基于ARM的傳送皮帶秤計(jì)量的系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)

1、基于ARM的傳送皮帶秤計(jì)量的系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)    【摘要】    第1章  緒論 1.1  課題的背景目的及意義 1.1.1  課題的背景 目前我國(guó)中小型水泥廠在水泥生        第1章  緒論1.1  課題的背景目的及意義1.1.1  課題的背景目前我國(guó)中小型水泥廠在水泥生產(chǎn)中的比重越來(lái)越大，在企業(yè)生產(chǎn)工藝過(guò)程中，需要將各種原料按照一定的比例配成混合物料，配比的準(zhǔn)確性以及配

2、料系統(tǒng)的可靠性都將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。目前我國(guó)大部分中、小水泥廠在水泥生產(chǎn)過(guò)程控制和生產(chǎn)管理上仍然比較原始或落后。生產(chǎn)的質(zhì)量很不穩(wěn)定，生產(chǎn)環(huán)境惡劣。究其原因,由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，它們的產(chǎn)品質(zhì)量、價(jià)格難以和大型水泥廠如海螺集團(tuán)抗衡,另外也由于國(guó)家的政策調(diào)控如關(guān)停能耗高、污染重的企業(yè)的原因，這些廠進(jìn)入一種惡性循環(huán),效益低下,技改資金緊缺,技術(shù)力量不足，技術(shù)人才相當(dāng)缺乏。在工業(yè)生產(chǎn)中，很多情況下是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)操作人員按照配比，人工調(diào)節(jié)給料機(jī)的給料量。其缺點(diǎn)是給料量的大小完全靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)或人工跑盤(pán)的結(jié)果來(lái)決定，配比精度較差，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，自動(dòng)化水平極低。因此實(shí)現(xiàn)高精度自動(dòng)配料對(duì)工業(yè)

3、企業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。1.1.2  課題的目的及意義通過(guò)設(shè)計(jì)水泥配料自動(dòng)系統(tǒng)，能夠在中小水泥企業(yè)中推動(dòng)技術(shù)革新，提高廣大中小水泥企業(yè)的生產(chǎn)效率，減小現(xiàn)場(chǎng)操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，快速，實(shí)時(shí)，精確的進(jìn)行水泥物料的配比，提高中小水泥企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。 此外本課題需要完成一個(gè)完整系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，涉及到電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用與控制技術(shù)，數(shù)字濾波等多學(xué)科性知識(shí)，是一個(gè)硬軟件相結(jié)合的設(shè)計(jì)性題目。本課題能提高我的檢索資料的能力、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力、實(shí)際動(dòng)手的能力、分析排除故障的能力以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力等。并且，可以通過(guò)此次設(shè)計(jì)，很好的掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作流程、開(kāi)發(fā)步驟，熟

4、悉ARM單片機(jī)開(kāi)發(fā)的編程語(yǔ)言。 1.2  系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容該系統(tǒng)主要是針對(duì)水泥生產(chǎn)的配料過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)配料，以達(dá)到配比精度高，減少操作人員工作強(qiáng)度的目的，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的詳細(xì)任務(wù)如下：（1）數(shù)據(jù)采樣，該控制器能夠?qū)鞲衅鱾魃蟻?lái)的電壓信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確的采樣。（2）數(shù)據(jù)顯示，分為編輯和統(tǒng)計(jì)功能，可顯示編輯臺(tái)時(shí)配比調(diào)整系統(tǒng)和皮重。（3）能夠通過(guò)改變變頻器的電壓值來(lái)改變皮帶速度。（4）能夠根據(jù)實(shí)時(shí)流量和設(shè)定值的差值自動(dòng)進(jìn)行流量調(diào)整。實(shí)現(xiàn)所有的硬件、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)整體調(diào)試、形成可以正常運(yùn)行的產(chǎn)品為本次設(shè)計(jì)的最終目標(biāo),但我所做的工作主要是對(duì)A/D采樣，D/A輸出，對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以及用PID控制策略對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行

5、控制。                   第2章  控制器設(shè)計(jì)概述2.1  水泥配料系統(tǒng)的工作原理水泥生產(chǎn)原料經(jīng)過(guò)磨碎后分別存入原料庫(kù)中，庫(kù)底由棒狀卸料閥進(jìn)行卸料，并安裝一臺(tái)皮帶稱(chēng)，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，需要下料的原料庫(kù)卸料閥門(mén)打開(kāi)，原料流到皮帶稱(chēng)上，電機(jī)帶動(dòng)皮帶按照設(shè)定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著皮帶的轉(zhuǎn)動(dòng)，下料口的原料被皮帶拉出，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)皮帶機(jī)上的原料稱(chēng)重和皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度計(jì)算出流量，并與設(shè)定的流量比較，

6、若有偏差則調(diào)整皮帶機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到按一定的比例和流量進(jìn)行配料的目的。2.2  系統(tǒng)硬件概述系統(tǒng)硬件構(gòu)成：由四路獨(dú)立的定量計(jì)量系統(tǒng)構(gòu)成，每路都包含動(dòng)態(tài)申克皮帶調(diào)速稱(chēng)、靜態(tài)斗式稱(chēng)，每條路都可以實(shí)現(xiàn)“動(dòng)態(tài)”、“靜態(tài)”、“動(dòng)態(tài)加靜態(tài)稱(chēng)”構(gòu)成四路獨(dú)立的、雙稱(chēng)高精度的、三種模式的定量計(jì)量控制系統(tǒng)，可以組合成2-4個(gè)組分，構(gòu)成1或2個(gè)微機(jī)配料系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備的啟、?？刂疲ㄈ缤鈬斔驮O(shè)備）和管理。皮帶秤：本系統(tǒng)共有4臺(tái)皮帶秤，每臺(tái)皮帶秤的最大流量是0.5噸/小時(shí)，在皮帶秤的右方安裝有1臺(tái)電機(jī)，用于拖動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)，為了滿(mǎn)足要求，因此在電機(jī)上安裝了齒輪變速裝置，用于降速。（轉(zhuǎn)速較慢）&

