Н. М. Атаманчук, А. В. Ткаченко, О. Г. Штепа

Блок-схема алгоритмического обеспечения мехатронной системы

Лекция 13

Рассмотрим блок-схему алгоритмического обеспечения мехатронной системы на примере системы управления дверьми (СУД) монорельсовой дороги. Функциональная схема СУД представлена на рис. 14, где обозначено: 1-объект регулирования; 2-электродвигатель (M-ротор); 3-датчики Холла (6 штук); 4-усилитель мощности (V1-V6-силовые ключи); 5-драйвер (микросхема предварительного усилителя с защитой от аварийного тока); 6-МПК (на основе микроконтроллера SAB 80C167); 7-двухканальный UART в составе МПК (канал A – интерфейс RS485, канал B – интерфейс RS232); 8-формирователь последовательности импульсов из сигналов датчиков Холла; 9-система управления электроподвижного состава; 10-IBM PC с программой настройки и контроля; 11,12-интерфейсы RS485, RS232; H1, H2, H3 и L1, L2, L3-сигналы управления верхней и нижней группами усилителя мощности 4; Fa, Fb, Fc, Fd, Fe, Ff-сигналы логического уровня (0/1) с датчиков Холла.

Структурная схема СУД представлена на рис.15, где позиции 1 - 8 совпадают с аналогичными позициями на рис.14. Кроме того, на рис.15 обозначено: 13-блок коммутации; 14-широтно-импульсный модулятор (ШИМ); 15-блок вычисления положения; 16-блок суммирования импульсов; 17-блок вычисления скорости; 18-коэффициент усиления в контуре по положению; 19-коэффициент усиления в контуре по скорости; Fшим-частота ШИМ; Uшим-сигнал управления для ШИМ. В качестве электродвигателя в СУД используется 3-х фазная многополюсная синхронная машина с обмотками на статоре и постоянными магнитами на роторе. Датчики Холла расположены на статоре. Три датчика Холла (сигналы Fa, Fb, Fc) смещены друг относительно друга на 1/3 периода магнитного поля ротора и используются для управления электродвигателем.

Три других датчика Холла (сигналы Fd, Fe, Ff) смещены относительно первых на 1/4 периода магнитного поля и служат дополнением для формирования сигналов скорости и положения. Блок 8 фиксирует изменения фронтов сигналов датчиков Холла и по ним формирует временную последовательность импульсов. Каждый импульс соответствует постоянному приращению положения объекта регулирования. Совокупность всех сигналов датчиков Холла (Fa, Fb, Fc, Fd, Fe, Ff) в каждый момент времени образует вполне определенное множество кодов. Анализ чередования этих кодов позволяет определить направление вращения. Блок 15 подсчитывает число импульсов с учетом направления вращения и определяет текущее положение объекта регулирования. Блок 16 подсчитывает число импульсов за каждый такт замыкания СУД. Блок 17 по числу подсчитанных в 16 импульсов определяет скорость движения объекта регулирования. Блок 13 представляет собой «электронный коммутатор», который на основании сигналов датчиков Холла Fa, Fb, Fc и знака сигнала управления Uшим вырабатывает сигналы управления силовыми ключами H1-H3 и L1-L3 для вращения электродвигателя при питании его от источника постоянного напряжения. Блок 14 производит модулирование по длительности сигналов управления драйвером 5 в соответствии с величиной сигнала управления Uшим и заданной частотой Fшим.

