系统功能系统主要实现如下两大功能:一是手动控制和自动控制的切换,根据不同的需要进行按键选择。 二是力控制和位移控制的控制方式的选择,其中力控制是指根据采集到的升高车的阻力信号作为工作斗的控制信号;位移控制则是将工作斗相对车身的位置作为控制信号。作业时根据工况选择相应的控制模式,用以保证升高车的作业质量和工作效率。

    液压系统是完成工作斗动作的执行机构,与控制系统一起组成工作斗的自动控制系统。采用先导比例减压阀和液动换向阀构成电液比例换向阀组,通过电磁换向阀和原来的手动液压操作回路并联,实现手动和自动两种操作方式切换。其中,由于系统压力较高,因此采用先导阀来控制主换向阀的开度。硬件系统构成系统硬件设计主要包括传感器、微处理器选择、信号调理电路、控制面板电路、驱动电路和单片机系统电路的设计。微处理器和传感器的选择控制单元的核心选用低功耗、高性能CMOS8位微控制器———AT89S52单片机,与51系列相比其最大的特点是具有8K在系统可编程Flash存储器。位移传感器采用CI43-6磁致伸缩位移传感器,输出信号4～20mA;力传感器选用Motorola公司的MPX2100压阻式压力传感器,其输出电压与所加压力有较好的线性关系。http://www.denggaochechuzu.com/

     信号调理电路A/D转换电路是调理电路的主要组成部分,在本系统中需要对位移和阻力两个传感器信号进行A/D转化,因此需要多路转换。ADC0809是8位的A/D转换器、8通道多路转换器与微处理器兼容的控制逻辑,其最大不可调误差小于±1/2LSB。单片机控制系统电路单片机系统电路主要包括电源电路、时钟电路和复位电路。带电启动的普通车载电源为24V,而单片机需要5V供电源,因此需要电源电路将24V电压转换为5V电压用于单片机供电。时钟信号是使系统操作同步的定时脉冲,根据硬件电路的不同,分为内部时钟方式和外部时钟方式,这里采用内部时钟方式。PWM脉冲和驱动电路AT89S52没有专用的PWM输出I/O口,可利用硬件和软件两种方法产生PWM信号输出。本系统利用定时器采用软件的方法实现PWM脉冲的输出,占空比由控制算法决定,通过改变PWM占空比来控制维持电磁阀开启的电流大小。电磁阀上施加的是大电压大电流,因此必须通过驱动电路进行功率放大。系统的软件采用单片机C语言编写,系统程序主要由主程序和各功能模块的子程序组成。子程序主要包括位移控制子程序、力控制子程序、停止子程序和模糊PID控制子程序等。

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    主程序主要是进行程序初始化,然后通过扫描控制面板选择相应的控制方式和工作方式,当判断出操作人员的动作时,程序会由主程序转入相应的子程序模块。其中的A/D转换是将传感器采集到的模拟信号转化为数字量,主要是对由键盘设定的工作斗旋转角度、位移传感器检测到的工作斗实时旋转角度和压力传感器检测的阻力信号进行转换,并存入相应的寄存器。停止子程序是停止PWM脉冲信发出,结束整个自动控制模块的工作。

    当驾驶人员按下位移调节控制键时,判断是否按下停止键,若按下则返回,否则程序继续,即调用A/D转换将模拟量转化为数字量并入相应的寄存器,首先将当前采集到的传感器阻力数据与设定值相比较,判断升高车作业阻力是否超载,若超载则返回,以越过此点;反之则调用模糊控制子程序比较偏差Δe(n)=Y(n)-R(n)是否在误差允许范围内,若在误差允许范围内则无需进行调整,若超出误差允许范围则根据比较结果的正负和大小调节工作斗的运动方向和运动量,即如果当前值小于目标值,工作斗下降PWM信号模块发出信号,反之则工作斗提升PWM信号模块发出信号,使得工作斗的旋转角度始终趋于目标值变化。力调节控制过程同位移调节类似,即A/D转换后的数字量存入寄存器,而后与设定值比较,通过模糊控制算法输出控制量,调节工作斗的升降。

    将控制系统的硬件电路在proteus中进行仿真,结果表明:驱动电路稳定输出24V电压,能稳定实现电磁阀驱动。后面将在液压实验台上搭建液压回路,并与电控系统结合试验,进一步验证设计系统工作的平稳性和响应速度。升高车工作装置的智能化作业对提高作业效率和作业精度有着极其重要的意义,因此其自动控制系统性能的进一步提高必将使升高车的技术水平的发展得到极大飞跃。

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