设计的控制系统软件划分成系统初始化模块、数据采集和处理模块、数据存储模块、人机交互模块和控制管理模块。系统的主程序流程如图3所示。
系统初始化模块对系统硬件设备参数及性能初始化设置;数据采集和处理模块驱动传感器采集恒压控制系统中泵的输出压力,同时对采集的压力数据进行融合;数据存储模块通过SD卡保存数据采集和处理模块获取的数据,并塑造相应的数据库;用户通过人机交互模块可查询系统的压力数据;控制管理模块按照获取的压力数据,通过智能控制算法确保系统压力的平稳输出,实现系统的恒压控制 。
设计的小型恒压控制系统的关键任务是,控制步进电机的运行,完成系统计量泵的恒压控制,主要对步进电机的速度和正反转进行控制。系统采用自适应模糊PID控制算法,确保系统的恒压输出和电机的正常运行。该算法不仅具有模糊控制器的强抗干扰性,还具有PID控制的高精度优势,具备较强的控制能力。系统采用压力变送器以及光电编码器,采集系统泵的输出压力和步进电机的转速,并运算出压力误差值以及压力误差变化率,再通过模糊PID控制器调整误差值,并将压力校正值变换成对应的脉冲频率,同时将其反馈给步进电机,对步进电机的速度进行调整,实现系统计量泵输出压力的平稳控制。
当前设计的小型恒压控制系统在恒压工作模式下的控制精度低,并且稳定性较差,存在较大的弊端。因此,这里介绍的基于嵌入式 ARM 处理器的小型恒压控制系统,系统的硬件以 S3C2440 芯片为控制核心,通过主控芯片的外围接口扩展硬件电路,采用具有细分控制技术的电机驱动器和 S3C2440 芯片的 PWM 定时器,对步进电机转速进行精密恒压控制,并且实现系统的高精度和稳定性控制。采用模块化思想设计系统的硬件模块,主要包括主控模块、存储模块、数据采集模块、电机驱动模块、通信模块等。系统实现部分给出了系统主程序流程,以及采用模糊 PID 智能控制算法实现恒压输出控制的过程。实验结果表明,所设计系统具有较高的控制精度和稳定性 。