硬件驱动类别项目

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项目优势

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外包直流盘式有刷电机位置闭环控制

重庆 不限地域
2018/12/21 12:22:50
项目状态: 项目到期
项目周期: 30 天
需求类型: 定制软件
预算费用: 5000-20000元
联系方式

联系方式: 项目已经到期,按客户要求关闭联系方式

项目介绍
执行器控制需求简介
一、系统功能简介:
执行器主要应用于发动机调速,系统功能目标主要包括:
快速、精确地控制发动机转速
发动机工作状态参数监控
发动机飞车保护
实现控制功能与安保功能独立执行
二、外包工作主要集中在执行器齿条位置控制上。
电机控制0-24V直流。
齿条位置刻度0-100控制精度要求至少保证0.1刻度精度。执行器齿条位置对应输出轴拉动发动机齿条(改变供油量),从而实现发动机转速变化。
执行器齿条位置的变化实质上是电机转动至某一角度实现的。电机可以正反转,可双向控制电机转动,例如传统H桥控制方式。电机内部有弹簧,正常情况齿条位置被弹簧拉至0刻度位置,弹簧力近似线性。
动态至静态的过程:执行器初始上电时为了能够使得齿条位置快速达到目标位置,可以先通一个大电流(最大6A,允许最大电流通电最长时间20ms),当达到20ms执行器仍然没有达到目标齿条位置时,驱动电流降低至4A以下,保证执行器安全。到达目标齿条位置后超调量尽量小于3刻度齿条位置后回复至目标位置,不允许超过2次左右波动后才固定在目标位置,附图会上传进口控制信号及执行器反馈齿条位置信号波形。
静态抗扰动:齿条位置恒定在目标位置附近时我们认为进入稳态,稳态时需要满足抗干扰性,比如,我们用手非线性的施加一个力后,执行器瞬间增加一个抵抗力,使得齿条位置几乎没有变化(理论上小于2-3的齿条位置变化),当我们突卸施加的非线性力时齿条位置能够回复到目标位置而没有左右波动。
静态进入动态过程:由于发动机在行驶的过程中需要人为的改变速度,因此需要我们目标齿条位置可以时刻的变化。比如当目标位置从70变化至20时,需要满足齿条位置移动到新目标位置要迅速,180ms以内达到目标位置并稳定(响应速度快才可满足稳态时转速波动率<=5%的要求,180ms为近似值)。到达目标齿条位置后超调量尽量小于3刻度齿条位置后回复至目标位置,不允许超过2次左右波动后才固定在目标位置。
CAN通讯方式将控制执行器实时采集的执行器位置信号发送出来,目标齿条位置我们通过CAN通讯的方式发送给你,根据接收到的目标位置控制齿条位置,执行器实时位置我们用来对外显示。
三、进口控制器控制信号及执行器反馈信号附图:
1)上电后,测试进口控制系统齿条位置从0变化至50的过程波形图。


黄色信号为执行器反馈的齿条位置信号,我们可以看到齿条位置迅速变化值50的目标位置后稳定,超调很小。
蓝色为电流钳采集的驱动电流信号,驱动电机旋转使得齿条位置移动至目标位置。我们可以看到在齿条位置0-50的变化过程中,驱动电流先升至6A保证齿条位置迅速变化至目标位置,达到最大时间后,驱动电流减小至4A以下,当齿条位置接近目标位置的过程中施加反向电流减小超调。达到最大超调后检测到齿条位置往回运动时施加了一个正向的力减小回复时的超调,施加的这个力应该是一个指数下降的力使得齿条位置运动到目标位置后直接进入稳态。(查阅外文资料显示该力为以时间常数为1分钟的指数型式下降)。由于控制器采集的信号只有执行器齿条位置信号,因此该信号要求精度高,抗干扰滤波能力强,对控制硬件处理电路及软件滤波算法要求较高。
红色为控制信号,这里我们用示波器测试了正向的驱动信号,反向的信号在下图中附带。
注:上面所描述的0-50(上电动态至稳态的过程)齿条位置变化的控制方案为个人通过信号波形判断描述,可能会存在描述与实际不符的情况。

2)稳态50目标齿条位置时,用手施加非线性力。


上图为稳态时施加非线性力后控制器输出的正反向控制信号,青色的为齿条位置信号。我们可以看到松手突卸力后齿条位置回复至目标位置后纹丝不动。这个过程中我们施加了手所能推动的最大力,齿条位置仍变化很小(3刻度以内),可以判断执行器齿条位置采集的精度要求较高,采集频率较快,判断施加和突卸非线性力速度快才能保证响应快。
注:控制信号占空比周期都在变,即使在稳态的时候占空比和周期也在小幅度的变化,可能是电流斩波的形式控制齿条位置而非常用占空比输出,该部分控制策略除了分段修正PID参数及传统(经典或增量PID)控制方式可能还有一些算法,尤其在施加非线性力突卸时,由于只检测了齿条位置信号,因此传统PID的控制策略可能无法满足要求。

四、执行器简单原理图:
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