7、#160;    第1章  緒論 1.1  課題的背景目的及意義 1.1.1  課題的背景 目前我國(guó)中小型水泥廠在水泥生        提升機(jī)：有2抬提升機(jī)，分別將水泥原料從地下的儲(chǔ)料室提升到皮帶秤上方的儲(chǔ)料倉(cāng)里，用于向皮帶秤提供物料。動(dòng)態(tài)秤荷重傳感器：安裝在皮帶秤上靠近出料口的下方，測(cè)量范圍從0到50公斤，采集得到的電壓信號(hào)為5伏。靜態(tài)秤荷重傳感器：安裝在靜態(tài)秤出料口的下方，測(cè)量范圍從0到33公斤，采集得到的電壓信號(hào)為5伏。測(cè)速電機(jī)：安裝在皮帶秤的電機(jī)上

8、，能夠?qū)㈦姍C(jī)的轉(zhuǎn)速以脈沖的形式傳送給變換器，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每過(guò)1個(gè)齒，發(fā)出1個(gè)脈沖，輸出的脈沖電壓信號(hào)為12伏。變頻器：變頻器安裝在電氣控制柜中，能夠?qū)⒔o定的電壓信號(hào)傳送給皮帶秤上的電機(jī)，用于調(diào)整皮帶的轉(zhuǎn)速。線性電源：也就是1臺(tái)變壓器，安裝在電氣控制柜中，由于電氣控制柜中安裝有很多A/D或D/A變換器，因此需要提供工作電壓，線性電源能夠?qū)?20伏轉(zhuǎn)換為12伏作為這些變換器工作的基準(zhǔn)電壓。該稱(chēng)配料系統(tǒng)可以進(jìn)行手動(dòng)操作或自動(dòng)運(yùn)行，簡(jiǎn)單方便。整個(gè)系統(tǒng)由4臺(tái)電氣控制柜分別對(duì)4臺(tái)皮帶秤進(jìn)行控制。電氣控制柜：該系統(tǒng)共有4臺(tái)電氣控制柜，用于控制4臺(tái)皮帶秤，可手動(dòng)或自動(dòng)，其面板圖見(jiàn)附錄二。在每臺(tái)電氣控制柜中安裝

9、有很多變換器，用于將上述3種傳感器采樣得到的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)PC2132可以承受的電壓3.3伏，此外變頻器，線性電源也安裝在里面。我要完成的主要是水泥稱(chēng)配料系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行控制器的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)原理框圖如圖2-1所示：       該控制器是采用基于ARM架構(gòu)的單片機(jī)LPC2132，對(duì)傳感器輸出的模擬量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，并為使用者提供了LED顯示模塊，使智能化程度更高、結(jié)構(gòu)更緊湊、功能更豐富。該系統(tǒng)的粗略框圖如下圖所示，模擬量通過(guò)傳感器經(jīng)過(guò)變送器和濾波器變?yōu)?3.3V，再由A/D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字信號(hào)后，送給單片機(jī)2132和LED顯示器，一旦

10、測(cè)得的流量與設(shè)定值有偏差，則單片機(jī)2132就通過(guò)D/A向變頻器發(fā)出電壓信號(hào)，改變皮帶轉(zhuǎn)速，以達(dá)到調(diào)整流量的目的。2.3  系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)概述系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，功能組態(tài)方便?；拒浖K包括以下幾大模塊。（1）A/D采樣模塊（2）LED顯示模塊（3）D/A輸出模塊（4）PID控制算法模塊（5）速度脈沖模塊其中PID控制算法模塊是整個(gè)軟件的核心。2.4  系統(tǒng)的功能定量配料實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)是由西南科技大學(xué)制造學(xué)院與綿陽(yáng)市盛實(shí)自動(dòng)化有限公司共同研究開(kāi)發(fā)的集實(shí)驗(yàn)教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)踐于一體的新裝備。該裝備以當(dāng)前水泥生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)定量配料的真實(shí)的多臺(tái)皮帶秤和斗式秤為基礎(chǔ)，以自主研究開(kāi)發(fā)的ARM嵌入

11、式定量配料控制器為核心，完成真實(shí)的定量配料生產(chǎn)過(guò)程控制任務(wù)。系統(tǒng)要求4臺(tái)秤以?xún)膳_(tái)為1組，1組流量為2噸/小時(shí)，1組流量為0.5噸/小時(shí)系統(tǒng)要求要能完成以下操作：2.4.1  手動(dòng)運(yùn)行1.將操作面板左上方的“變頻秤”旋鈕打至“手動(dòng)”狀態(tài)，此時(shí)可通過(guò)調(diào)節(jié)動(dòng)，靜態(tài)系數(shù)進(jìn)行校秤。2.往上打開(kāi)操作板右方的“校秤”開(kāi)關(guān)，指示燈亮，動(dòng)、靜態(tài)秤LED顯示表亮，第1位顯示“A”（表示現(xiàn)在顯示的是動(dòng)、靜態(tài)秤系數(shù)調(diào)節(jié)），后面3位是調(diào)節(jié)量，轉(zhuǎn)動(dòng)LED顯示表下方相應(yīng)的滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)，則動(dòng)，靜態(tài)秤LED顯示表后3位調(diào)節(jié)量會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，可調(diào)節(jié)系數(shù)直到滿(mǎn)意為直到滿(mǎn)意為止，往下關(guān)閉“校秤”開(kāi)關(guān)，指示燈滅。（注意：“

12、變頻 秤”旋鈕打至“手動(dòng)”狀態(tài)時(shí)才能調(diào)節(jié)，打至“自動(dòng)”狀態(tài)時(shí)不能調(diào)節(jié)。）2.4.2  自動(dòng)運(yùn)行1.將操作面板左上方的“變頻秤”旋鈕打至“自動(dòng)”狀態(tài)。2.若要調(diào)節(jié)給定流量，打開(kāi)操作面板右上方的“流量給定”按鈕，指示燈亮，動(dòng)、靜態(tài)秤LED顯示表亮，第1位顯示“b”（表示現(xiàn)在顯示的是動(dòng)、靜態(tài)秤給定量），后面3位是調(diào)節(jié)量,轉(zhuǎn)動(dòng)LED下方相應(yīng)的滑動(dòng)變阻器, 則動(dòng)，靜態(tài)秤LED顯示表后3位調(diào)節(jié)量會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，可調(diào)節(jié)給定量直到滿(mǎn)意為止，關(guān)閉“給定”按鈕，指示燈滅。（注意：“變頻秤”旋鈕打至“自動(dòng)”狀態(tài)時(shí)才能調(diào)節(jié)，打至“手動(dòng)”狀態(tài)時(shí)不能調(diào)節(jié)。）     第1

