[发明专利]一种基于AVR单片机的气动位置控制系统

说明书

一种基于AVR单片机的气动位置控制系统，由电磁阀、气缸、位置传感器以及控制器组成。该控制系统通过电磁阀来控制气缸，控制器由基于AVR单片机的电路组成，采用了二维模糊控制的控制策略。该系统控制精度高、稳定性好，在气动位置控制领域有较好的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及一种基于AVR单片机的气动位置控制系统，适用于机械领域。

背景技术

气动系统因其污染小、成本低、功率质量比大、环境适应能力强，气动技术和电子计算机技术的结合进一步降低了成本，并使复杂控制策略的实现变得方便。作为气动技术中的关键课题，气动位置控制系统也取得了很大的发展，已经在工业自动化领域中得到了广泛的应用。

由于气体本身固有的可压缩性、气体通过阀口流量的非线性和气缸存在摩擦力等原因，气动系统本质上属于非线性系统，这就给气动位置控制带来了困难。目前高精度气动位置控制系统一般采用以下方式：脉冲控制、比例控制。脉冲控制方式主要使用控制脉冲宽度的脉宽调制(PWM)使阀口开闭从而达到控制系统流量的目的，这种方法控制精度高，稳定性好，但由于需要高速开关电磁阀，对电磁阀的性能要求(寿命、响应频率)也相对较高。尽管后来在此基础上发展了脉码调制，可以使用普通电磁阀，但其在控制精度和调节范围上存在一定的矛盾，而且使用多个不同的电磁阀也增加了系统复杂程度。比例控制即使用伺服阀通过对输入输出连续的比例随动控制气体的压力或者流量，其控制精度高，寿命长，但成本昂贵，在工业自动化中应用较少。

发明内容

本发明提出了一种基于AVR单片机的气动位置控制系统，通过电磁阀来控制气缸，控制器由基于AVR单片机的电路组成，采用了二维模糊控制的控制策略。

本发明所采用的技术方案是：

所述控制系统由电磁阀、气缸、位置传感器以及控制器组成。系统需要采集位置信号和指令信号，系统控制算法存储在ECU中，通过反馈信号来控制电磁阀的开合；人机交互通过LCD和键盘实现；控制器可实时地通过信号调理电路将使用PWM方式输出的位置信号转换为模拟信号提供给上位机；同时上下位机可通过RS232通讯接口交换控制参数、系统状态以及控制指令。

所述控制系统以AVR系列单片机ATMEGA64为核心创建了AD采样电路、PWM输出电路、扩展存储电路、键盘输入电路、LCD显示电路、IO输入输出电路以及RS232通信电路。

所述控制系统采用TLC2543作为A/D转换电路芯片，能对11个通道进行A/D数据转换，采用串行的方式进行数据输出，这样减少了对系统资源的需求。

所述控制系统在基准电压电路上使用了LM336-2.5，这是精密的2.5V并联稳压二极管，动态阻抗为0.2Ω能方便地从5V逻辑电源得到稳定的基准。

本发明的有益效果是：该系统控制精度高、稳定性好，在气动位置控制领域有较好的推广应用价值。

附图说明

图1是本发明的控制系统结构图。

图2是本发明的AD采样电路。

图3是本发明的RS232通信电路图。

图4是本发明的程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，控制系统由电磁阀、气缸、位置传感器以及控制器组成。系统需要采集位置信号和指令信号，系统控制算法存储在ECU中，通过反馈信号来控制电磁阀的开合；人机交互通过LCD和键盘实现；控制器可实时地通过信号调理电路将使用PWM方式输出的位置信号转换为模拟信号提供给上位机；同时上下位机可通过RS232通讯接口交换控制参数、系统状态以及控制指令。