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
% u& W" z4 ]% r: L+ B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．
' V+ t1 }$ `4 b5 {4 j( t! BduC812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
序编写以及通讯协议设计。
1引言
多机协调吊装系统是一个多变量、强耦合、非线性的复杂
! J8 f/ `) v7 h( d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
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
% L! p- k' B% l  v: n. ^$ I4 h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
, R5 H1 e: ?/ `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
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
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
讯采用无线通讯方式。
2控制系统总体框图设计
" ~  c  Y. e3 c- b* Q7 B: t考虑到集成度和可靠性因素，采用具有MD功能的ADI公
1 N6 ?8 [$ q" l$ X" l$ J司AduC812单片机为主控器件，转向检测与转速控制采用
cpld芯片完成。整个系统的结构如图1所示。其中，电源芯片
3 \% T. H2 Z% S: |3 w采用7805，复位芯片采用MAX708。同时，采用sT公司L298N为
* Y' v' L9 {! H6 v& r7 m6 l3 V电机驱动芯片，ADI公司0P462为缓冲芯片，REFl95为A／D转
9 _* A9 F; l: N: r) T9 d换电压基准芯片。
9 q' X/ K. R* d" f* |双轴倾角传感器SCAIOOT。采用的力传感器是LYB一5一A型应
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
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
1 ]& [; Q# T% K0 V; L1．主控单元设计。包括以下几部分：复位电路．A／D采集输入
8 t, ]- n, W4 y( s缓冲电路和CPLD部分。
9 H+ M+ |* b, N# u8 p(1)复位电路。在设计中使用MAX708来复位ADuC812。因
, y/ d" A+ r3 u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。
+ I: N( R$ t9 [% \' v) k* cf2)A／D采集输入缓冲电路。AdnC812中的A／D转换器包
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
- J* p: \0 n5 k  A近的ADC转换器：由电容式DAC的常规逐次逼近转换器组
( L3 ~1 ?1 Q: F* h成。无论什么时候，只要选择了新的通道，来自2pF的取样电容
) }/ q8 [* m0 p5 R5 {: X8 m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
; Q) G/ S) a# P$ D/ l4 l# {& z+ I( @; N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
9 k. ^" T4 m5 R: u* d- V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
7 R8 {: K8 I# i8 E( u; v' V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 o% G3 Y  z+ z% p2 v3 RRAILTO 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，

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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
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