13、章  緒論 1.1  課題的背景目的及意義 1.1.1  課題的背景 目前我國(guó)中小型水泥廠在水泥生        3.確定校秤和給定設(shè)置好后，將操作面板上的變頻器旋鈕打至“手動(dòng)”狀態(tài)，同時(shí)打開(kāi)操作面板右下方的“手動(dòng)計(jì)量”按鈕，動(dòng)、靜態(tài)秤開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行，若“手動(dòng)計(jì)量”關(guān)閉，則動(dòng)、靜態(tài)秤停止自動(dòng)運(yùn)行。該系統(tǒng)能提供很強(qiáng)的供學(xué)生學(xué)習(xí)、操作的定量配料功能，每路定量計(jì)量系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)和有DCS網(wǎng)絡(luò)控制等多種控制功能。整個(gè)微機(jī)配料系統(tǒng)能提供使學(xué)生通過(guò)儀表或者軟件，采集或測(cè)試系統(tǒng)工作的基本參數(shù)的

14、能力（如調(diào)速電機(jī)的控制電壓、帶速、稱(chēng)重傳感器的電源信號(hào)等等）。提供基于PC機(jī)的帶JTAG接口的在線仿真系統(tǒng)控制軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，使任何一臺(tái)普通PC都可用于系統(tǒng)控制；提供研究該系統(tǒng)的部分樣例程序（如外圍接點(diǎn)采樣、控制，以及設(shè)備應(yīng)用的樣例程序）以供學(xué)生學(xué)習(xí)、研究。達(dá)到學(xué)生能通過(guò)學(xué)習(xí)利用軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，自行編制控制軟件（或部分控制軟件）對(duì)系統(tǒng)中的各個(gè)硬件設(shè)備乃至整個(gè)系統(tǒng)的工作進(jìn)行控制。 第3章  ADS集成開(kāi)發(fā)環(huán)境及EasyJTAG仿真器介紹3.1  ADS集成開(kāi)發(fā)環(huán)境ADS集成開(kāi)發(fā)環(huán)境是ARM公司推出的ARM核微控制器集成開(kāi)發(fā)工具，英文全稱(chēng)為ARM Developer Su

15、ite，成熟版本為ADS1.2。ADS1.2支持ARM10之前的所有ARM 系列微控制器，支持軟件調(diào)試及JTAG硬件仿真調(diào)試,支持匯編、C、C+源程序，具有編譯效率高、系統(tǒng)庫(kù)功能強(qiáng)等特點(diǎn)，可以在Windows98、Windows XP、Windows2000以及RedHat Linux上運(yùn)行。ADS1.2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的組成ADS1.2由6個(gè)部分組成，如表3-1所示：表3-1 ADS 1.2 的組成部分名  稱(chēng) 描  述 使 用 方 式代碼生成工具 ARM匯編器，ARM的C，C+編譯器，Thumb的C，C+編譯器，ARM 連接器 由Co

16、deWarrior IDE調(diào)用集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 CodeWarrior IDE 工程管理，編譯連接調(diào)試器 AXDADW/ADUarmsd 仿真調(diào)試指令模擬器 ARMulator 由AXD 調(diào)用ARM 開(kāi)發(fā)包 一些底層的例程使用程序（如fromELF） 一些使用程序CodeWarrior IDE調(diào)用ARM 應(yīng)用庫(kù) C，C+函數(shù)庫(kù) 用戶(hù)程序使用3.2  EasyJTAG仿真器EasyJTAG仿真器是廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司開(kāi)發(fā)的LPC2000系列ARM7 微控制器的JTAG仿真器，支持AD

17、S1.2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，支持單步、全速及斷點(diǎn)等調(diào)試功能，支持下載程序到片內(nèi)FLASH和特定型號(hào)的片外FLASH，采用ARM公司提出的標(biāo)準(zhǔn)20腳JTAG仿真調(diào)試接口。其主要特點(diǎn)如下：采用RDI通訊接口，無(wú)縫嵌接ADS1.2和其它采用RDI接口的IDE調(diào)試環(huán)境。高達(dá)1M速率的JTAG時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。采用同步Flash刷新技術(shù)（synFLASH），同步下載用戶(hù)代碼到Flash中，即下即調(diào)。采用同步時(shí)序控制技術(shù)（synTIME），仿真可靠穩(wěn)定。支持32位ARM指令/16位THUMB指令的混合調(diào)試。增加映射寄存器窗口，方便用戶(hù)查看/修改寄存器數(shù)值。微型體積設(shè)計(jì)，方便用戶(hù)靈活使用。  

18、0;      第4章  控制器的軟件設(shè)計(jì)4.1  系統(tǒng)軟件概述作為該系統(tǒng)的主要部分，系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是該系統(tǒng)是否具備自動(dòng)配料功能的重要條件，通過(guò)對(duì)皮帶自動(dòng)配料系統(tǒng)工作原理的分析，該系統(tǒng)主要包括以下幾？大功能，因此對(duì)系統(tǒng)軟件采取模塊化設(shè)計(jì)，功能組態(tài)方便，基本程序模塊包括初始化程序，中斷服務(wù)程序等，其中中斷服務(wù)程序又包括（1）A/D采樣模塊（2）D/A輸出模塊（3）PID控制算法模塊（4）LED顯示模塊（5）脈沖測(cè)試模塊     第1章  緒論 1.1  課題

19、的背景目的及意義 1.1.1  課題的背景 目前我國(guó)中小型水泥廠在水泥生        以上模塊就是能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)功能的軟件模塊，在編程語(yǔ)言方面采用了我們教為熟悉并且應(yīng)用很廣泛的C語(yǔ)言，還有少量匯編語(yǔ)言（僅作初始化用）。4.2  A/D采樣模塊作為皮帶配料系統(tǒng)，其工作原理首先要求的就是能夠?qū)φ谄ХQ(chēng)上運(yùn)動(dòng)的水泥原料進(jìn)行質(zhì)量測(cè)試，通過(guò)對(duì)皮帶稱(chēng)的結(jié)構(gòu)分析得出，需要質(zhì)量采樣的地方有兩處，一處是皮帶上運(yùn)動(dòng)的物料，另一處則是皮帶稱(chēng)出料口出料倉(cāng)里所裝的物料，因此整個(gè)A/D采樣模塊可分為動(dòng)態(tài)采樣和靜態(tài)采樣兩大

