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基于CAN总线的比例流量阀控制器的电路设计及仿真

作　者: 黄钱飞
导　师: 方安安；吴跃东
学　校: 南昌大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 比例控制器 LPC2290 CAN总线 Multisim仿真 Matlab仿真
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


电液比例控制技术是近30年迅速发展起来的,比例流量阀内部的比例电磁铁根据输入的电压信号产生动作,使阀芯产生位移从而改变阀口面积,使流量输出和控制电压成正比。而比例控制器是电液比例技术的主要研究方向之一,用来对比例电磁铁提供特性性能电流,并对比例流量阀进行开环或闭环调节的电子装置。目前,国内外无论模拟式还是数字式比例控制器价格都很昂贵,并且模拟式比例放大器在数据处理方面缺乏灵活性。针对此现状,并通过对国内外比例控制器的功能和特性的广泛调研,本文设计了一种基于LPC2290处理器的高性能和高可靠性的数字式比例控制器。本文首先对比例流量阀的结构和特性进行了分析,然后以LPC2290微处理器为核心,扩展了PWM功率放大电路、阀位测量放大电路、稳压电源电路、A/D及D/A转换电路、UART串口通讯电路和CAN接口电路等。其中,功率放大电路采用PWM反接卸荷式功率放大级驱动比例电磁铁,提高了比例电磁铁的动态响应特性。本文使用Multisim软件着重对设计的电源模块、PWM功率放大模块和阀位测量放大模块进行了仿真研究,结果表明所设计的电路完全满足设计要求。数字式比例放大器的软件是基于μc/OS-Ⅱ实时操作系统设计的。将软件分为数据采集和滤波模块、A/D转换模块、串口通讯模块和CAN总线通讯模块等。本文给出了这几个模块的任务要求和设计流程图,以进行后续的软件详细编写工作。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第1章 绪论  7-14
  1.1 课题产生的背景和研究意义  7
  1.2 比例控制器国内外研究状况  7-12
    1.2.1 电液比例控制系统  7-8
    1.2.2 比例控制器概述  8-10
    1.2.3 比例控制器国内外的研究现状  10-12
  1.3 课题主要研究内容  12-14
第2章 流量阀特性介绍及其数学模型的建立  14-23
  2.1 流量阀的工作原理和特性  14-20
    2.1.1 流量阀的结构  14-15
    2.1.2 流量阀的特性参数  15
    2.1.3 流量阀的特性曲线  15-18
    2.1.4 比例电磁铁驱动流量阀原理  18-20
  2.2 流量阀控制系统的数学模型  20-22
    2.2.1 比例控制放大器的数学模型  20-21
    2.2.2 比例电磁铁的数学模型  21-22
  2.3 本章小结  22-23
第3章 比例流量阀控制器硬件电路设计  23-40
  3.1 基于ARM7比例流量阀控制器总体结构设计  23-24
  3.2 系统电源设计  24-27
  3.3 功率驱动电路设计  27-29
  3.4 A/D及D/A转换电路  29-31
    3.4.1 A/D转换电路  29-30
    3.4.2 D/A转换电路  30-31
  3.5 串口通讯电路  31-32
  3.6 测量放大电路  32-35
  3.7 CAN接口电路  35-39
    3.7.1 CAN总线概述  35
    3.7.2 CAN的工作原理  35-36
    3.7.3 CAN总线电路  36-39
  3.8 本章小结  39-40
第4章 比例流量阀和控制器的仿真研究  40-53
  4.1 仿真软件介绍  40-42
  4.2 比例流量阀开环空载状态下阶跃动态特性仿真  42-44
  4.3 系统电源仿真  44-45
  4.4 PWM功率驱动电路仿真  45-49
  4.5 测量反馈电路仿真  49-52
  4.6 本章小结  52-53
第5章 比例控制器软件设计  53-64
  5.1 μC/OS-Ⅱ操作系统  53-54
  5.2 软件总体设计  54-55
  5.3 任务的规划及程序设计  55-63
    5.3.1 监控任务  55
    5.3.2 数据采集及处理任务  55-59
    5.3.3 串行通讯任务  59-60
    5.3.4 CAN总线通信系统软件设计  60-63
  5.4 本章小结  63-64
第6章 结论和展望  64-65
  6.1 结论  64
  6.2 展望  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-68

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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