采用帶死區(qū)的積分分離式PI控制算法，WM周期為10m閥門導(dǎo)通時間僅為3.4m結(jié)語　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)定性問題。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，實現(xiàn)了對氣壓的精密控制。

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

需要用兩個高頻電磁電子壓力控制系統(tǒng)由供氣設(shè)備、控制器、閥門、儲氣設(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持輸出氣壓與輸入信號成比例。為了達(dá)到對儲氣裝置氣壓的控制。

壓力由兩路壓力傳感器獲得，閥的開、關(guān)來調(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。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)盡可能的減少閥門開關(guān)次數(shù)。實際的控制系統(tǒng)總是要跟蹤輸入信號或是克服攪動信號的干擾。所以，開關(guān)速度也將成為一個重要指標(biāo)。但是為了延長閥門壽命。有必要對系統(tǒng)的動態(tài)誤差做出分析。設(shè)誤差的

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

由此可見，數(shù)。當(dāng)s0時。通過求取動態(tài)誤差系數(shù)，就可以將跟蹤誤差與系統(tǒng)的開環(huán)傳送函數(shù)直接起來，根據(jù)對系統(tǒng)的精度要求來設(shè)計傳送函數(shù)了;或是根據(jù)辨識對象的輸入輸出數(shù)據(jù)，通過辨識得到

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（010V或05V420mA 8位數(shù)字信號）對氣壓進(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)，同時經(jīng)過電源基準(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經(jīng)過放大器放大后輸出至單片機(jī)的ADC或者經(jīng)過數(shù)據(jù)鎖存器輸出給單片機(jī)I/O口讀取。同時在LCD上顯示出來。用戶可以使用按鍵實現(xiàn)對閥門的控制。此外，控制器和計算機(jī)之間

通信由串口來實現(xiàn)。控制器硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。圖2硬件結(jié)構(gòu)框圖 軟件設(shè)計基于DA VE和KEIL軟件編寫。系統(tǒng)啟動時將保存在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A/D采樣值的

所以A/D采樣周期不能太長，處置。否則無法反應(yīng)系統(tǒng)的瞬時值。LCD顯示順序應(yīng)采用查詢的方式，盡量防止重復(fù)書寫。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指令有充分的延時時間，否則也會出現(xiàn)錯誤。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PC界面加以控制。為了實現(xiàn)對傳感器的標(biāo)定值存儲。a

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

從而達(dá)到控制閥門氣壓的目的當(dāng)反饋回來的實際壓力和值的偏差在一定范圍內(nèi)以后，差值來控制閥門的進(jìn)氣量和排氣量。停止進(jìn)氣閥和排氣閥的動作，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)被控對象的不同，可以對其進(jìn)行調(diào)整。該算法簡單，參數(shù)也易于調(diào)整，所以獲

下面簡單加以介紹。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。會導(dǎo)致震蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時間加長;Kp過大，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，會發(fā)生飽和效應(yīng)，超調(diào)量可能過大，因此引入了積分分離式算法。為了減少積分校正對控制系統(tǒng)動態(tài)性能的影響，需要在控制開始階段或是大幅值變化時，取消積分校正;而當(dāng)實際壓力值與設(shè)

恢復(fù)積分校正作用，定值的誤差小于一定值時。以消除穩(wěn)態(tài)誤差。積分分離式算法可以堅持積分的作用，同時減小超調(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。因為系統(tǒng)漏氣或者用戶使用氣壓的緣故，隨同設(shè)定值的增加，壓力動搖值增大，達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時間會變長。圖5有無積分初始值時響應(yīng)曲線的對比

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

定時寄存器產(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。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，也許會導(dǎo)致閥門的頻繁開關(guān)，會縮短閥門使用壽命，同時可能造成對閥門的過度控制;周期太長，也就無法

無法掌握控制精度。順序中做到對氣壓的及時調(diào)節(jié)。

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