利用VB编写应用程序以及调节PID控制算法可精确控制转台位置的角度

1、利用VB编写应用程序以及调节PID控制算法可精确控制转台位置的角度    Abstract:This paper introduced the application of usingVB, and the concept of completing communica-tion for card I/ Oreading andwritingof portto ISA, andmakinguse ofthe PIDregulatingof calculatewayto at-tain the angles accurate control of set

2、position. Key words:dynamic linking library, proportional-integral-differential 摘要:介绍了利用VB编写应用程序,通过对ISA接口卡I/O端口的读写来完成基本的数据通讯,以及利用PID控制算法的调节达到对转台位置角度的精确控制。 关键词:动态链接库(DLL)PID0 概述三自由度转台广泛用于航空航天等国防领域利用转台的转动可实现对半实物进行仿真与测试,模拟被测试对象的运动姿态。1 系统组成和工作原理转台位置测控系统主要有一台带有ISA接口插槽的控制计算机,有模拟量输

3、入/输出和数字量输入/输出的多功能板接口卡,电机驱动模块和转台位置检测编码器,连同转台一起构成转台位置测控系统,其系统结构如图1所示。首先由计算机发出指令给出转台的转动角度,以数字量的形式传送到多功能接口板上,利用接口板上的数模转换功能以模拟量电压的形式输出来,然后通过传输线路将电压传送给驱动模块,将电压加以放大来驱动电机的转动,通过电机的转动来带动转台的转动,通过安装在转台轴上的轴角编码器(把角度转换为数字量)将转台的转动角度反馈给计算机,通过比较计算机给出的转台的转动角度与转台实际转动角度偏差,通过PID控制算法的调节将角度的偏差转换成可输出的电压信号,再通过驱动模块驱动电机的转动,来实现

4、对转台转动角度的控制,直到转台的转动角度等于计算机给出的角度。由于输出量要求的是模拟信号和输入的反馈信号是数字量,因此,采用具有ISA总线接口的模拟量输入/输出和数字量输入/输出的多功能接口卡。为了隔离现场的各种干扰,传输线路采用金属屏蔽电缆,以提高计算机测控系统的抗干扰能力。2 软件计算机测控软件必须完成以下功能:能够直接输入转台的角度(0360°);不管转台目前在何种角度位置,只需通过应用程序界面输入所需的转台位置角度,通过程序运算功能和逻辑处理功能使转台能以最短路径转到所需转台的转动角度,以便在最短时间内使转台转到所需的位置角度;能够检测转台的实际转动角度,并能动态显

5、示转台的实际转动角度;针对不同的情况可设定转台的速度(快、中、慢三种速度可供选择);能够在紧急状态下随时停止转台运转;为了确保整个系统的可靠性和安全性,可通过设定一定的时间要求转台转过一定的角度,否则当转台在给定的时间内不能转动时能够给出故障提示并中止转台运行。为了方便用户的使用,能够通过测控画面可看到转台的动态转动画面。这里采用可视化的编程语言VB,作为本Windows应用程序开发平台,相对其它语言来说,投资少,开发周期短。不过,在工业控制中对计算机的底层硬件进行访问,以及利用各种控制接口板进行数据采集和时间控制,仅靠VB是无法解决的。解决这样的问题可以间接使用动态链接库DLL(Dynami

6、c Link Library)来实现。程序人员利用DLL可以实现应用程序共享代码和资源,DLL与用户的程序完全分开。一般情况下所使用接口卡的公司都为我们提供了相关的动态链接库(DLL),这样更有利于我们开发出所需的测控程序,使上述功能得以实现。3 软件的实现动态链接库虽然是一个可执行模块,但它并不可以直接运行,它只是提供一群函数供Windows应用程序或其它动态链接库调用,以完成其特殊任务。由于动态链接库是在应用程序运行期间被连接起来的,故称为动态链接库。动态链接库只有在别的模块中调用了它的某个函数以后,该动态链接库才发生作用。DLL函数或过程必须在全局模块(*.BAS)中正确说明才

7、有效。VB是用Declare语句把一个DLL函数引入VB中的,它告诉VB在哪里找到DLL函数,并且让VB知道DLL需要哪种类型的参数,同时返回哪种类型的值。当某个DLL函数用Declare语句正确声明以后,就可以像使用其它函数一样使用这个DLL函数。在VB应用程序的全局模块中声明api32.DLL,并将其放入Windows system目录下,这样就可以象使用Windows API一样可以使用api32.DLL中的函数。例如,我们可以使用api32.DLL中的数字量输入函数DRVDIDigitalIn和模拟量输出函数DRVAO-VoltageOut对接口板进行读写。Declare Functi

8、on DRVDIDigitalIn Lib“api32.dll”(ByVal DriverHandleAsLong, DioReadBitAs PTDioRe-adBit) As Long声明数字量输入函数Declare Function DRVAOVoltageOut Lib“api32.dll”(ByVal DriverHandle As Long, AOVoltageOut AsPTAOVoltageOut) As Long声明模拟量输出函数下面的程序示范了使用api32中的DRVAOVolt-ageOut函数Device = DRVDeviceOpen(0, DeviceHandle)打开接口卡的模拟量输出端口AOConfig.MaxValue = 5设定输出模拟量最大电压值AOConfig.MinValue = 0设定输出模拟量最小电压值AOVoltageOut.OutputValue = Speed.value指定转台的转动速度Voltage = DRVAOVo