，得廣泛應(yīng)用。筆者順序中只用到PI控制。會(huì)導(dǎo)致震蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng);Kp過(guò)大，系統(tǒng)不穩(wěn)定。需要

增大Kp只能減小誤差，注意。不能*消除穩(wěn)態(tài)誤差。積分系數(shù)：積分系數(shù)KI能消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，挺高控制系統(tǒng)的精度。值得注意的為了提高控制的響應(yīng)速度，給積分賦予一個(gè)不為零的初始值。由于進(jìn)氣和排氣的速度不同，所以給與進(jìn)氣和排氣不同的初始值，以提高快速性和準(zhǔn)確性。系統(tǒng)中加入積分校正后，會(huì)發(fā)生飽和效應(yīng)，超調(diào)量可能過(guò)大，因此引入了積分分離式算法。為了減少積分校正對(duì)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響，需要在控制開(kāi)始階段或是大幅值變化時(shí)，取消積分校正;而當(dāng)實(shí)際壓力值與設(shè)

恢復(fù)積分校正作用，定值的誤差小于一定值時(shí)。以消除穩(wěn)態(tài)誤差。積分分離式算法可以堅(jiān)持積分的作用，同時(shí)減小超調(diào)量，改善控制系統(tǒng)的性能。控制算法的方框圖如圖3所示。圖3PI控制算法結(jié)構(gòu)圖 圖4控制器在不同壓力設(shè)定值下的響應(yīng)曲線 圖4控制器在不同壓力設(shè)定值下的響應(yīng)曲線。因?yàn)橄到y(tǒng)漏氣或者用戶使用氣壓的緣故，隨同設(shè)定值的增加，壓力動(dòng)搖值增大，達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)。圖5有無(wú)積分初始值時(shí)響應(yīng)曲線的對(duì)比

采樣時(shí)間為1s采樣點(diǎn)數(shù)115個(gè)。從圖可得，圖5有無(wú)積分初始值時(shí)響應(yīng)曲線的對(duì)比。此圖中。有積分初始值的響應(yīng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)的時(shí)間明顯短于無(wú)積分初始值。PWM控制　PI運(yùn)算的結(jié)果被用于產(chǎn)生PWM信號(hào)。

定時(shí)寄存器產(chǎn)生的溢出中斷里調(diào)用PI算法，利用英飛凌捕捉/比較單元（CA PCOM1/2發(fā)生PWM信號(hào)。從而得到比較寄存器的數(shù)值。PWM執(zhí)行周期要給與合適的選擇。周期太短，也許會(huì)導(dǎo)致閥門(mén)的頻繁開(kāi)關(guān)，會(huì)縮短閥門(mén)使用壽命，同時(shí)可能造成對(duì)閥門(mén)的過(guò)度控制;周期太長(zhǎng)，也就無(wú)法

無(wú)法掌握控制精度。順序中做到對(duì)氣壓的及時(shí)調(diào)節(jié)。

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