20、部分。4.2.1  A/D動(dòng)態(tài)采樣這一模塊主要針對(duì)隨皮帶運(yùn)動(dòng)的水泥物料的質(zhì)量檢測(cè)，在皮帶稱(chēng)下方安裝有一臺(tái)壓力傳感器，它能將在皮帶上運(yùn)動(dòng)的物料的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，傳給控制器。為了能夠獲取其傳出的電壓值，有以下工作要完成，其程序結(jié)構(gòu)如下：初始化管腳進(jìn)行ADC模塊設(shè)置定時(shí)器初始化中斷設(shè)置中斷服務(wù)程序（A/D動(dòng)態(tài)采樣）返回（1）初始化管腳PINSEL0 = 0x00000000;      設(shè)置管腳連接GPIO   PINSEL1 = 0x15400000;    &

21、#160;              p0.27,p0.28,p0.29 p0.30設(shè)置為AIN0，AIN1,AIN2，AIN3（2）ADC模塊設(shè)置由于開(kāi)發(fā)板自帶有A/D轉(zhuǎn)換電路，因此，不需要再接外接電路，只需在軟件中進(jìn)行設(shè)置即可，由于A/D轉(zhuǎn)換器ADC（A/D converters）的基本時(shí)鐘由VPB時(shí)鐘提供，每個(gè)轉(zhuǎn)換器包含一個(gè)可編程分頻器，可將時(shí)鐘調(diào)整至逐次逼近轉(zhuǎn)換所需的4.5MHz，完全滿(mǎn)足精度要求的轉(zhuǎn)換需要11個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)鐘。使用ADC模塊時(shí),先要將測(cè)量通道引腳

22、設(shè)置為AINx 功能，然后通過(guò) ADCR寄存器設(shè)置 ADC 的工作模式，ADC 轉(zhuǎn)換通道和轉(zhuǎn)換時(shí)鐘（CLKDIV時(shí)鐘分頻值），并啟動(dòng) ADC 轉(zhuǎn)換。可以通過(guò)中斷的方式等待ADC 轉(zhuǎn)換完畢，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)保存在ADDR寄存器中。ADC轉(zhuǎn)換時(shí)鐘分頻值計(jì)算公式如下：CLKDIV=Fpclk / Fadclk 1其中：Fadclk為所要設(shè)置的ADC時(shí)鐘，其值不能大于4.5MHz。因此，取轉(zhuǎn)換時(shí)鐘設(shè)置為1MHz,使用AIN0進(jìn)行10位ADC 轉(zhuǎn)換的初始化程序如下：/* 進(jìn)行ADC模塊設(shè)置，其中x<<n表示第n位設(shè)置為x(若x超過(guò)一位，則向高位順延) */   ADCR = (1

23、 << 0)                       / SEL = 1 ，選擇通道0          (Fpclk / 1000000 - 1) << 8)   / CLKDIV = Fpclk / 1000000 - /1 ，即轉(zhuǎn)換時(shí)鐘

24、為1MHz          (0 << 16)                      / BURST = 0 ，軟件控制轉(zhuǎn)換操作          (0 << 17) &

25、#160;                   / CLKS = 0 ，使用11clock轉(zhuǎn)換          (1 << 21)               

26、60;     / PDN = 1 ， 正常工作模式(非掉電轉(zhuǎn)換模式)          (0 << 22)                     / TEST1:0 = 00 ，正常工作模式     第1章

27、0; 緒論 1.1  課題的背景目的及意義 1.1.1  課題的背景 目前我國(guó)中小型水泥廠在水泥生        /(非測(cè)試模式)          (1 << 24)                   &

28、#160; / START = 1 ，直接啟動(dòng)/ADC轉(zhuǎn)換          (0 << 27); / EDGE = 0 (CAP/MAT引腳/下降沿觸發(fā)ADC轉(zhuǎn)換)（3）定時(shí)器初始化由皮帶配料系統(tǒng)采樣原理可知，需要每25ms采樣一次，因此可采用定時(shí)器匹配的工作方式，每25ms匹配一次，當(dāng)匹配成功，此時(shí)就產(chǎn)生中斷。其基本操作流程為：1.計(jì)算定時(shí)器的時(shí)鐘頻率，設(shè)置PR進(jìn)行分頻操作2.設(shè)置比較匹配通道的初值及其工作模式3.若使用定時(shí)器的相關(guān)中斷，則設(shè)置VIC,使能中斷4.設(shè)置TCR,啟動(dòng)

29、定時(shí)器其中要使用的寄存器為T(mén)0PR ，T0MCR， T0MR0， T0TCR    void  Time0Init(void)   /* Fcclk = Fosc*4 = 11.0592MHz*4 = 44.2368MHz    Fpclk = Fcclk/4 = 44.2368MHz/4 = 11.0592MHz */ T0PR = 99;            / 設(shè)置定時(shí)

30、器0分頻為100分                                       /頻，得110592HzT0MCR = 0x03;       

31、       / 匹配通道0匹配中斷并復(fù)位 T0MR0 = 110592*0.025;          / 比較值(25mS定時(shí)值) T0TCR = 0x03;             / 啟動(dòng)并復(fù)位T0TC T0TCR = 0x01;  （4）中斷設(shè)置LPC2132通過(guò)向量中斷控制器（VIC）管理中斷，使

32、用VIC的IRQ中斷處理過(guò)程如下：（1）用戶(hù)程序首先要初始化(VIC)使能相關(guān)中斷，然后正常運(yùn)行用戶(hù)程序（2）有IRQ中斷產(chǎn)生時(shí)，VIC將會(huì)根據(jù)中斷源設(shè)置VICVectAddr寄存器為相應(yīng)中斷服務(wù)程序地址（3）切換處理器工作模式為IRQ模式,并跳轉(zhuǎn)到異常向量表的IRQ的中斷入口0x00000018處（4）讀取VICVectAddr寄存器的值，然后放入PC程序指針，跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)中斷服務(wù)程序（5）中斷服務(wù)中執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理，清除中斷標(biāo)志（6）中斷服務(wù)完成后，切換原來(lái)的模式，并返回原中斷點(diǎn)整個(gè)中斷處理過(guò)程見(jiàn)下圖4-1： 因此，對(duì)定時(shí)器0在25ms匹配設(shè)置中斷的初始化的程序如下：/* 設(shè)置定

