發展基于嵌入式計算機的控制系統
大型系統我們一般采用工業PC的方式集中控制,但面對小型系統我們如采用工業PC的方法則有點大馬拉小車的概念了。一方面,對于向小系統應用必須考慮成本,另一方面的要求是穩定與可靠。因而,采用嵌入式計算機是我們的首選。
對于嵌入式控制系統有兩個種類:
一、基于無操作系統的嵌入式芯片的控制技術。
二、基于有操作系統的嵌入式芯片的控制技術。
第一種我們一般性的可將之認為是在微控制器的層面上,我國一般稱為單片機。它一般用于對處理數據要求相對較低的場合,設計者一般采用匯編語言對其進行開發,此種控制不具有良好的人機界面。
第二種實際就是一臺PC,但要比一般PC及工業計算機都來得穩定,這一穩定性促使嵌入式計算機的應用領域十分寬廣。以目前的發展速度,今后的工業控制方面大有取代工業控制計算機的趨勢。它所用的操作系統一般為:Linux、MS-dos、Windows CE等。WinCE是微軟公司基于NT控制技術的基礎上開發產生的操作系統,被廣泛應用于Pocket PC 以及一些嵌入式計算機中。這里特別要一提的是Windows CE.net,它的
出現使原來在PC上開發的程序員能最小縫隙的過渡到面向嵌入式系統進行開發,同時具有.net的框架。對于設備控制系統我們一般選擇此系統。
這里一般單臺次的工業控制基本采用Windows CE+組態軟件+觸摸屏的形式來實現。這里的組態軟件與上面的組態軟件本質和功能基本是一樣的,所不同的是支持它運行的平臺為Windows CE操作系統。目前我國的一些組態軟件廠家都看到了這一巨大的市場,因而紛紛推出自己基于CE系統的組態軟件,如昆侖通態的MCGS等。
當然,在針對相對簡單或用戶要求不高的系統的時候,也可以使用WinCE平臺下的開發軟件自己進行相關編程,其開發軟件一般使用Microsoft的eMbedded Visual basic 和 eMbedded Visual C++等。其具體控制方式可參見“自動控制技術在微波工業設備中的應用”內的相關介紹。
2.在工業控制領域經常應用的若干控制算法
在使用嵌入式計算機進行工業自動化控制過程中,有一些相關的算法是較為常用的,作為工程開發設計人員必須通曉相關的控制算法,這樣有助于實現可靠使用的控制。
1. 常規PID控制算法
PID算法是工業控制中最常用的一種數學算法,它的基本公式如下:
直接計算公式:
Pout(t)=KP*e(t)+Ki*∑e(t)+Kd*(e(t)-e(t-1));
上一次的計算:
Pout(t-1)=Kp*e(t-1)+Ki*∑e(t)+Kd*(e(t-1)-e(t-2));
兩式相減得到增量法計算公式:
Pdlt=Kp*(e(t)+Ki*∑e(t)+Kd*(e(t)-2*e(t-1)+e(t-2));
其中三個基本參數Kp、Ki、Kd在實際控制中的作用:
Kp-比例調節作用:是按比例反映系統的偏差,系統一旦出現偏差,比例調節立即產生調節作用用以減少誤差。比例作用大,可以加快調節,減少誤差,但是過大的比例,使系統的穩定性下降,甚至造成系統的不穩定。
評論