单片机控制的负阻自激振动系统

单片机控制的共振式输送机

共振式输送机是采用惯性式激振器控制的机械振动系统，分为非振动式和振动式，前者：结构简单，制造方便，工作状态稳定，但功率消耗大。而后能耗少，但工作状态难调整，微小的频率漂移将引起很大的幅值波动。于是，在工程中常采用非共振式的。针对共振运行不稳定的问题，我们采用振动速度倒相信号的闭环反馈，即利用单片机进行采集和处理反馈信号，实现频率的自动跟踪[1]，使系统处于平衡的共振状态。利用其共振的高效节能性，用小功率电机完成大功率电机所能完成的任务，对于大中型共振式机械节能优越性更为明显。该系统的结构框图如下：

共振式惯性输送机属于单自由度振动系统，由惯性激振器和机械振动系统组成，其力学简图如下：

该振动系统的强迫振动方程为：

系统的工作过程及主要程序

（一）工作过程

1、搜索同步频率：由上节计算可知共振时变频器的频率大约在40Hz，因此让变频器的频率从35Hz～45Hz 以0.2Hz步进，记录振动体的振幅的幅值.由于机械装置的惯性，所以每增加到一个新的频率时应延时３个周期．

2、共振运行的控制： 在搜索到同频率以后，接着进行判断振动体运动到Ｔ／４的程序，即由ADC0802输入的电压由此及彼到最大的过程，在这过程中，单片机记时，则得到振动体的周期Ｔ。

同理测偏心块的角速度，由于８个接收二极管每隔450安装在偏心块的运动轨迹外侧，相邻二个接收二极管依次导通时间间隔是Ｔ／８，则单片机可记录此时间同上可得到Ω我们再来推倒Ω和控制电压u的关系：

3、输出电压的控制：

对偏心块的位置在一个周期Ｔ1进行四次检测，通过编码器分别在T1/4，T1/2，3T1/4和T四个时刻检测，其值与理论值ｚ比较，若两者一致，则不作调整，不一致则按PID公式调整[2]。输入数字调节器的信号是经过“离散量化”后的信号，数字调节器的输出的信号必须给予“恢复”中的零阶保持器，担负着将离散信号恢复为连续信号的任务，才能对被控对象实施有效控制。下图为数字控制原理框图：

而 PID控制正是数字控制系统之一，  它是比例积分微分控制，它具有原理简单，使用方便，适应性强特点[3]。经PID运算后得到的数值经D/A转换器输出到变频器,控制电机转速达到和振动体同速度同相位而使系统处于共振状态[4]。

（二）主要程序

幅值鉴别程序：
    MOV   CX ，10
    MOV   SI  ，00H
    CMPAPE：
    MOV   DX ，FF7CH
    IN      BL ，DX
    CALL  DELY1
    IN   AL ，DX
    CMP  AL ，BL
    JNB  CMPARE
    MOV   [SI+1000H，AL]
    INC  SI
    MOV  100AH ，AL
    CND

此段程序执行后，输出电压对应的数字量放在100AH内存单元中。

输出程序：
    MOV   OPTR   #  7FFFH；指向DAC0832
    MOV   A ，       100AH；数字量先装入累加器
    MOVX  @  OPTR ，A      ；数字量从P0口送到P27所指向的地址，WR/有效时完成一次D/A转换。
    8255初始化程序：要求工作在方式0且A、B为输入口，C为输出口：
    A口地址：F7CH
    B口地址：FF7DH
    C口地址：FFFEH
    控制口地址：FF7FH
    则：MOV   A  ， #92H；
    MOV   DPTR ，#0FF7FH；控制寄存器地址DPTR方式控制字控制寄存器

参考书目录
[1] 潘新民《微型计算控制技术 》[M] 清华大学出版社、1999年8月    
[2] Hollot C,Analysis and design of controllers for AQMroters supporting TCP flows .IEEE Transactions on Automatic Control,2002,47(6)　
[3] 张友德《单片机微型机原理及应用》[M] 复旦大学出版社、1991年12月
[4] 江瑞启《电机原理及控制》[M] 机械工业出版社、1999年5月