基于自适应pid模糊控制的吊装系统研究

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摘要：多台吊装机在空中通过吊装物件的缆绳相互联系、相互耦合，这既需要各架机器按控制系统平衡稳定控制指令实时地
9 [, X* A% X5 R7 h+ c调整拉力大小和方向，以保证被吊装物件的平衡。本文以协调吊装系统平台控制系统设计为主要研究对象。设计了以A．
duC812单片机为主控器件的无线通讯控制系统。其中，主要包括以下工作：多机协调吊装控制系统的电路设计、底层控制程
1 g& `; M( b7 E序编写以及通讯协议设计。
1引言
! L6 a; b% d- M; Z5 r8 K& Q多机协调吊装系统是一个多变量、强耦合、非线性的复杂
# ^4 F/ u: o3 B% i7 e系统。因空问耦合性强，有控制非常复杂，计算量较大的特点。因
  K4 b2 N: D: S8 D; n此，厶理的控制系统设计和良好的机械结构传动，是实现多机协
* ?# F  o( I! x" Q  {5 c8 I调吊装系统稳定运动与姿态调整的基础。本文重点研究了多机
协调吊装平台控制系统设计和控制算法两个问题。
控制系统需要完成的功能：1)电机转向，转速检测与输出控
# {7 [  ~, X% ~0 g/ `. @$ f1 O制；2)rTJ装物体姿态检测；3)吊索拉力检测；4)与上位机的通讯
3 ^9 H1 T2 _+ _. D" D4 l- k功能：电机转向检测与转速控制采用码盘数字信号，力传感器为
模拟量，吊装物体姿态检测采用水平仪为模拟量；与上位机的通
# g, i. Y- q& J讯采用无线通讯方式。
2控制系统总体框图设计
考虑到集成度和可靠性因素，采用具有MD功能的ADI公
4 \: Z9 U0 m5 _# [% |& w  ^, x+ _司AduC812单片机为主控器件，转向检测与转速控制采用
/ \. f6 t; j: R: Ccpld芯片完成。整个系统的结构如图1所示。其中，电源芯片
0 e  }' ?( D: B0 N9 m- w& _采用7805，复位芯片采用MAX708。同时，采用sT公司L298N为
电机驱动芯片，ADI公司0P462为缓冲芯片，REFl95为A／D转
4 d! c4 p# c! N2 E4 w  ~: ^换电压基准芯片。
双轴倾角传感器SCAIOOT。采用的力传感器是LYB一5一A型应
/ i+ }: g* c# c$ ?0 p4 v变力传感器具有精度高、复现性好的特点。需要特别强调的是：
由于力传感器的过载能力有限(150％)，所以，在实际使用过程中
/ C9 t' P2 [3 e! e. \. c应尽量避免用力压传感器的头部或冲击传感器。否则，极易导致
传感器因过载而损坏。
3控制系统硬件详细设计
$ `8 t& \/ R, i* ]1．主控单元设计。包括以下几部分：复位电路．A／D采集输入
5 D2 h8 m$ x0 t8 ~缓冲电路和CPLD部分。
. O$ ^6 f; U5 L1 |1 W+ s) c' T7 X(1)复位电路。在设计中使用MAX708来复位ADuC812。因
为ADuC812芯片对复位电路要求比较严格，采用普通的电阻电
容式复位电路时，上电后，单片机工作不稳定。
f2)A／D采集输入缓冲电路。AdnC812中的A／D转换器包
  h( m# ]2 ^6 x) M, J含了一个8通道．5 US转换时间．精度自校准．12位精度逐次逼
近的ADC转换器：由电容式DAC的常规逐次逼近转换器组
9 q' i5 o0 h1 r6 |$ J成。无论什么时候，只要选择了新的通道，来自2pF的取样电容
0 X( y% u$ Z* E) x6 Y9 Z% i0 Q7 Y器的驻留电荷都会产生瞬间的冲击，可以在软件中插入延时，以
使在通道选择之后和转换之前的信号稳定下来。但通过硬件设
3 l/ e% ], V0 X! t6 T) P计可以减轻软件设计的负担。一种硬件解决办法是选择非常快
速的运算放大器来驱动每个模拟输入端，故本电路采用两片
2 i' t  |. F' @# [; s2 c) VRAILTO RAIL四输入运放0P462组成输入缓冲器，每个运放输
出都串接有5l欧电阻和0．01 U F电容组成的低通滤波网络，
2 v- H% j5 a6 \& L8 f+ p2 y- E( U
) H, _  e+ k# G, p, f0 Y5 X附件下载：

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埋头拉线ing

自适应pid模糊控制这种算法用处很广