（控制理论与控制工程专业论文）多通道智能pid电液伺服控制系统研究.pdf

摘要直升机强度试验是直升机设计、研究中不可或缺的必要过程，而在直升机强度试验中，电液伺服控制系统又是必不可少的加载设备，本文详细阐述了多通道模糊p i d 电液压伺服控制系统的设计。在设计的过程中，针对过去液压伺服控制系统的缺点，进行了一些处理。该系统采用多级控制，分为上、中、下三级，体现集中管理、分散控制的思想，即提高了系统的可靠性，也使系统更容易操作。为改善伺服阀的特性，在系统各通道的伺服输出电路中增加了可程控的阀偏胃和阀颤振电路。为提高系统对被控剥象参数发生变化的适应能力和提高控制效果，设计了焦，糊p i d 控制器，得出了模糊p i d 的仿真结果。王莅玩孩件采用v c + + 6 0 进行设计，它是一个人机操作界面，完成试验操作人员对试验控制和管理，将试验结果进行保存，并通过以太网和中间的工控机通讯，把操作人员的命令送给工控机、把试验数据送给上位机。本系统在安装调试完之后，进行了某型直升机原理样机中央件的疲劳试验的加载控制，从试验的结果来看，系统工作可靠，控制精度高，操作方便，性能良好。工夕一少一【关键词】镬 i i 肴岛伺服控制，分散控制j 强度试验r 塑堑) 。ka b s t r a c tt h et e s to fi n t e n s i t yo fb r e a k i n gi sn e c e s s a r yf o rt h er & i ) o fh e l i c o p t e r h o w e v e re l e c t r o h y d r a u l i cs e r v o c o n t r o ls y s t e mi si n d i s p e n s a b l et oi t t i l ep a p e rm a i n l yi n t r o d u c e st h ed e s i g no ft h ed i g i t a lm u l t i c h a n n e l sc o o r d i n a t i n gs e r v o c o n t r o ls y s t e mt h a tb eu s e df o rh e l i c o p t e rf a t i g u ea n ds t a t i ct e s t ：s o l v e ds o m ep r o b l e m sc o m ew i t ha n a l o gs e r v o c o n t r o ls y s t e m i no r d e rt oi m p r o v et h er e l i a b i l i t ya n dn l a l l 吼l v e r a b i l i t v t h es y s t e mw a sd i v i d e di n t ot h r e eg r a d e s ，i ti st h ee m b o d i m e n to ft h et h i n k i n gt h a tc e n t r a l i z em a n a g e m e n ta n dd e c e n t r a l i z a t i o nc o n t r 0 1 t h e r ea r ev a l v ed i t h e ra n dv a l v es e t p o i n tc i r c u i tt oi m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo ft h es y s t e m w ed e s i g n e daf u z z y p i dc o n t r o l l e rt oi m p r o v et h ea d a p t i v ea b i l i t i e sa n db o o s tc o n t r o lp r e c i s i o no ft h es y s t e m a n dg i v e nt h er e s u l to fs i m u l a t i o n t h es o f t w a r er u n n i n gi np cw a sp r o g r a m m e dw i t hv c + + 6 0 ，i ti sai n t e r f a c et h a tt a k ec h a r g et h et e s tm a n a g e m e n t 、c o n t r o la n ds a v et h et e s td a t a ，a n de x c h a n g em i d d l et e s td a t aw i t ht h ep c 10 4b ye t h e r n e t a f t e rf i n i s h e dt h ei n s t a l l a t i o na n dd e b u g g i n go ft h es y s t e m ，i tw a su s ef o rt h ef a t i g u et e s to f c e n t e rp l a t eo f r o t o