Программное обеспечение для отладки систем управления упругими объектами





Скачать 53.13 Kb.
НазваниеПрограммное обеспечение для отладки систем управления упругими объектами
Дата публикации09.04.2015
Размер53.13 Kb.
ТипДокументы
100-bal.ru > Информатика > Документы
УДК 651.8

К. В. Игнатьев, М. М. Копычев

(СПБГЭТУ «ЛЭТИ», каф. САУ, Санкт-Петербург)
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ ОТЛАДКИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ УПРУГИМИ ОБЪЕКТАМИ
Целью данной работы является разработка программного обеспечения для лабораторного стенда для изучения систем управления упругими объектами.
Введение

В настоящее время упругие деформации являются одной из основных проблем современной механики. Колебания уменьшают срок службы системы, приводят к преждевременному старению оборудования.

В СПБГЭТУ «ЛЭТИ» на каф. САУ в рамках дисциплин изучающих системы автоматического управления планируется ввести лабораторные работы по изучению систем управления упругими объектами на реальном двухмассовом стенде, подключаемом к компьютеру. Предлагаемый доклад посвящён разработке программного обеспечения для управления с компьютера лабораторным стендом.

Лабораторный стенд для изучения и отладки систем управления упругими объектами
Двухмассовая система стенда представляет собой, в данном случае, пару объёктов – двигатель постоянного тока и алюминиевого диска с грузами, установленных на алюминиевой пластине. Связь двух объектов осуществляется за счёт пружины с некоторым коэффициентом жёсткости k. Для определения угла поворота диска используется абсолютный энкодер, вал которого вставлен в середину диска. Управление работой двигателя, а также – сбор опытных данных с выхода энкодера, осуществляется посредством платы управления. Таким образом – двигатель является устройством, задающим воздействие в системе, в то время как энкодер – устройством, определяющим угол поворота диска.

На рис. 1 представлена компьютерная трёхмерная модель стенда.

3d.png

Рис. 1. Трёхмерная модель стенда.

Плата управления выполнена в виде отдельно комплектующего устройства и имеет размеры 188*88 мм. Для крепления к основанию макета в плате изготовлены 4 отверстия диаметром 4 мм.

В основе работы платы лежит 8-и разрядный AVR-микроконтроллер Atmel ATmega8. Для измерения тока в цепи статора должен использоваться бесконтактный датчик холла CSA-1V, выход которого подключён к выводу встроенного в микроконтроллер 10-и битного аналого-цифрового преобразователя. Используемый для определения положения диска и расчёта его угловой скорости 10-и битный абсолютный энкодер с параллельным выходом, подключён к микроконтроллеру через три аналоговых коммутатора DG411DY управляемых с микроконтроллера с помощью микросхемы-инвертора. Для управления скоростью и направлением вращения двигателя постоянного стока, ШИМ-вывод 16-и разрядного таймера микроконтроллера, а также вывод одного из портов ввода/вывода микроконтроллера подключены к соответствующим входам драйвера двигателя постоянного тока, расположенного на отдельной плате, установленной на плате управления, подключаемой через специальный разъём.

Для связи платы управления с компьютерным пультом используются разъёмы RS-232 и USB, для сопряжения микроконтроллера и компьютерного пульта по RS-232 используется преобразователь логических уровней MAX232. В качестве питания платы управления используется 12 В постоянного тока, идущие на питание платы с драйвером двигателя через LC-фильтр, в также на стабилизатор напряжения с выходным напряжением 5 В, идущего на питание всех остальных компонентов, включая микроконтроллер и датчик холла, а также через LCR-фильтр для создания опорного напряжения для встроенного в микроконтроллер аналого-цифрового преобразователя. Для защиты от неправильного включения питания параллельно разъёму питания установлен обратный диод-стабилитрон. Для удобства работы и отладки программы микроконтроллера на плате управления предусмотрены два светодиода, управляемые микроконтроллером, тумблер со светодиодом подключённые к микроконтроллеру, потенциометр, подключённый к микроконтроллеру, а также тумблер со светодиодом для подачи питания на плату. Для удобного программирования микроконтроллера на плате должен быть расположен разъём программирования.
Программное обеспечение для отладки систем управления упругими объектами
Для удобного управления разработанным стендом было написано специальное программное обеспечение на языке С++ в среде Borland C++ Builder 6. Данное программное обеспечение выполняет следующие функции:

  1. Реализация основных алгоритмов управления двухмассовым упругим объектом, таких как П-регулятор, ПИД-регулятор, 3-х контурное подчинённое управление с контурами тока якорной цепи двигателя, скорости вращения диска и положения диска, модальный регулятор и адаптивный регулятор.

  2. Восстановление не измеряемых переменных состояния системы, а именно угловых скоростей вращения диска и двигателя, а также момента упругого пружины.

  3. Расчёт сигнала управления двигателем постоянного тока в зависимости от выбранного алгоритма управления, его параметров и типа управления (ступенька или меандр).

  4. Связь со стендом по протоколу RS-232 через COM или USB порты с частотой 100 Гц.

  5. Отображение в режиме «реального времени» графиков параметров двухмассовой системы, таких как угол поворота диска с грузами, угловая скорость вращения диска, ток в якорной цепи двигателя постоянного тока, угловая скорость вращения двигателя, выработанный сигнал управления. А также отображение угла поворота диска в виде стрелки и отображение тока двигателя и скоростей двигателя и диска в виде горизонтальных шкал.

