基于單片機控制的角度自動調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計
由于單片機只能處理數(shù)字信號,因此需要通過一個A/D轉(zhuǎn)換電路把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送給單片機系統(tǒng)。WDD35D4角度傳感器的量程為:0~2 k,角度傳感器兩端電壓為12 V,由于帆板受到風(fēng)力,使得帆板帶動角度傳感器的旋轉(zhuǎn),從而改變角度傳感器分得的電壓,因此我們得到的控制算法為(x為假設(shè)的角度傳感器輸出電壓模擬量):
2.2 PWM控制原理
PWM的意思是脈寬調(diào)節(jié),也就是調(diào)節(jié)方波高電平和低電平的時間比,一個20%占空比波形,會有20%的高電平時間和80%的低電平時間,而一個60%占空比的波形則具有60%的高電平時間和40%的低電平時間,占空比越大,高電平時間越長,則輸出的脈沖幅度越高,即電壓越高。如果占空比為0%,那么高電平時間為0,則沒有電壓輸出。如果占空比為100%,那么輸出全部電壓。所以通過調(diào)節(jié)占空比,可以實現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出電壓的目的,而且輸出電壓可以無級連續(xù)調(diào)節(jié)。從而可精確調(diào)整電動機的轉(zhuǎn)速。
分辨率也就是占空比最小能達(dá)到多少,如8位的PWM,理論的分辨率就是1:255(單斜率,即28之一),16位的PWM理論就是1:655 35(單斜率,即216之一)。為提高系統(tǒng)中的分辨率,本系統(tǒng)中采用10位的PWM,理論上的分辨率為1:1 024。
本系統(tǒng)設(shè)計的核心算法為PID算法,它根據(jù)本次采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定值進行比較得出偏差e(n),對偏差進行PID運算,最終利用運算結(jié)果控制PWM脈沖的占空比來實現(xiàn)對加在電機兩端電壓的調(diào)節(jié),進而控制電機轉(zhuǎn)速。其運算公式為:
u(n)=Kp[e(n)-e(n-1)]+KIe(n)+KD[e(n)-2e(n-1)+e(n-2)]+u0 (8)
3 硬件主要模塊電路設(shè)計與分析
3.1 驅(qū)動電路
根據(jù)電路系統(tǒng)設(shè)計要求,驅(qū)動電路采用了L298N集成電路。L298N是一種高壓、大電流雙全橋式驅(qū)動器,其設(shè)計是為接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號和驅(qū)動電感負(fù)載的。L298N芯片可驅(qū)動48 V、2A以下的電機。電路圖如圖3所示。L298N驅(qū)動1個電機,OUT3、OUT4之間接1個電動機。 5、7、10、12、腳接輸入控制電平,ENA接控制使能端(PWM信號),控制電機的停轉(zhuǎn)。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/172004.htm
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