33、時(shí)器0中斷IRQ */VICIntSelect = 0x00;      / 所有中斷通道設(shè)置為IRQ中斷VICVectCntl0 = 0x24;      / 定時(shí)器0中斷通道分配最高優(yōu)先級(jí)(向量控制器0)VICVectAddr0 = (uint32)IRQ_Time0;    / 設(shè)置中斷服務(wù)程序地址向量 VICIntEnable = 0x00000010;     / 使能定時(shí)器0中斷（5）

34、中斷服務(wù)程序根據(jù)皮帶秤A/D采樣原理得出，每當(dāng)經(jīng)過(guò)25ms，定時(shí)器0匹配后回產(chǎn)生一個(gè)中斷，此時(shí)程序?qū)⑻胫袛喾?wù)程序中，執(zhí)行諸如A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)處理等工作，因此，這部分程序?qū)⑹钦麄€(gè)模塊功能的體現(xiàn)者，其采樣程序如下：ADCR = (ADCR&0xFFFFFF00)|0x02|(1 << 24);      / 切換通道并進(jìn)行第一次轉(zhuǎn)換，采樣AIN1     第1章  緒論 1.1  課題的背景目的及意義 1.1.1  課題的背景 目前我國(guó)中小型水泥廠在水泥生

35、              while( (ADDR&0x80000000)=0 );   / 等待轉(zhuǎn)換結(jié)束      ADCR = ADCR | (1 << 24);     / 再次啟運(yùn)轉(zhuǎn)換      while( (ADDR&0x80000000)=0 )

36、;      ADC_Datacount = ADDR;       ADC_Datacount = (ADC_Datacount>>6) & 0x3FF;      ADC_Datacount =   ADC_Datacount * 3300;      ADC_Datacount =   ADC_Datacount / 10

37、24;這樣就得到了壓力傳感器傳回的電壓信號(hào)，在這里其實(shí)際電壓ADC_DaTa為式（4-1）：    （4-1）式中，VALUEad0dr表示從A/D轉(zhuǎn)換寄存器讀到的電壓值整個(gè)A/D動(dòng)態(tài)采樣的程序流程圖見(jiàn)下圖4-2： 4.2.2  A/D靜態(tài)采樣這一模塊主要針對(duì)出料倉(cāng)中的水泥物料的質(zhì)量檢測(cè)，它的過(guò)程和A/D動(dòng)態(tài)采樣過(guò)程基本上一樣，都是每25ms定時(shí)器匹配一次，產(chǎn)生中斷，然后主程序跳轉(zhuǎn)至中斷服務(wù)程序，執(zhí)行采樣，一直到每200ms 8個(gè)采樣值采樣結(jié)束，然后排序，取中間值，1s鐘內(nèi)重復(fù)以上過(guò)程，得到5個(gè)采樣值，對(duì)這5個(gè)采樣值求和，再取平均值，就能夠得到

38、接近于出料倉(cāng)中真實(shí)值的采樣值，其程序結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)采樣的結(jié)構(gòu)是一樣的，有如下結(jié)構(gòu)：（1）初始化管腳（2）進(jìn)行ADC模塊設(shè)置（3）定時(shí)器初始化（4）中斷設(shè)置（5）中斷服務(wù)程序（靜態(tài)）（6）返回（1）初始化管腳PINSEL0 = 0x00000000;        / 設(shè)置管腳連接GPIO   PINSEL1 = 0x15400000;               

39、;     /p0.27,p0.28,p0.29 p0.30/設(shè)置為AIN0，AIN1,AIN2，/ AIN3（2）ADC模塊設(shè)置這里的ADC模塊設(shè)置與動(dòng)態(tài)時(shí)對(duì)ADC的設(shè)置是一樣的，具體過(guò)程就不在詳述。ADCR = (1 << 0)                       / SEL = 1 ，選擇通道0 

40、60;        (Fpclk / 1000000 - 1) << 8)    / CLKDIV = Fpclk / /1000000 - 1 ，即轉(zhuǎn)換時(shí)/ 鐘為1MHz          (0 << 16)              

41、60;           / BURST = 0 ，軟件控制轉(zhuǎn)/ 換操作          (0 << 17)                        

42、;   / CLKS = 0 ，使用11clock/ 轉(zhuǎn)換          (1 << 21)                          / PDN = 1 ， 正常工作模    

43、;                                         / 式(非掉電轉(zhuǎn)換模式)     第1章  緒論 1.1 

44、; 課題的背景目的及意義 1.1.1  課題的背景 目前我國(guó)中小型水泥廠在水泥生        (0 << 22)                        / TEST1:0 = 00 ，正常工作/模式(非測(cè)試模式)    

45、;      (1 << 24)                        / START = 1 ，直接啟動(dòng)ADC               

46、0;                          /轉(zhuǎn)換          (0 << 27); / EDGE = 0 (CAP/MAT引腳下降/沿觸發(fā)ADC轉(zhuǎn)換)（3）定時(shí)器初始化靜態(tài)A/D采樣的定時(shí)器0的初始化與動(dòng)態(tài)時(shí)一樣，其源

47、代碼如下：void  Time0Init(void)   /* Fcclk = Fosc*4 = 11.0592MHz*4 = 44.2368MHz    Fpclk = Fcclk/4 = 44.2368MHz/4 = 11.0592MHz */ T0PR = 99;            / 設(shè)置定時(shí)器0分頻為100分/頻，得110592Hz T0MCR = 0x03;  

48、         / 匹配通道0匹配中斷并復(fù)位 T0MR0 = 110592*0.025;        / 比較值(25mS定時(shí)值) T0TCR = 0x03;           / 啟動(dòng)并復(fù)位T0TC T0TCR = 0x01; （4）中斷設(shè)置當(dāng)定時(shí)器0的25ms匹配時(shí)間到時(shí)，此時(shí)定時(shí)器應(yīng)產(chǎn)生中斷，以便主程序跳轉(zhuǎn)

49、到中斷服務(wù)程序，對(duì)定時(shí)器中斷進(jìn)行設(shè)置的源代碼如下：/* 設(shè)置定時(shí)器0中斷IRQ */ VICIntSelect = 0x00;      / 所有中斷通道設(shè)置為IRQ中/斷 VICVectCntl0 = 0x24;      / 定時(shí)器0中斷通道分配最高/優(yōu)先級(jí)(向量控制器0) VICVectAddr0 = (uint32)IRQ_Time0;   / 設(shè)置中斷服務(wù)程序地址向量  VICIntEnable = 0x0