rs y s t e m st h e o r i c a lm o k e u pm a i nh u b ，b a s e du p o nt h er e s u l to ft b et e s t ，t h es y s t e mw a sc o n s i d e r e dt h a th a v eg o o dr e l i a b i l i t ya n dh i g hc o n t r o lp r e c i s i o n k e yw o r d s ：f f m z y p i d ，s e r v o c o n t r o l ，d e c e n t r a l i z a t i o nc o n t r o l ，f a t i g u et e s t ，h e l i c o p t e r南京航空航天人学坝i 论文第一章绪论1 1 项目背景与意义直升机强度试验是直升机设计、研究中不可或缺的必要过程。近代科学技术的发展，特别是计算机辅助设计和应用计算机进行应力分析等先进技术，已使结构的几何构形和强度计算进一步精确。但对于复杂几何形状和复杂环境条件的强度计算问题，只能建立在某些简化的基础之上进行。特别是对于结构的疲劳强度问题，由于受到材料处理、施工工艺、化学成分、环境条件、机械性能参数等随机性差异的影1 1 向，即使使用最先进的和最精确的计算方法，也难以将影响因素考虑无遗。但通过近代的试验技术( 目前也只能通过试验技术) 包括仪器、设备、方法等却能够为人们揭示设计结构在实际使用条件下存在的本质问题，并能够发现计算方法所不能揭示的现象，其中结构和动部件的疲劳试验就是例证。在直升机动部件结构的疲劳和静力试验中，电液伺服控制系统是必不可少的加载设备，它具有结构紧凑，容易获得各种加载，精度高，调整控制方便等优点。早期的电液伺服控制系统都采用是模拟电路，由于模拟电路本身的缺陷，使的整个系统的稳定性不是很好，并且系统的抗干扰能力差，最突出的缺点是由于不能和计算机口，系统的各通道间很难相互协调的工作，这对于大型的、复杂的试验是非常不利的，如直升机主桨毂中央件试验，它有离心力、挥舞弯矩和摆振弯矩等载荷，并且载荷间有相位要求，用现有的电液伺服控制设备很难达到实验要求。而且，在长时间的试验过程中，由于试验件的机械特性、系统的汕源压力、油温等变化的影响，系统参数容易变化，现有用于疲劳试验的加载控制设备，都是用常规p i d 调节的，当整个系统的参数发生变化时，整个试验的性能指标就要变坏。随着我国直升机设计水平的提高，直升机试验的水平也需要提高，要求我们能做大型的、高精度的实验，这就必须要有高水平的试验控制设备。随着微电子技术、计算机技术、通讯技术和数字技术的飞速发展，特别是计算机在自动控制领域的应用，使的自动控制技术发生了巨大的飞跃，多通道智能p i d 电液伺服控制系统就是在这种背景下产生。1 2 电液伺服控制系统的简介1 2 1 单通道电液伺服控制系统的基本结构电液伺服控制系统由以下几部分组成：( 1 ) 信号发生器，它的主要功能是产生多种基本波形，以供形成指令信号。( 2 ) 信号解调器，它的主要功能是将反馈回来的传感器的小信号进行放大。( 3 ) 控制器，它的主要功能是将指令信号和信号解调器的出信号形成误差信号并进行一系列运算，并发出相应的控制指令。( d ) 阀驱动器，它的功能是将控制器的输出信号进行功率放大，用来驱动伺服多通道智能p i d 电液伺服控制系统研究i 翻。( 5 ) 伺服阀主要功能是通过输入的电流量来控制流向加载作动器的液压汕的流量。( 6 ) 加载作动器是产生作用力的环节，生作用力的大小和方向由其油腔巾的汕量决定。形成闭坏的f _ ! l 液伺服控制系统框图1 一i ：图1 1 电液伺服控制系统框图1 2 2 多通道电液伺服控制系统的简介多通道电液伺服控制系统是般由多个单通道控制器和一个协调模块组成，其中每个单通道控制器都能完成对一个通道的控制，而且这些单通道控制器间可以存在一定的关系如存在相位差，协调模块的主要功能是管理多个单通道控制系统，使的它们能按设定的工作方式运行，使各通道控制器能协同工作。1 3 课题主要工作及意义为了提高我们的试验水平，满足我所新型号直升机动部件结构的疲劳、静力等试验的要求，并节省经费丌支，我们决定研究开发一套多通道电液伺服控制系统，本人予2 0 0 0 年1 0 月从南京航空航天大学完成硕士课程学习后，参加此项课题任务，并担任此课题的负责人之一，在导师刘春生的指导下，在全课题组同事的共同努力工作下，于2 0 0 0 年1 0 月至2 0 0 2 年5 月期间丌始了本论文的工作，在整个项目的研制过程中主要完成的工作包括以下几个方面：( 1 ) 通过实际调研，同课题组其他成员一起完成了系统的整体结构设计工作，主要包括设汁了系统的总体结构，并将系统划分为硬件和软件两部分，并对这两部分按功能详细的划分模块。( 2 ) 负责十二个控制通道的前向通道和后向通道的硬件没计和电路实现，包括电原理图、电路板、器件选取以及电路调试工作。( 3 ) 负责上位机和p c l 0 4 通讯的通讯协议和上位机软件的具体设计、实现与凋试。南京航空航大人学硕十论文( 4 ) 对电液伺服控制系统中常用的常规p i d 调节进行了详细的分析，并在此基础上得到了模糊p i d 控制器的整定思想，并对此进行了仿真试验。