模糊控制器的主程序包括初始化、键盘管理及控制模块和显示模块的调用等。温度信号的采集、GFB0812DHU标度变换、控制算法以及速度显示等功能的实现可由各子程序完成。软件的主要流程是:利用AT89C51单片机调A/D转换、标度转换模块以得到速度的反馈信号,然后根据偏差和偏差的变化率计算输入量,再由模糊PID自整定控制算法得出输出控制量。启动、停止可通过键盘并利用外部中断产生,有按键输入则调用中断服务程序。该程序的流程图如图2所示。
采用模糊PID自整定控制的目的是使控制器能够根据实际情况调整比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd,以达到调节作用的实时。该电液伺服系统的Fuzzy自整定PID控制系统结构如图3所示。
为了简化运算和满足实时性要求,即该调节系统的基本控制仍为PID控制,但使PID调节参数由模糊自整定控制器根据偏差e和偏差变化率ec进行自动调整,同时把模糊自整定控制器的模糊部分按Kp、Ki和Kd分成3部分,GFB0812DHU分别由相应的子推理器来实现。
模糊自整定PID控制器是在fuzzy集的论域中进行讨论和计算的,因而首先要将输入变量变换到相应的论域,并将输人数据转换成合适的语言值,也就是要对输入量进行模糊化。结合本液压伺服系统的特性,这里选择模糊变量的模糊集隶属函数为正态分布,具体分布如图4所示。
根据该规则可把实际误差e、误差变化率ec(de/dt)对应的语言变量E、EC表示成模糊量。E、EC的基本论域为[-6,+6],将其离散成13个等级即[-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,+1,+2,+3,+4,+5,+6]。考虑到控制的精度要求,本设计将[-6,+6]分为负大[NB]、负中[NM]、负小[NS]、零[ZO]、正小[PS]、正中[PM]、正大[PB]等7个语言变量,然后由e、ec隶属函数根据大值法得出相应的模糊变量。
YZR系列冶金及起重用三相异步电动机(以下称电动机)GFB0812DHU常用于各种型式的起重机械及冶金辅助设备的电力传动,转子为绕线式,其特点是经常起动、制动和反转,负载大小和方向经常变化,因此电动机设计本身都具有较高的机械强度,以适应机械振动和冲击,为了减少启动和停车时的惯性,转子做得比较细长。此端为低,即向该ISD4000芯片发送指令,两条指令之间为高电平;串行输入(MOSI): 此端为串行输入端,主控制器应在串行时钟上升沿之前半个周期将数据放到本端,供ISD输入;串行时钟(SCLK): ISD的时钟输入端,由主控制器产生,用于同步MOSI和MISO的数据转输。
数据在SCLK上升沿锁存到ISD,在下降沿移出ISD;中断(INT): 漏极开路输出,ISD在任何操作(包括快进)中检测到EOM或OVF时,本端变低并保持。中断状态在下一个SPI周期开始时清除。语音由AUDOUT输出给功放,放大后输出。
霍尔采集的信号经光耦4N25进入P3.2。此脚为外部中断O的输入脚,一旦有脉冲进入就会触发单片机中断,调用处理程序,安装在车门上的微动开关在到站后给C51一个信号,使其自动开始下一段的计数,P2.0到P2.6直接驱动数码管,P3.6 P3.7为片选端,采用动态扫描方式输出到站情况。
ISD4004的供电电压为3V,还需要一个电压变换电路,GFB0812DHU在此不给出。报站器还有其他功能如乘员话筒,报警提示等由于本文只简述计数功能的核心,便不再累述,采用C语言开发,包括初始化、中断处理、自动运行、手动运行、读写EEPROM、以及主程序模块,在XAC环境下进行开发,并仿真,最好即可上车调试使用。
系统完成后就可以上机调试,使用时可用配套的烧写器将站与站之间的距离写入单片机内,如果不知道距离可以在机上采用手动方式输入,使装置处于输入状态,出站时按下录入键,到站时按下确定键,就可以将站与站之间对应的数据写入单片机。使用中如果出现粗报,采用手动调整即可。
该方式应用89C51单片机的高速计数器端口进行脉冲计数,GFB0812DHU以距离来控制报站时刻,首次实现了模糊控制,改变现有设备的不足。做到简单实用自动化程度高。传感器在公交车上的应用极大的提高了设备功能,单片机89C51与异步收发器8250的接口,8250具有与MODEM接口和控制串行通信的能力。8250输入输出均为TTL电平,按EIA(国际电子工业合作会)RS-232标准,采用串行收发驱动器芯片MAX232进行电平转换和驱动。
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YZR系列电动机的工作定额分为短时定额及断续周期性定额,电动机以S3 40%为基准工作制,起动等级指每小时最大允许的等效起动次数,起动等级分为6、150、300及600次/小时,其中点动一次(终了时电动机的转速不大于其额定转速的25%)相当于1/4次起动,电制动(制动到额定转速的1/3)一次相当于0.8次起动。
YZR系列电动机起动通常采用串电阻起动和频敏变阻器起动两种方法。过流保护的整定值通常是电动机额定电流的2.25倍。实际使用当中,由于机械故障或负载方面原因,有时会超过2.25倍(尤其是频敏变阻器起动),目前YZR系列电动机主要分F级绝缘和H级绝缘两种。
根据实际的负载情况,把电动机的传动控制部分尽量调整到最合理的使用状态。这样才能保证电动机正常的使用寿命。下面笔者以具体的设备为例进行分析,PQR系列控制屏电路(标准线路,无附图)。这种控制方案对操作工要求较高,起动过程中由操作引起的加速过快会造成电动机的起动电流过大(2.5—3倍额定电流),目前起重机上采用的过流继电器。
桥式起重机起升机构的控制电路是经过多年实践验证的标准电气线路,原理上自然无懈可击,以50T/10T天车的主卷扬为例,通常采用的控制屏型号是PQR或PQS,都是标准的控制电路(本文中无附图),然而根据实际的负载和使用情况采取一些合理的修改,更好保证设备的稳定运行,也是很重要的。
其整定值大多数情况下不精确,所以电动机起动电流过大所形成的冲击常常造成电动机起动时瞬间过热,对工作频繁的起重机将严重影响电动机使用寿命,尤其是烧损后经过修复的电动机更加严重,根据笔者的现场经验,非特殊情况,GFB0812DHU起升机构下降时尽可能采用强力下降(电动机回馈制动),烧损后经过修复的电动机尽可能把起动电流调小,(用钳形表测量,能降低到1.5倍最好)。
目前使用PQR控制屏电路的起重机,笔者建议增加时间继电器来确保电动机正常使用寿命,详细线路见图1(附后),另外,如果不影响生产节奏,可去掉最后一级加速,使电动机常接软化电阻适当加大,损失一点速度,降低运行电流,还是有好处,这种方案的不足之处是增加了维护工作量,但是正确选用质量可靠的时间继电器还是有利于保证电机使用寿命的。
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