单片机在数字液压适应控制系统中的使用.docx

单片机在数字液压适应控制系统中的使用吴振顺， 袁建光， 汲永涛， 熊汉文摘要：展现一种1级的带有参考模型的适应控制器，这种参考模型的建立是根据-mracs适应控制实验得来的，并曾被用于去控制现实中高阶的液压系统。而且它的整个被使用硬件系统，包括一片at89c51单片机、一个74ls373锁存器、一个6116存储器、一片8位adc0809等。这次在液压控制系统中的研究获得了令人满意的成果。关键词：适应控制、单片机。0 引言在液压控制系统中，为了提高控制的效率，使用了最优控制模型、智能pid调节器、预定反面反馈控制系统等。这些控制模型能够给出在一定范围内符合要求的结果。但是这一控制系统的数字模型必须被完全的了解。如果这一控制部分的数学模型不能完整的被了解，或者系统的参数和周围的环境变化范围很大，那么这些模型是不能给出令人满意的结果的。为了提高这一系统的准确性，此文根据-mracs适应控制实验来构建适应控制系统。为了减少控制的算法，此文采用了1级适应控制器来控制一个高阶的液压控制系统，它的参考模型是1。为了大幅度的提高单片机在液压系统中的作用，此文的控制器由at89c51、74ls373锁存器、6116存储器等组成。大量的有关液压位置控制系统的实验已经完成，并且获得了令人满意的结果。1 1进制适应控制器的构成1.1 控制对象的无最低限度的现实现实的液压系统是一个高阶，非线性的系统。如果我们忽略工作油的压缩率，我们可以将液压系统看做是一个二阶的系统。适应控制系统不仅受到外面世界、环境变化和系统自身参数的束缚，也受到模型错误的影响。为了简化控制算法并且通过单片机实现在线控制，高阶液压系统采用了1级系统，那就是：gp(s)=bp/(s+ap) (1) 它的加法变换方程式是：gh（）=b/(+a)=y(k)/u(k) (2) 其中：b=bp/ap（1-eapt）/t;a=(1-eapt)/t;t抽样循环。为了获得控制对象的无最低限度的现实，刁番等式:k()p()+h()r()=q()-rm p()+()r() (3)其中：p（）=+a,r()=b,多项式：q(),r(),k(),h()各自的阶数为n-1,n-m.n-2,n-1。根据等式（2），我们可以知道，n=1,m=0.然后我们就可以得到以下多项式：根据以上结论,公式3可化简为：那么控制对象的无最低限度的现实可转化为：其中： 当抽样循环是t，（k）被改写为：1.2 1进制适应控制器的构成适应误差的等式为： 适应限定参数为：。根据公式4，控制系统推测输出值为： 它的参数限定条件是： 控制对象的适应控制输入为： 其中：参考模型输出期望。实际控制对象的输出。1级适应控制系统的结构图如下：2 系统硬件电路这个系统由at89c51单片机、74ls373锁存器、6116存储器、8位adc0809、dac0832交换电路和8297输入显示电路组成。硬件电路图如下：使用at89c51是因为它自带4kb程序存贮器因而不需要外部存储器，电路被简化了。传感器接收微弱信号，信号放大电路将输入信号放大，并经过adc0809处理。数据由数据线传送到at89c51。数模转换电路在单缓冲方式下可由dac0832完成。dac0832输出终端iout1 iout2输出时时信号。这些时时信号可以通过带有放大电路的电压表转化为电压值。参数是信号输入端的反馈，电阻反馈在dac0832中完成。输出电压和它的放大数值之间的关系式为： 其中：vr为数据参考电压，一般取vr=5v。为了获得正的和负的输出值，放大系数a1的输出值vr通过放大器将u1的量程转化为+5v到-5v。u1由能量电路控制电子管放大。在硬件电路图中，anrd和drnd必须被分离连接，然后将anrd和drnd连在一起，那么anrd和drnd共同的干扰就可以被避免。3 1级适应控制器算法的软件图表这种算法使用三位浮点数计算，所以每个数占用3比特单元。第一个字节存储步骤号，其中第七位存贮数值标志，第六位存贮步骤标志，其他的位存储步骤数值标志，最后两个字节存储假数。主要的1级适应控制器算法流程图表如下： 4 模拟实验的研究为了解释这一由单片机组成的适应控制器可以控制在事实上控制液压系统，此文将实际的液压位置控制系统的数学模型作为模拟实验的研究对象。由以下图表可得，这一控制器有很强的适应性和很好的准确