( 5 ) 参与了整个系统的全部调试工作。本文在简要介绍多通道电液伺服控制系统的基础上，详细的介绍了控制通道的前向通道和后向通道的硬件设计、上位机软件、上位机和p c i 0 4 通讯协议以及模糊p i d 算法与仿真。全文共分九章，第一章为绪论，第二章介绍多通电液伺服控制系统总体设计方案，第三章介绍了控制通道的前向通道和后向通道的硬件设计与实现，第四章介绍模糊p i d ，第五章介绍上位机软件设计，第六章介绍上位机和p c i 0 4 的通讯协议，第七章介绍调试工作，第八章介绍系统的应用，第九章即最后一章是结论。兰望堕箜壁! ! 旦坐鲨塑竖丝型墨竺婴壅第二章多通电液伺服控制系统设计方案2 1 系统的功能要求及性能指标- 要求系统能完成载荷和位移控制。一要求系统能同时控制十二个通道，并且这十二个通道可以任意组合分成三组，每一组之间能相互独立的工作。各部分的性能指标入下：( 1 ) 反馈信号输入范围：1o v 满量程输入阻抗：3 0 k q( 2 ) 颤振信号频率：5 0 5 0 0 h z 可调幅值：0 6 阀电流满量程( 3 ) 阀驱动器：电流输出满量程：3 0 m a阀平衡范围：1 5 满量程( 4 ) 反馈放大器增益：1 9 9 9 程控可调零飘：1 m y m a x输出电压：1 0 v 满量程频率响应：2 0 0 k h z 时，衰减 1 ，相位 1 0 。( 5 ) 在选择恰当精度的传感器和量程合适的作动器时整个闭环系统的误差应小于满量程的3 。2 2 系统的总体设计方案2 2 1 总体构思( 1 ) 直接数字控制在早期控制系统中，程序载荷、反馈载荷以及伺服控制等信号都按模拟量进行工作时，这个系统则称为模拟量控制。由控制计算机取代常规的模拟调节仪表进行控制，由于计算机发出的信号为数字量，故得名直接数字控制，在直接数字控制中，实际上受控的生产过程的控制部件，其接受的控制信号可以通过控制机的过程输入输出通道中的数模( d a ) 转换器，将计算机输出的数字控制量中转换成模拟量，输入的模拟量也要经控制机的过程输入输出通道的模数( d ) 转换器转换成数字量进入计算机。在一些直接数字控制控制系统中，常使用小型计算机或微型机的分时系统来实现多个点的控制功能，实际上是属于用控制机离散采样，实现离散多点控制，这种直接数字控制的计算机控制系统已成为当前计算机控制系统中主要控制形式之一。和模拟量控制相比，直接数字控制的优点是灵活性大、使用和维护方便、南京航空航天人学硕i ：沦文可靠性高和价格便宜等优点，它能用数字运算形式对若干个回路，甚至数卜个回路的生产过程，进行比例积分一微分( p l d ) 控制，使： 业受控剥象的状态保持在给定值上，偏差小且稳定而且只要改变控制算法和应用程序便可实现较复杂的控制如前馈控制和最佳控制等，在本系统中，直接数字控制作为最底层的控制级，也即系统控制的执行级。( 2 ) 分级控制考虑到本系统是一个较大的系统，它不紧要对单独的十二个通道进行实时的控制，而且还要对这十二个通道进行协调管理，使它们之间即能相互协调控制也能够独立的工作，若只用一级控制器，则控制器的负担太重，不仅会影响控制精度，而且一旦当一级控制器发生故障整个系统就会瘫痪，这样的系统的可靠性也就不好，而用多级控制就能很好的解决这些问题。2 2 2 系统结构及工作原理系统的总体结构框图如图2 1 ，系统在结构上采用分布式结构，系统采用三级分布结构，最上层的是p c 机，中间层采用的是p c - v m e 总线工业控制机，摄下* 镕p c 饥j ：m m 麈镕j ：* “# m 王lv n e h “商蓠蓠un图2 - 1 系统的总体结构框图层的是单片机主控的单通道控制器。模块一、模块二、模块三组成一个单通道控制器，其中模块一为前向通道，模块三为后向通道，模块二为通道机和运算部分，p c i 0 4 为协调级，它通过v m e 总线和个单通道进行通讯机，p c 作为人机界面，它和p c i 0 4 问的通讯是通过以太网进行的。各模块的任务分别如下：1 ) 最上层的是p c 机的完成主要任务是：试验参数的定义；控制系统参数调节和设置；多通道智能p i d 电液伺服控制系统研究控制试验过程的进行：显示试验状态：试验数据的及曲线的打印和保存；2 )第二层是嵌入式的工控机p c i 0 4 ，它完成的任务是：i 幅值修正；系统的标定；和p c 机通讯；1 办调各通道间的工作；3 )单通道控制器完成的主要任务是：实时控制；产生指令信号；信号解调；伺服阀驱动；p i d 闭环调节；一个单通道控制器主要由三个子模块构成，它的原理框图如下1图2 - 2 单通道控制器构成2 2 3 软件结构我们把整个软件分成两部份，运行于上层p c 机中应用软件的我们称为的第一级软件，运行于p c 1 0 4 和单片机8 0 3 1 中的应用软件称为第二级软件。第二级软件功能框图如下：南京航空航天火学硕十论文主模块i系统调零景主毫标定网络通讯p i d 参数选择l阏平衡调节实时控制图2 - 3 第二级软件功能框图第二级软件各模块所承担的任务：1 ) 系统调零在反馈为零的条件下，调节信号解调器上零位寄存器的值，使的信号调节器的输出为零，当前零位寄存器中的值即为该通道的零位，送上位机保存。2 ) 系统标定在通道载荷为满量程值时，调节信号调节器的增益值，使的信号调节器的输出为1 0 v ，调节好的增益值送上位机保存。