50、0000010;    / 使能定時(shí)器0中斷（5）中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序的主要功能就是對(duì)采樣模塊傳輸回來(lái)的電壓值進(jìn)行采樣，以得到此時(shí)皮帶上流動(dòng)的水泥物料的質(zhì)量。其采樣程序的源代碼如下：ADCR = (ADCR&0xFFFFFF00)|0x02|(1 << 24);      / 切換通道并進(jìn)行第一次/轉(zhuǎn)換，采樣AIN1      while( (ADDR&0x80000000)=0 );   /

51、等待轉(zhuǎn)換結(jié)束      ADCR = ADCR | (1 << 24);     / 再次啟運(yùn)轉(zhuǎn)換      while( (ADDR&0x80000000)=0 );      ADC_Datacount = ADDR;       ADC_Datacount = (ADC_Datacount>>6) &

52、amp; 0x3FF;      ADC_Datacount =   ADC_Datacount * 3300;      ADC_Datacount =   ADC_Datacount / 1024;4.3  D/A輸出模塊     第1章  緒論 1.1  課題的背景目的及意義 1.1.1  課題的背景 目前我國(guó)中小型水泥廠在水泥生   

53、60;    對(duì)DAC模塊進(jìn)行設(shè)置  DACR=(Da_data<<6)&0x0000ffc0;  /設(shè)置DA轉(zhuǎn)換        int main (void)/ add user source code   uint32 DA_data;  DA_data = 400;   PINSEL1 |= 1<<19; /P0.25選擇DA有效  DAtrans(DA_data);4.4  數(shù)

54、據(jù)處理方法由于有各種各樣的干擾，如環(huán)境溫度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等，會(huì)使采樣值偏離真實(shí)值，為了降低采樣數(shù)據(jù)的干擾，提高系統(tǒng)的性能，因此需要將干擾濾掉，也就是進(jìn)行濾波。對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其濾波非常容易實(shí)現(xiàn)，就是設(shè)計(jì)一些計(jì)算程序，稱(chēng)為數(shù)字濾波器，數(shù)字濾波可以實(shí)現(xiàn)各種各樣的濾波。數(shù)字濾波器與模擬RC濾波器相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）不需要增加硬件設(shè)備（2）可靠性高（3）可多通道共享（4）可以對(duì)頻率很低（如0.1Hz）的信號(hào)濾波（5）使用靈活、方便，如可選擇不同的濾波器和參數(shù)克服由外部環(huán)境偶然因素引起的突變性擾動(dòng)或控制器內(nèi)部不穩(wěn)定引起誤碼等造成的尖脈沖干擾，是儀器數(shù)據(jù)處理的第一步。通常采用簡(jiǎn)單的非線性濾波法。如下列

55、幾種常用的數(shù)字濾波法。1限幅濾波法限幅濾波法（又稱(chēng)程序判別法）通過(guò)程序判斷被測(cè)信號(hào)的變化幅度，從而消除緩變信號(hào)中的尖脈沖干擾。具體方法是，依賴(lài)已有的時(shí)域采樣結(jié)果，將本次采樣值與上次采樣值進(jìn)行比較，若它們的差值超出允許范圍，則認(rèn)為本次采樣值受到了干擾，應(yīng)予刪除。2限速濾波限速濾波也是濾掉采樣值變化過(guò)大的信號(hào)。限速濾波有時(shí)需要三次采樣值來(lái)決定采樣結(jié)果。（1）限速濾波的方法   當(dāng)|Y(2) - Y(1)| > Y 時(shí)，不是取Y(1)作為本次的采樣值，而是再采樣一次，取的Y(3)，然后根據(jù)|Y(3) - Y(2)| 與Y 的大小關(guān)系，來(lái)決定本次的采樣值。設(shè)順序采樣時(shí)刻t1、

56、t2、t3所采集到的數(shù)據(jù)分別為Y(1)、Y(2)、Y(3)    當(dāng)|Y(2) - Y(1)|Y 時(shí)，采用Y(2)    當(dāng)|Y(2) - Y(1)| > Y 時(shí)，不采用Y(2) ，但保留，繼續(xù)采樣取得Y(3)    當(dāng)|Y(3) - Y(2)|Y 時(shí)， 采用Y(3)    當(dāng)|Y(3) - Y(2)| > Y 時(shí)，則取(Y(3) + Y(2)/2為采樣值（2）限速濾波的特點(diǎn)：既照顧了采樣的實(shí)時(shí)性，有顧及了采樣值變化的連續(xù)性。不足之處：一是不夠靈活，二是不能反映采

57、樣點(diǎn)數(shù)大于3時(shí)各采樣數(shù)值受干擾情況。故應(yīng)用受到限制。 3中值濾波中值濾波是對(duì)某一參數(shù)連續(xù)采集n次（一般n取奇數(shù)），然后把n次的采樣值從小到大、或從大到小排序，取其中間值作為本次采樣值。中值濾波的功能   對(duì)于去掉偶然因素引起的波動(dòng)、或采樣器不穩(wěn)定而造成的誤差所引起的脈動(dòng)干擾有效。中值濾波的應(yīng)用系統(tǒng)適用與信號(hào)變化比較緩慢的系統(tǒng)，對(duì)于變化快速的信號(hào)，如流量、快速運(yùn)動(dòng)的位移、角度等不適用。中值濾波的程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)流程圖如左圖所示，為冒泡法排序（最后大數(shù)在前，小數(shù)在后）求中值。4算術(shù)平均值濾波（1）算術(shù)平均值濾波   是要尋找一個(gè)Y(k)，使該值與各采樣值之間

58、誤差的平方和為最小，見(jiàn)式（4-2）：                 （4-2）（2）算術(shù)平均值濾波公式由一元函數(shù)求極限值原理，得算術(shù)平均法數(shù)字濾波公式，見(jiàn)式（4-3）：                      

59、60;   （4-3）式中       -為第k次采樣N個(gè)采樣值的算術(shù)平均值     第1章  緒論 1.1  課題的背景目的及意義 1.1.1  課題的背景 目前我國(guó)中小型水泥廠在水泥生               X(i) -第i個(gè)采樣值     