  6. Сохранение полученных графиков в виде растрового изображения bmp.

Интерфейс программы содержит две большие вкладки: «Регулятор» и «График». Скриншот программы с выбранной вкладкой «Регулятор» представлен на рис. 2.



8




8

7

6

5

4

3

2

1
Рис. 2. Скриншот интерфейса программы с вкладкой «Регулятор». 1.png

На скориншоте обозначены:

  1. Блок выбора регулятора;

  2. Блок выбора вида задания;

  3. Кнопка принятия изменений в настройке регулятора;

  4. Стрелочный индикатор угла поворота диска с грузами;

  5. Схема выбранного регулятора;

  6. Кнопки управления стендом;

  7. Блок выбора режима управления;

  8. Блок горизонтальных шкал для отображения тока якоря и угловых скоростей вращения диска и двигателя.



3

2

1
2.png

Рис. 3. Скриншот интерфейса программы с вкладкой «График».
На скриншоте обозначены:

  1. Блок выбора параметров для построения;

  2. Область графиков;

  3. Блок регулирования масштаба времени.

На рис. 4 изображён стенд с установленной связью с программой на компьютере.

3.png

Рис. 4. Фотография стенда подключённого к компьютеру.

Заключение
Разработанное программное обеспечение успешно прошло проверку на работоспособность.
Литература


  1. Путов В. В. Адаптивное и модальное управление механическими объектами с упругими деформациями

  2. Бесекерский В.А. Теория систем автоматического управления. // В. А. Бесекерский, Е. П. Попов. - Изд. 4-е, перераб. И доп. - СПб, Изд-во «Профессия», 2003. -752 с. - (Серия: Специалист)

  3. Кайков Д. OrCAD Layout plus by the hand… - 2006. - 382 с.

  4. Bob Swart [и др.] Borland C++ Builder 6 Developer’s Guide - 2003. - 1097 с.

  5. Мэйерс С. Эффективное использование С++ - 2006. - 301 с.



Работа выполнена самостоятельно


Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Программное обеспечение для отладки систем управления упругими объектами iconСистемное программное обеспечение реферат студента 1 курса экономического факультета
ПО. Программное обеспечение современных компьютеров включает миллионы программ — от игровых до научных. Все программное обеспечение,...
Программное обеспечение для отладки систем управления упругими объектами iconРоссийской Федерации Самарский государственный архитектурно-строительный...
Информационные системы” являются информационные системы и сети, их математическое, информационное и программное обеспечение, способы...
Программное обеспечение для отладки систем управления упругими объектами iconУчебно-методический комплекс по дисциплине для студентов специальностям...
Умк составлен в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования для специальностей...
Программное обеспечение для отладки систем управления упругими объектами iconРабочая программа дисциплины «Архитектура ЭВМ и вычислительных систем»...
«Автоматизированные системы обработки информации и управления» (по отраслям) и 230105 «Программное обеспечение вычислительной техники...
Программное обеспечение для отладки систем управления упругими объектами iconКурсовая работа По дисциплине «Базы данных»
Программное обеспечение для создания систем управления базами данных
Программное обеспечение для отладки систем управления упругими объектами iconТема: Программное обеспечение компьютера
Цель: будут уметь различать программное обеспечение компьютера, знать о назначении прикладного по, системного по, Систем программирования,...
Программное обеспечение для отладки систем управления упругими объектами iconРабочая программа дисциплины «Архитектура ЭВМ и вычислительных сетей»
«Автоматизированные системы обработки информации и управления» (по отраслям) и 230105 «Программное обеспечение вычислительной техники...
Программное обеспечение для отладки систем управления упругими объектами iconПрикладное программное обеспечение реферат студентки 1 курса экономического факультета
«телом», то программное обеспечение (software) – это его «мозг». Именно правильно подобранное и грамотно установленное программное...
Программное обеспечение для отладки систем управления упругими объектами iconОбъявляется прием документов для участия в конкурсе на замещение...
Профессия: код 230102 «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем»
Программное обеспечение для отладки систем управления упругими объектами iconРабочая программа учебной дисциплины Интегрированные системы управления...
Рабочая программа по дисциплине "Интегрированные системы управления" включена в учебный план для специальности 230105 в цикл "Специальные...
Программное обеспечение для отладки систем управления упругими объектами iconРабочая программа дисциплины “Физическая культура” для специальности...
Составлена в соответствии с Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности...
Программное обеспечение для отладки систем управления упругими объектами iconИнструкция
Профессия: код 230102 «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем»
Программное обеспечение для отладки систем управления упругими объектами iconСамостоятельная работа 110
Курс читается в 8 и 9 семестре для студентов комбинированной формы обучения специальности230105 "Программное обеспечение вычислительной...
Программное обеспечение для отладки систем управления упругими объектами iconАлгоритмы безопасного перехода в сетях петри для лицензионной защиты программных систем
Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей
Программное обеспечение для отладки систем управления упругими объектами iconПрограмма дисциплины «Теория графов»
Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки 231300....
Программное обеспечение для отладки систем управления упругими объектами iconТемы рефератов Офисное программное обеспечение турагентства примеры...
Офисное программное обеспечение гостиничного комплекса – примеры для конкретных фирм


Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
100-bal.ru
Поиск