3 ) p i d 参数选择操作人员通过控制台端给出命令的波形，在改变参数的同时观察反馈波形，使反馈波形能和命令的波形拟合的很好，以此来确定该通道的p 、i 、d 参数。4 ) 阀平衡调节在命令值为零的条件下，调节阀驱动板上的阀平衡寄存器的值，使得阀电流的输出为零，当前阀平衡寄存器中的值即为阀平衡值，送上位机保存。5 ) 实时控制根据上位机送来的载荷谱发命令给通道机，使之产生所需的载荷波形，对通道的p i d 的闭环控制。通过实时的采集反馈值，计算出修参数，进行幅值及相位的修正。将采集到的反馈信号发送给p c 机。6 ) 网络通讯从上层的p c 机中接收数据和命令，把下位机= | 丁的数据发送给上层的p c机。第一级软什功能框图如图2 4 ：多通道智能p i d 电液伺服控制系统研究图2 - 4 第一级软件功能框图第一级软件主要模块的功能介绍：1 ) 通讯诊断通讯诊断的主要功能是通过往下位机发送测试字，并接收下位机送回的字，判断网络的通讯是否正常。2 ) 试验谱定义试验谱定义是为试验准备命令载荷值。试验谱包括波形( 如正弦波、方波、三角波、梯形波和直流) 、频率、幅值、相位、重复执行的次数，另外还定义控制通道的满量程值和工程单位及试验控制方法。3 ) 试验参数定义试验参数定义设置幅值误差限、控制失败时的响应动作，并设置载荷的上限和下限以提供超载保护。4 ) 控制参数在线调节控制参数在线调节包括系统零位调节、伺服阀平衡点的调节、阀伺服阀颤振频率以及数字控制器的p 、i 、d 参数的调节。5 ) 运行状态显示与打印运行状态显示包括显示本试验的次数、以图形或文本的形式显示各通道当前载荷( 包括i 隔值、频率、相位) 的命令值、反馈值、误差值，也可以用文本方式将以上的数据打印出来。6 ) 试验数据生成与保存试验数据生成与保存是将试验的一些参数包括通道分配、控制方式、系统标定的数据、载荷谱等数据保存在不同的文t 川。南京航空航犬人学硕一 论文第三章硬件设计本章主要讲述了该系统信号解调承i 伺服阀驱动部分的硬件设计及实现。第一部分主要讲述了前向通道也即信号放大和a d 电路的主要模块，第二部分讲述了后向通道即伺服阀驱动部分的主要功能模块。3 1 系统的前向通道系统的| 、f 向通道主要包括信号放大、滤波和a t ) 转换机部分。在本节中主要讲述信号放大和a d 转换机部分，由于本系统的滤波电路较简单，就没有叙述。3 i i 信号的放大部分在一般液压伺服控制系统中，它的输入部是很小的，一般为毫伏级，而在a d 转换器的输入端都为伏级电压，在此问的放大倍数就达到了上千倍，另外，为了使用个放大器来满足不同的模拟输入的不同增益要求，必须要有可编程增益放大环节，也即通过软件即可改变它的放大倍数。在此放大模块中可有两种方案可供选择，第一种方案是只用级放大器，由于要求的技术指标较高，可选一个高精度的集成放大器，通过在该集成放大器加一些外围电路即可实现他的放大倍数的程控可调。第二利t 方案是用两级放大，第一级选一个高精度的集成放大器作为小信号放大，在第二级设计一个电路来实现本模块的放大倍数的程控可调。第种方案有两个的缺点，一是它的放大倍数是可以程序控制，但放大倍数不能连续可调。二是在电路中会有多个继电器，一般来说，继电器的吸合时的都会产生噪音。第二种方案的缺点是电路较复杂，但它可以实现放大倍数的连续可调。为了系统的功能更加完善，第二种方案是比较理想的选择，系统前向通道的结构框图如图3 一i 。3 1 1 1 前置放大部分图3 - 1前向通道的结构榧图多通道智能p i dl b 液伺畦控制系统研究传感器信号的前置放大部分是控制系统的开始部分，它的性能的好坏对整个系统有非常大的影响，由于传感器的输出信号非常小，特别是载荷传感器，它的输 “都是毫伏级的，所以必须经过小信号放大环节。对j 二个单纯的弱信号，可以用运算放大器进行信号放大，如图3 - 2 然而，i j 于传感器工作的环境往往比较恶劣，在传感器的两个输出端上经常产生较大的t 扰信号，有时是完全相同的干扰信号，称为共模干扰。虽然运算放大器刑直接输入到差动端的共模干扰有较高的运算能力，但从如图3 2 可看到，共模下扰信号并不是直接加到运算放大器的差动输入端+ i n 和一f n ，其中路直接加到+ i n ，而另一路却要经过r 2 再加到一i n 端。对来自信号源的共模干扰信号并r 2 - i n噪音”“l 7图3 - 2 共模干扰示意图不能起到很好的抑制作用。因此，对于传感器的输出信号，通常是由一组运算放大器构成测量放大器来对传感器的输出微小信号进行放大，如图3 2 传感器的输出信号直接接到测量放大器的+ i n 和一i n 端上，放大倍数选在1 1 0 0 之问，测量放大器的两个差动输入端+ i n ，一i n ，和信号源间的阻抗相等，故有较高的共模抑制能力。测量放大器应具有高输入阻抗，低失调电压及温度漂移系数和稳定的放大倍数、低输出阻抗的特点。经典的测量放大器是用三个运算放大器构成，但是目前各模拟器件公司都竞相推出了高性能、低成本的单片测量放大器。因此没有必要去用分立的运算放大器构成测量放大器，而可以直接选用单片测量放大器芯片，而且采用单片测量放大器芯片与用分立的运算放大器相比具有性能优异、体积小、电路结构简单、成本低的优点。a d 6 2 4 是一种高精度的小信号放大器集成芯片。