60、0;    N-采樣次數(shù)（3）算術(shù)平均值濾波的實(shí)質(zhì)   是把一個(gè)采樣周期內(nèi)N次采樣值相加，然后再除以采樣個(gè)數(shù)N，得到該周期的采樣值主要用于對(duì)壓力、流量等周期脈動(dòng)的信號(hào)采樣值進(jìn)行平滑處理。不適用脈沖性干擾較嚴(yán)重的場(chǎng)合。N的取值, N大，平滑度提高、靈敏度降低。通常對(duì)流量系統(tǒng)N取12次，對(duì)壓力系統(tǒng)N取4次；對(duì)于如無(wú)噪聲干擾可不用平均濾波。從上面諸多數(shù)字濾波方法中我們可以看出，為了獲取準(zhǔn)確的采樣數(shù)值，單純依靠一種濾波方法不能夠獲取盡可能準(zhǔn)確的采樣值，因此，在這個(gè)水泥配料系統(tǒng)中，我們采取中值濾波和算術(shù)平均值濾波兩種不同的方法復(fù)合形成的濾波方法，組成復(fù)合

61、數(shù)字濾波器，既能夠?qū)χ芷谛缘拿}動(dòng)信號(hào)作平滑處理，也能夠消除脈沖干擾。其方法是如采樣20個(gè)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)排序后可表示為，見(jiàn)式（4-4）：             X(1)X(2)X(3)X(N)    1N20           （4-4） 則去掉2個(gè)最大值和2個(gè)最小值后，其采樣值取見(jiàn)式（4-5）：   

62、0;     （4-5）該式也稱(chēng)為防干擾的平均值濾波器。根據(jù)上述原理，因此對(duì)于水泥自動(dòng)配料系統(tǒng)，采取每25ms中斷一次，對(duì)壓力傳感器進(jìn)行一次A/D采樣，這樣連續(xù)采樣8次，獲得8次采樣值，a1, a2, a3, a4,  a5, a6, a7, a8, 隨后對(duì)這8次采樣值進(jìn)行采樣大小比較，排序后得到式（4-6）：X1 < X2 < X3 < X4 < X5 < X6 < X6 < X7 < X8         （4-6

63、）取中間值X5，由于8次采樣用時(shí)200ms,因此每1s后取得有5個(gè)X5，此時(shí)就采用算術(shù)平均值濾波法，將5個(gè)X5相加，再除以5，就可以得到經(jīng)過(guò)復(fù)合數(shù)字濾波器處理后的比較精確的采樣值，其流程圖見(jiàn)下圖4-3：     根據(jù)流程圖，它的源代碼如下：/*中值平均值濾波算法*/#define  N  8                    

64、0;            /給定采樣點(diǎn)數(shù)為8#define  P  5                                 /5次特征值

65、平均濾波  uint32  ADC_DataN=0;                      /25ms 8次采樣值  uint32  DB_dataP=0;                

66、;       /200ms 5個(gè)臨時(shí)代表值  uint8    count = 0;                           /數(shù)AD采樣次數(shù)  uint8    count2 = 0;

67、                           /數(shù)200ms 5個(gè)值     第1章  緒論 1.1  課題的背景目的及意義 1.1.1  課題的背景 目前我國(guó)中小型水泥廠在水泥生       

68、; for (j=0;j<N-1;j+)           for (i=0;i<N-j-1;i+)          if ( ADC_Datai>ADC_Datai+1 )               temp = ADC_Datai;  

69、60;     ADC_Datai = ADC_Datai+1;         ADC_Datai+1 = temp;                          count2+;       if(c

70、ount2!=P)       DB_datacount2-1 = ADC_DataN/2 ;     /8次采樣后取中間值放/到臨時(shí)代表區(qū)域                  for(i=0;i<N;i+)          

71、60;          /清零采樣區(qū)域          ADC_Datai = 0;              else              

72、0;                     /得到5次值后將5個(gè)值取/平均值               DB_datacount2-1 = ADC_DataN/2;        for(i=0;

73、i<N;i+)                       /清零采樣區(qū)域          ADC_Datai = 0;              &#

74、160;  count2 = 0;        for(i=0;i<P;i+)        FDBdata +=DB_datai;        FDBdata = FDBdata/P;               &#

75、160;            /得到最終的1s/值 4.5  速度脈沖模塊根據(jù)水泥自動(dòng)配料系統(tǒng)的原理得知，為了達(dá)到對(duì)水泥物料的精確配比，特別是自動(dòng)的改變配料比，這時(shí)就需要從兩個(gè)方面來(lái)對(duì)皮帶上的物料進(jìn)行比較，一是從壓力傳感器上A/D采樣得到的物料流量，根據(jù)皮帶的轉(zhuǎn)速，以及每單位時(shí)間皮帶移動(dòng)的距離（皮帶線速度）計(jì)算得到的水泥物料流量，二就是控制器的設(shè)定值，當(dāng)兩者發(fā)生差異時(shí)，這時(shí)就需要控制器對(duì)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的變頻器發(fā)出信號(hào)，來(lái)改變皮帶轉(zhuǎn)速，以達(dá)到自動(dòng)配料的功能。因此，怎樣得到皮帶的

76、線速度是很關(guān)鍵的一點(diǎn)。通過(guò)對(duì)皮帶秤的硬件分析，得知皮帶秤上安裝有一臺(tái)測(cè)速發(fā)電機(jī)，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它能夠根據(jù)速度的快慢發(fā)出一個(gè)一個(gè)的脈沖，我們只需知道在單位時(shí)間內(nèi)測(cè)速發(fā)電機(jī)發(fā)出的脈沖數(shù)，然后測(cè)出皮帶在這一段時(shí)間內(nèi)所走的路程，然后就能夠知道測(cè)速電機(jī)每一個(gè)脈沖所代表的皮帶行走的長(zhǎng)度，這樣，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，只要知道了在一定時(shí)間內(nèi)測(cè)速電機(jī)所發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)，就知道了皮帶所運(yùn)行的長(zhǎng)度，再乘以動(dòng)態(tài)采樣得到的單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，就能夠計(jì)算出此時(shí)皮帶上的水泥原料的流量     第1章  緒論 1.1  課題的背景目的及意義 1.1.1  課題的背景 目