Блок-схема алгоритмического обеспечения СУД представлена на рис. 16, где цифровые позиции совпадают с позициями на рис.14 и 15. Все структурное построение СУД реализовано в виде шести подпрограмм обработки прерываний. Замыкание СУД по положению и по скорости осуществляется в подпрограмме обработки прерывания ПОП0, обслуживающей сигнал прерывания IR0 от таймера T0, который задает такт замыкания системы. Подпрограмма ПОП0 является формирователем ядра структуры СУД. Входное воздействие для системы принимает только два значения (Bmax - открыть дверь и 0 - закрыть дверь). Вычисление текущего положения (блок 15) и подсчет числа импульсов за такт (блок 16) выполняет программа обслуживания прерываний ПОП3, обслуживающая сигнал прерывания IR3 от каждого импульса, формируемого блоком 8. Обмен информацией между ПОП0 и ПОП3 осуществляется через ячейки ОЗУ UGOL и IMP. В каждом такте замыкания в ПОП0 по числу импульсов, находящемуся в IMP, вычисляется скорость (блок 17), после чего ячейка IMP обнуляется. «Электронный коммутатор» (блок 13) реализуется в подпрограмме обработки прерывания ПОП1, обслуживающей сигнал прерывания IR1 от таймера T1, который задает частоту коммутации. Функции ШИМ (блок 14) реализуются в подпрограммах обработки прерываний ПОП2 и ПОП4, обслуживающих сигналы прерываний IR2 и IR4 от таймеров T2 и T4, которые формируют верхний и нижний уровень сигналов ШИМ. Таймеры работают в составе блока GPT1 микроконтроллера SAB C167 совместно с таймером T3. Счет ведет таймер T3, таймеры T2 и T4 служат для загрузки констант счета в T3. В каждый такт замыкания в таймер T2 загружается значение сигнала управления Uшим, а в T4 – его дополнение до константы счета Nшим, соответствующей периоду ШИМа. Триггер T3OTL после окончания каждого счета T3 переходит в новое состояние. Переход в верхнее состояние (Front Up) вызывает сигнал прерывания IR2, а в нижнее (Front Down) - сигнал прерывания IR4. При этом происходит перезагрузка содержимого таймеров Т2 или T4 в T3 и его запуск. Подпрограммы обработки прерываний ПОП5 и ПОП6 обслуживают сигналы прерываний IR5 и IR6 от UART 7, инициируемые системой управления 9 или программой настройки и контроля в IBM PC 10.

Оглавление

Введение.. 3

1. Процесс проектирования мехатронной системы с микропроцессорным контроллером.. 4

1.1. Этапы проектирования мехатронной системы с МПК.. 4

1.2. Обзор программных средств, используемых при проектировании мехатронных систем с МПК.. 9

1.2.1. Управляющая программа МПК.. 9

1.2.2. Программа настройки и контроля. 12

1.2.3. Моделирование мехатронной системы с МПК.. 14

2. Технология отладки мехатронной системы с МПК.. 16

2.1. Варианты построения программно-аппаратных комплексов для отладки мехатронной системы с МПК 16

2.1.1. Программно-аппаратная эмуляция процессора. 16

2.1.2. Программная отладка. 19

2.2. Программатор. 21

2.3. Форматы исполняемых кодов. 22

2.3.1. Двоичный формат. 22

2.3.2. Шестнадцатеричный формат. 24

3. Разработка управляющей программы МПК.. 28

3.1. Блок-схема управляющей программы.. 28

3.2. Прерывания. 30

3.2.1. Общие сведения. 30

3.2.2. Таблица векторов прерываний. 35

3.2.3. Механизм прерываний. 37

3.3. Контроллер прерываний.. 39

3.3.1. Контроллер прерываний МПК Intel 80x86. 39

3.3.2. Контроллер прерываний микроконтроллера Siemens SAB C167. 46

3.4. Программа обработки прерываний.. 47

3.5 Карта памяти управляющей программы.. 48

3.5.1. МПК на основе Intel 80x86. 49

3.5.2. МПК на основе Siemens SAB167. 51

3.6. Реализация корректирующих устройств в МПК.. 52

4. Блок-схема алгоритмического обеспечения мехатронной системы 56

Психологія

Конспект лекцій

Полтава 2010

УДК 159.9 (042.3)

ББК 88.3 я 73

Рецензенти:

Харченко А. С. – канд. психолог. наук, доцент кафедри психології Полтавського державного педагогічного університету імені В. Г. Короленка;

Мартинюк В. М. – канд. філос. наук, доцент кафедри українознавства та гуманітарної підготовки Полтавського національного технічного університету імені Юрія Кондратюка.

Автори:

канд. психолог. наук, доц. Атаманчук Н. М.;

канд. пед. наук, доц. Ткаченко А. В.;

канд. пед. наук, доц. Штепа О. Г.

Відповідальний за випуск – зав. кафедри українознавства та гуманітарної підготовки Н. К. Кочерга, канд. іст. наук, доцент.

Затверджено науково-методичною радою ПолтНТУ

Протокол № 3 від 24.12.2009 р

Психологія: Конспект лекцій для студентів інженерних спеціальностей Полтавського національного технічного університету імені Юрія Кондратюка /Н. М. Атаманчук, А.В. Ткаченко, О. Г. Штепа / Укл. Н. М. Атаманчук. – Полтава: ПолтНТУ, 2009. – 108 с.

Конспект лекцій призначений для самостійної роботи студентів вищих навчальних закладів інженерних спеціальностей денної та заочної форм навчання і всіх, тих хто має інтерес до проблем психології.

© Атаманчук Н. М., Ткаченко А. В.,

Штепа О. Г., 2010

Дата добавления: 2014-12-16