它经常被用在一些高精度的数据采集系统中，作为载荷传感器或应变输出的前置放大部分，它的一些性能指标如下：1 )低噪音：o 2u v p p0 1 l l z l o l t z2 )温漂小：最大为0 2 5 u v 。c3 )非线性度很小：最大为0 0 0 1 ( g = l 2 0 0 )4 )高的共轭抑制比：最小为1 3 0d b ( g = 5 0 0 1 0 0 0 )5 )很小的零点偏移：最大为2 5 u v ，6 )较高的带宽：2 5 m h z7 ) 活的方便的放大倍数：在不需要任何外部元器件的情况下，可以获得l 、l0 0 、2 0 0 、5 0 0 、1 0 0 0 的放大倍数，通过加一些外部电阻可以获得l 至1 0 0 0 之矧r q 任一放大倍数。a d 6 2 4 的放大倍数及管脚连接关系表3 1 。南京航空航天人学坝十论文放大倍数和3 脚连接的管相连的管脚脚11 0 013】2 5】3】1 接1 61 3 7131 1 接1 21 8 6 5l31 1 接1 2 接1 62 0 01 22 5 01 21 1 接l33 3 31 21 1 接1 63 7 51 2i 3 接l65 0 01 l6 2 41 1l3 接1 66 8 81 11 1 接1 2 ：1 3 接1 68 3 l1 l1 6 接1 21 0 0 01 l1 6 接1 2 ；13 接1 1表3 1在此系统巾，由于传感器的输出信号会有一定的变化范围，因此测量放大器的放大倍数应该可以根据输入信号的变化来选择，为了实现放大倍数的可调节，通过一个拨动开关来控制a d 6 2 4 的放大倍数，它们的连接见图3 3 ，当a d 6 2 4的3 脚分别与1 3 、1 2 、1 1 脚相连时它的增益分别为1 0 0 、2 0 0 、5 0 0 ，当3 脚悬空时增益为1 ，当3 脚和1 1 脚相连且1 6 、1 3 脚分别和1 3 、1 1 相连时。增益为10 0 0 ，所有这些增益都可以通过s 1 来选择。因为传感器和放大器本身都有零偏，也即当传感器和放大器的输入为零时，a d 6 2 4 的输出不为零，为了消除这种零点偏移，可在a d 6 2 4 的8 脚、4 脚、5 脚间接一可调电阻r 2 2 ，这样就是可以通过改变r 2 2 的阻值来为a d 6 2 4 调零。图3 - 3前置放大原理图多通道智能p i d 电液伺服控制系统研究3 1 1 2 程控放大部分在本系统的一个前向通道中，其输入可以是位移传感器的信号，也可以是载荷传感器的信号，而且，由于选择传感器量程不一样，即使同一种传感器它的输出也会差别很大，这样，经过测量放大器后的信号电平是不同的，但都要放大至a d 转换器输入要求的标准电压，因此，对应于通道的不同参数，第二级放大器的增益也应不同。由于前向通道中通道参数的选择是由计算机编程控制的，因此第二级放大器的增益也必须能由编程控制相应的增益选择。并且本系统要求的是增益是连续可调。目前已经有集成的数字控制可编程增益运算放大器与测量放大器芯片。例如b b 公司的p g a 2 0 0 2 0 1 是4 级可编程控制增益测量放大器；p g a l 0 0 为8级可编程控制增益测量放大器，美国a d 公司的a d 6 12 和a d 6 14 都是多级可编程控制增益测量放大器。尽管这些芯片功能都较强大，使用也简单，但它们的增益都是离散，如p g a l 0 2 的程控增益分别为i ，1 0 ，1 0 0 ，因此它们都难以满足本系统的设计要求，为此设计了一个电路模块来完成此程控增益，如图3 4 ，陔模块由几部分组成：锁存器u l 、u 2 和a d 转换器u 3 组成的a d 转换单元，由运算放大器u 4 和电容器c 1 、c 2 组成的电流电压变换单元，由电阻r 1 r 6 和运算放大器u 5 组成的电压跟随单元，由电阻r 7 r 1 0 和运算放大器u 6 组成的加法器。舀先计算机把十二位的二进制数( 它决定了程控增益的大小) 送入7 4 l s 3 7 3 锁存器u l 和u 2 ，当计算机发出的控, i i 0 信号使u 1 和u 2 的1 1 脚为有效电平时，a d 7 5 3 1 开始进行皇a 转换，a d 转换的输出信号经过电流到电压的变换后，在经过电压跟随器后，加到加法器的反向输入端和被放大的电压向加，加法器的输出端得到的就是程控放大器的输出。由于o a 转换器的基准电压为被放大的电压v i ，可知加法器相应的一输入端电压为v i * b 4 0 9 5 ( b 为加在a d转换器上的码值) ，加法器的另输入端为v j ，则加法器的输出电压v o = 一( 1 + b 4 0 9 5 ) ，这样便可得出程控增益k 2 = v o v l = 一( 1 + b 4 0 9 5 ) 。