77、前我國(guó)中小型水泥廠在水泥生        要想獲得測(cè)速電機(jī)的脈沖信號(hào)，可以采用捕獲中斷的方式，ARM單片機(jī)LPC2132擁有兩個(gè)32位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，具有4路捕獲電路，因此，可以通過(guò)設(shè)置定時(shí)器，使當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，對(duì)脈沖引起的中斷進(jìn)行捕獲并計(jì)數(shù)，這樣就得到了測(cè)速電機(jī)單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)了。其結(jié)構(gòu)如下：（1）初始化（2）定時(shí)器設(shè)置（捕獲）（3）返回定時(shí)器設(shè)置因?yàn)锳/D采樣時(shí)需要定時(shí)器0來(lái)匹配時(shí)間，所以我們只能對(duì)定時(shí)器1進(jìn)行捕獲設(shè)置，其源代碼如下：定時(shí)器1捕獲中斷服務(wù)程序void   Timer1_C

78、apInt (void)    uint32 bak;        bak=VICIntEnable;    VICIntEnClr=1 << 5;    VICVectAddr = 0x00;                IRQEnable();    

79、0;  /IRQ中斷使能CAPFlag+  T1IR = 1 << 6;   / 清除CAP1.2中斷標(biāo)志VICIntEnable=bak;4.6  控制策略（PID算法）在水泥配料系統(tǒng)中，控制方法對(duì)配料系統(tǒng)的穩(wěn)定性，精度，靈敏度影響很大，因此，選擇合適的控制方法是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。常用的控制算法有很多種，比如比例P調(diào)節(jié)，微分I調(diào)節(jié)和積分D調(diào)節(jié)等，但是這些方法都各自有一定的缺點(diǎn)，一般言之，用比例（P）調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)是一個(gè)有差系統(tǒng)，比例度的大小不僅會(huì)影響到余差的大小，而且也與系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能密切相關(guān)。比例積分（PI）調(diào)節(jié)

80、器，由于積分的作用，不僅能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)余差，而且只要參數(shù)，Ti調(diào)節(jié)合理，也能使系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能。比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)器是在PI調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上再引入微分D的作用，從而使系統(tǒng)既無(wú)余差存在，又能改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能（快速性、穩(wěn)定性等）。但是，并不是所有單回路控制系統(tǒng)在加入微分作用后都能改善系統(tǒng)品質(zhì)，對(duì)于容量滯后不大，微分作用的效果并不明顯，而對(duì)噪聲敏感的流量系統(tǒng)，加入微分作用后，反而使流量品質(zhì)變壞。因此，必須選擇合適的控制算法。我們選擇了基于以上算法的PID控制算法PID控制算法是計(jì)算機(jī)控制的一個(gè)廣泛應(yīng)用的基本算法，而PID控制的數(shù)字化是屬于控制算法設(shè)計(jì)中的模擬化設(shè)計(jì)方法，它是由連續(xù)系統(tǒng)PI

81、D控制發(fā)展起來(lái)的，具有原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，魯棒性強(qiáng)和使用面廣等優(yōu)點(diǎn)，在大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)控制中效果較為滿(mǎn)意，因此長(zhǎng)期以來(lái)被廣泛使用，不過(guò)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)PID控制，不僅僅是簡(jiǎn)單的把PID控制數(shù)字化，而是進(jìn)一步與計(jì)算機(jī)的計(jì)算與邏輯功能相結(jié)合起來(lái)，使之發(fā)展與改進(jìn)，變得更加靈活多樣，更能滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程控制中提出的各種要求。模擬PID控制器的理想算式見(jiàn)式（4-7）：                     

82、;     （4-7）式中：u(t)  控制量（控制器輸出）    e(t)  被控量與給定值的偏差，即：e(t)=r(t)-y(t)    kp   比例增益    Ti   積分時(shí)間常數(shù)    Td   微分時(shí)間常數(shù)將上式寫(xiě)成傳遞函數(shù)形式見(jiàn)式（4-8）：        

83、60;                           （4-8） 式（4-7）的框圖如圖4-5所示     第1章  緒論 1.1  課題的背景目的及意義 1.1.1  課題的背景 目前我國(guó)中小型水泥廠在水泥生    

84、60;    利用后向差分法可求出其對(duì)應(yīng)的脈沖傳遞函數(shù)D(z)，見(jiàn)式（4-9）：             （4-9）式中T為采樣周期，顯然采用不同的離散化方法，可以得到形式相異的Z傳遞函數(shù)。實(shí)際上，針對(duì)（4-7）式，可以直接以矩形面積 代替積分項(xiàng)，在時(shí)域?qū)ⅲ?-7）式轉(zhuǎn)變成為便于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的差分方程得式（4-10）：          &

85、#160;     (4-10)其中：u(k)為k時(shí)刻數(shù)字PID控制器的輸出，它對(duì)應(yīng)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置，故稱(chēng)為位置式算法。在計(jì)算的過(guò)程中需要累加的輸入誤差，計(jì)算費(fèi)時(shí)且占用的內(nèi)存較多，而且計(jì)算機(jī)的任何故障都會(huì)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)大幅度變化，這顯然對(duì)于安全生產(chǎn)不利，因此必須改進(jìn)以上算法。由（4-10）式可以寫(xiě)出前一時(shí)刻的輸出量見(jiàn)式（4-11）：    （4-11）將（4-10）式減去（4-11）式得到第k時(shí)刻的輸出增量，見(jiàn)式（4-12）：   =     （4-12）式中： 積分系

86、數(shù)           微分系數(shù)實(shí)際輸出量應(yīng)為見(jiàn)式（4-13）：                           （4-13）（4-13）式稱(chēng)為數(shù)字PID的增量式算法，雖然與（4-10）位置式算法相比只做一點(diǎn)改變，但帶來(lái)了不少優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算

87、機(jī)只輸出增量，誤動(dòng)作時(shí)影響小，必要時(shí)可增設(shè)邏輯保護(hù)手動(dòng)/自動(dòng)切換時(shí)沖擊小算式不需要累加，只需記住4個(gè)歷史數(shù)據(jù)，即e(k-2),e(k-1),e(k)和u(k-1),占用內(nèi)存少，計(jì)算方便也可為編程方便，將（4-13）式改變?nèi)缫?jiàn)式（4-14）：                            （4-14）其中：  &

88、#160;                    其算法流程圖如圖4-6： 根據(jù)流程圖，增量式PID控制程序如下：uint32 pid_arithmetic(uint32 samplingDATA)           int ek ;      uint32 da_data ;            int D_new;                            /D/A值      int D_inc;