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螺杆空压机在高粉尘环境中的应用

2018-09-17

基于ARM的嵌入式直流电机PWM调速系统设计,在加减速程序设计中,首先调用测速子程序,然后调用PID算法子程序,根据PID算法,使系统达到设定的速度。

螺杆空压机设计中测速模块采用一定时间内检测低电平次数的方式来计算速度,即利用外部中断计算霍尔开关输出有效信号的次数,同时启动定时器,利用定时器中断在固定时间内,根据霍尔开关输出有效信号的次数计算直流电机的转速。

当霍尔开关输出有效信号即低电平时,外部中断响应,程序进入外部中断子程序,霍尔输出的有效信号次数会自加1,然后程序清除外部中断标志位,返回到主函数。设计中定时器中断的优先级高于外部中断,定时器中断则会在定义的时间内响应一次,计算一次速度值并清除上一段时间内计的低电平次数并清除中断标志位。

本次设计定时器40ms产生一次中断,并根据40ms内霍尔元件输出有效电平的个数来计算转速:速度=霍尔元件输出有效电平次数x25。脉冲宽度调制(PulseWidthModulation-PWM)是指按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度,以调节输出量和波形的一种调制方式。

即指将输出信号的基本周期固定,通过调整基本周期内工作周期的大小来控制输出功率。LPC2131的PWM的功能是建立在标准的定时器之上,它拥有32位定时器及预分频控制电路和7个匹配寄存器,可实现6个单边PWM或3个双边PWM输出,也可采用这2种类型的混合输出。

螺杆空压机设计转速闭环实现的途径是将实时测得的速度值与给定占空比对应的速度值的比较差值通过PID调节算法控制输出量,终达到转速稳定。其总的工作过程如所示。

按键调速共有10个挡位,分别对应10个PWM占空比。首先将PWM占空比转换成对应的速度即给定速度,通过与测得的速度即实际速度值做差得到速度误差。利用增量式PID算法err当前误差;erri上一次误差;err2―在eni前一时刻的误差值;KP*比例系数;K,*积分常数;Klt*微分常数。

将获得的增量值与上次的实际速度相加得到控制量,而且所得的控制量是速度值,而PWM调速直接控制的占空比,所以需要将速度转换成对应的占空比才能锁存并输出给驱动模块。另外,在程序后执行保存误差的操作以进行下一次PID调节算法,如所示。

PID调节算法流程系统调试结果通过软硬件的联合调试,系统可以实现如下功能:可以通过按键对电机进行控制;能够对速度进行测量和显示;能够实现PID转速闭环。系统炅活性好,成本低,为直流电机速度控制系统的实现提供了一种有效的途径。