由于b 的范围应在0 4 0 9 5 问，可以看出程控增益1 k 2 = 6e l _ 6 ：e l s ee i = 5d e l = 5 ：e l s e i f d e i = 6e i = 6 ：e l s ee l = 5d e l = 5 ：e l s e i f d e l = 6e 1 = 6 ：e l s ee l = 5d e l = 5 ：e l s e i f d e l = 5d e l = 一5 ：e n di n = e 1 ，d e l 】；k _ d = k d u + e v a l f i s ( i n ，k d d ) ；u u l ( i ，k ) = 一( k p + e + k d + d e + k i + i e )i f k t e x t l e n g t h ) ：n e t b i o s ( 1 s e n d n c b ) ：i f ( s e n d n c b n c br e t c o d e ! _ 0 ) fif ( s e n d n c b n c br e t c o d e = = o x 0 5 )m e s s a g e b o x ( h w n d f r a m e ，”发送超时! ”，”发送j ”m b o kim b a p p l m o d a l ) ：r e t u r nf a l s e ：e l s er e t u r nt r u e ：5 3 2 开始和结束模块程序的开始和结束模块主要负责软件开始时一些参数的初始化，以及软件退出时对一些数据进行保存。程序的丌始模块部分也是整个程序的开始部分，尽管本软件并不直接参与控制，但是它发送的一些数据和命令却和下位机的控制有着相当密切的关系，如阀驱动器的参数、反馈调节器参数等，如果出现不恰当的参数，对被控对象来说是非常危险的，所以在程序软件设计的本身一定要避免这种情况的发生，所以在程序的开始部分要对一些参数进行初始化，应初始化的参数包括载荷控制方式的通道标定参数、位移控制方式的通道标定参数、载荷控方式的反馈调节器的参数、位移控制方式的反馈调节器的参数、阀驱动器参数、p i d 参数，若该参数的文件存在就读取文件中的参数，进行相应的初始化，若该文件不存在则用缺省的参数去初始化。初始化流程阔如下：垩塑堕塑堂! ! 里坐鲨塑竖堡 i ! 墨竺型壅图5 - 5 初始化流程图部分源代码：i f ( a c c e s s ( s z d e f n a m e ，o o ) ! = 0 )m e s s a g e b o x ( n u l l ，”标定文件d e f i l i e d e f 不存在! ! ! 软件使用缺省设置! ”，”加载试验”，m b 一0 k | m b i c o n e x c l a m a t i o n ) ：f o r ( i = 0 ：i = m a x c h a n n e l n u m l ：i + + ) 力方式通道标定初始化s t r c p y ( l c h a n d e f j m a xv a il i e ，”1 0 0 0 ”) ：s t r c p y ( l c h a n d e f i d e fv a l u e ，”1 0 0 0 ”) ：l c h a n d e f i m o dn u m= 2 0 4 8 ：s t r c p y ( l c h a n d e “i u n i t ，”k n ”) ：l c h a n d e f i d e f f l a g = 0 ：位移方式通道标定初始化s t r c p y ( w c h a n d e “i m a xv a l u e ，”1 0 0 0 ”) ：s t r c p y ( w c h a n d e f i d e fv 8 l u e ，”1 0 0 0 ”) ：w c h a n d e f i 】m o dn u m= 2 0 4 8 ：s t r c p y ( w c h a n d e f i u n i t ，”m m ”) ：w c h a n d e f i d e f f l a g = 0 ：力方式反馈凋节器参数初始化l b a c k d e f i z e r o v a l = 2 0 4 8 ：l b a c k d e f i g a i r i v a l = 2 0 4 8 ：l b a c k d e f i u p l j m it = 4 0 9 5 ：l b a c k d e “i d o w n i m it = 0 ：位移方式反馈调节器初始化南京航空航大人学坝1 ：论文w b a c k d e f i z e r o v a j = 2 0 4 8 ：w b a c k d e f i g a i n v a l = 2 0 4 8 ：w b a c k d e f i u p l i i n i t = 4 0 9 5 ：w b a c k d e f i d o w n l i m i t = 0 ：阀驱动器参数初始化f o r ( j = 0 ：j 3 ：j + + )g a t e d e f i g a t e v a l j = l2 8 ：g a t e d e f i s h a k e v a l = 12 8 ：)i f( ( h f il e=o p e n f i l e (s z d e f n a m e ，o f s ，o fc r e a t e ) ) ! = h f i l ee r r o r ) f1 w r i t e ( h f i l e ，l c h a n d e f ，m a x c h a n n e l n u m *s i z e o f ( c i t a n d