【某高沿线破冰机的控制系统选用分析案例1600字】

某高沿线破冰机的控制系统选用分析案例控制系统直接关系到整个破冰机的稳定性。该装置控制系统必须具有运动控制功能;控制系统必须能对该装置的动作完成准确的指令与发送等，比如控制旋翼飞行和破冰电机的正转、反转和停止动作，以确保破冰装置能在输电线上稳定破冰和控制行进；要具备对覆冰输电线状态加以检测和识别的能力，以测量其行进厚度等参数；具有无线信号传输功能为使破冰机能通过自动或人为控制的方式控制运动破冰，以便处理各种复杂状况，提高该装置的可靠性；本系统采用AQMD6015BLS直流电机驱动模块控制破冰刀筒上的电机转速，使除冰机上的除冰电机产生不同地转速。无线通讯无线通信部分使用蓝牙通信来进行信息传输和LabView搭建编制的人机交互控制界面，通过AVR单片机ATmega128搭载下位机，实现控制运动机构，破冰机构和开合机构的功能。LabView和单片机之间可以进行信息交互。同时软件系统可以进行多任务的管理，实现不同平台下对除冰装置的控制。1.1硬件选用1.1.1微控制器的选用考虑到破冰机的控制系统方案与移动机器人的控制系统方案类似，只是破冰机工作在高压输电线路上，因此可以参照移动机器人所采用的控制系统方案。考虑到破冰机工作环境，其控制系统应当可以有本体自动控制和人为远程控制两种控制方式。该控制系统选用了AVR系列单片机ATmegal28为主要部件，把所有硬件连接成一个整体，破冰机需控制元器件与IO模块一一对应，不同模块控制不同元件使得程序设计复杂度降低，并且控制器与计算机采用APC220无线模块进行无线连接，实现了远程通讯的功能。图5-1AVR单片机原理图1.1.2驱动模块的选用选用AQMD6015BLS直流电机驱动，采用PWM调速方式。pwm调速波动小超调量小点，可满足破冰刀筒极低速稳定控制和转动的要求。力矩控制采用闭环控制方法调节输出力矩。闭环控制可以抵抗外界对转速造成的扰动的，即使负载波动后也可维持转速不变。接线方法如图所示图5-2为闭环PWM调速方式接法此接法的工作过程为：驱动的com口与单片机的电源相接；单片机的PWM的输出端口与IN1脚相连，这样可以进行调节快慢；单片机的两个I/O口分别接IN2与IN3端口，分别控制电机转动的方向，如正转反转与紧急制动功能。1.1.3无线通信模块的选用无线模块，其目的是为了实现远程人为进行无线控制破冰机进行工作。操作人员通过无线键盘发出信号，再传递给破冰机。当破冰机接收到信号时开始进行相应的工作任务。信号可以传递的信号主要包括：破冰机的工作选择模式，控制电机正转与反转，遇到故障即时停止等。为方便控制电机的正转调速、反转调速和停止种状态。不同状态都要对应不同的1/0端口，I/O端口不同，意味着信息通道不同，互不干涉，互不影响，每个信息通道都要加上引脚，引脚是为了互不干涉，互不影响。综上所述，可以得出单片机至少需要34各独立引脚才可以完成相应的任务。因此破冰机的微处理器选用AVRMega128单片机即可。APC220无线数据传输模块拥有高性能射频芯片的性能，内部编码可以纠正连续突发错误，具有很强抗干扰性能。高压输电线路距离地面一般不超过20米，电磁环境干扰大，所以选用APC220模块作为除冰装置的无线通信部分，用于传输发送的操作指令。图5-3APC220连接原理图1.1.4激光测距模块的选用激光相位测距中，将激光投射到输电线上，在此过程中，对激光进行信号的幅度调制，这样可以测定激光回程当中的相位变化时间，那么可以求得到输电线路的覆冰厚度[6][7]。基本原理如图5-4所示图5-4激光测距原理示意图1.2控制系统工作过程分析破冰装置采用基于AVR单片机控制板的嵌入式系统进行控制，在操作系统中创建了8个任务，其中的4个任务用来控制破冰。其中通信任务用以单片机与上位机的信息交互，负责除冰装置与外界的通信，测量任务用于使用激光测距传感器检测覆冰厚度。破冰装置的控制程序框图如图5-5所示。5-5破冰机控制程序框图除冰机在高压输电线上工作时，首先用激光测距传感器测定输电线覆冰厚度