e f ) )：一1 w f i t e ( h p i l e ，w c h a n d e f ，m a x c h a n n e l n u m s iz e o f ( c h a n d e f ) )：1 w r i t e ( h f il e ，l b a c k d e f ，m a x c h a n n e i n u m *s i z e o f ( b a c k d e p ) )1 w r it e ( h f il e ，w b a c k d e f ，m a x c h a n n e l n u m s i z e o f ( b a c k d e f ) )1 w r i t e ( h f i l e ，g a t e d e f ，m a x c h a n n e l n u ms jz e o f ( g a t e d e f ) )：t w r it e ( h f il e ，p a s s w o r d ，s i z e o f ( p a s s w o r d ) ) ：l c l o s e ( h f i l e ) ：e l s ei f ( ( h f i l e = o p e n f i l e ( s z d e f n a m e ，& o f s ，o f r e a d ) )! =h f i l ee r r o r ) l r e a d ( h f i l e ，l c h a n d e f ，m a x c h a n n e l n u m s iz e o f ( c h a n d e f ) ) ：1r e a d ( h f i l e ，w c h a n d e f ，m a x c h a n n e l n u m s i z e o f ( c h a n d e f ) - 1r e a d ( h f i l el b a c k d e f m a x c h a n n e i n u m * s i z e o f ( b a c k d e f ) ) ：r e a d ( h f i1 e ，w b a c k d e f ，m a x c h a n n e l n u m s i z e o f ( b a c k d e f ) ) ：1 r e a d ( h f i l e ，g a t e d e f ，m a x c h a n n e l n u m s i z e o f ( g a t e d e f ) ) ：l r e a d ( h f i l e ，p a s s w o r d ，s i z e o f ( p a s s w o r d ) ) ：一1 c 1 0 s e ( h f il e ) ：)5 3 3 其它模块其它模块即所有菜单条目的响应模块，它主要包括试件安装、通道标定、反馈调节器调节、p i d 参数调节、阀驱动器调节、反馈值显示、建立试验配鼍文件等。所有这些模块的共同特点是进行数据交换，可能是和对话框窗1 2 1 ，也可能是和p c i 0 4 机，其主要功能是使p c i 0 4 机和对话框也即是操作人员进行对话。在这些模块中，我们使用前面提到的数据结构作为桥梁。它的示意图如图5 6 ：a数据从对话框到p c l 0 4 如图5 - 6 ( a ) ：多通道智能p i d 电液伺服控制系统研究b数据从p c i 0 4 到对话框如图5 - 6 ( b )对话堰中的数据写到结构变量中0调用数据发送函数把变量中的敬送给p c 】0 4图5 6 ( a )f 调用数据接收函数从p c l 0 4 中l 接t i r 数据士写到结构变量中士l 从变量中读数据到j ：寸话框图5 6 ( b )以上说的是这些模块的主要功能，当然具体到每个模块都会有些辅助功能，如要对一些很重要的参数进行操作时，为了保证系统的安全就加入了个密码检验的功能。由于这些模块的主要功能相似，因此它们的主要结构也很相似。下面以p i d 参数调节模块为例进行说明，以下为它的对话框窗口：下为它的流程图图5 - 7p i d 参数调节模块对话框图5 - 8p i d 参数调节模块流程图南京航空航犬人学硕十论文以下为它的部分源代码：1 3 0 0 , p id d l g p r o c ( t w n oh i ) 1 9 ，t i n tm e s s a g e ， i i n i w f e t f a m ，l o n g1 p a r a r n )s t a t icl p p i i ) d e fp i d d e f ：s t a t jcc h a rc n u m ：in ti 1 m p ，v a l ，r l i d ，n i d s c r 0 1 1 ，i m a x ，i m ir l ，i t i l n e s ：f 1o a tf v a l ：c h a rs t r ir i g 4 0 ，s t r 1 0 ，i ： 1 1 l n dh w n d ：l f i l eh f i l e ：s t f u c t c h a tc h a n n o ：c h a tc o n m o d e ：c h a ti s t a t e ：s 5 1 f l o a tp v a l ：s 5 l f l o a ti v a l ：s 5 1 f l o a to v a l ：lp i d p a r a ：p i dp a r a m e t e rs w i t c h ( m e s s a g e ) c a s ew mi n i t d i a l o g ：c n u m = 1 ：g e t w i n d o w t e x t ( h 0 1 9 ，s t r i n g ，2 4 ) ：p i d d e f = ( l p p i d d e f ) 1 p a r a m ：i f ( p i d d e f = = l p i d )s t r c a t ( s t r i n g ，” ”) ：e l s es t r c a t ( s t r in g ，” ”) ：s ec w i n d o w t e x t ( h 0 1 9 ，s t r in g ) ：h w n d = g e t d l g i t e r n ( h d lg ，i d d r p p s c r o l l ) ：pp a r a m e t e fs c f o l ls et s c r o l1 r a n g e ( h w n d ，s b c t l ，0 ，1 5 0 0 0 ，f a l s e ) ：h w n d = g e t d l g i t e m ( h d l g ，i d d r p i s c r o l l ) ：ip a r a m e t e rs c r 0 1 】s c r 0 1 ls e t s c r o l l r a n g e ( h w n d ，s b c t l ，g e t s c r o ll l t a n g e ( h w n d ，s b c t l ，h w n d = g e t d l g i t e m ( h d l g i d d0 ，3 0 0 0 0 ，f a l s e ) ：i m i n i m a x ) ：r pd s c r o l l ) ：dp a r a m e t e rs e t s c r o l l r a n g e ( h w n d ，s b c t l ，一5 0 0 0 ，5 0 0 0 ，f a l s e )s e t p i d d l g ( h d l g ，p i d d e f ，c n u m ) ：r e t u f nt r u e ：c a s ew ma c t i v a t e ：4 7兰些堕笪韭! ! 里坐塑塑竖丝型墨竺型 壅一i f ( w p a r a m = = 0 )h d l g a c t iv e = 0 ：e is eh d l g a c t i v e = h d l g ：r e t u r n0 ：c a s ew mc o m m a n d ：s w i t c h ( w p a r a m ) c a s ei d dr p1 0 n ：c a s ei d dr pi o f f ：p i d d e f c n u m 1 p a r a o n = ( i s d l g b u t t o n c h e c k e d ( h d l g ，i d d r p i o n )= = 0 ) ? 0 ：i ：b r e a k ：c a s ei d o k ：g n a b l e m e n u l t e m ( h m e n u l n i t ，( u i n t ) i d m r l p i d m o d ，m f e n a b l e d ) ：e n a b l e m e n u i t e m ( h m e n u l n i t ，( u i n t ) i d m r w p i d m o d ，m f e n a b l e d ) ：i f ( a c c e s s ( s z p i d n a m e ，o ) ! ：0 )h f il e = f il e o p e n ( h d l g ，s z p i d n a m e o f c r e a t eo f w r i t e ) ：e l s eh f i1 e = f i1 e o p e n ( h d i g ，s z p i d n a m e ，o f w r i t e ) ：i f ( h f i l e ! _ h f i l ee r r o r ) i f ( p i d d e f = = l p id )1 w r i t e ( h f i le，pid d e f ，m a x c h a n n e l n u ms i z e o f ( p i d d e f ) ) ：e l s ef一1s e e k ( h f i l e ，m a x c h a n n e l n u m s i z e o f ( p i d d e f ) ，s e e k s e t ) ：l w f i t e ( h f i l e ，p i d d e f ，m a x c h a n n e i n u m s i z e o f ( p i