浅析avr单片机的气动位置控制系统的研究

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1、2010年7月机床与液压Ju1．2010第38卷第13期MACHINETOOL&HYDRAULICSVol

2、38No．13DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．13．029基于AVR单片机的气动位置控制系统的研究向东，杨庆俊，张旭明，张晶，包钢(1．哈尔滨_v-_,lk大学机电学院，黑龙江哈尔滨150080；2．哈尔滨风华科技有限公司，黑龙江哈尔滨150001)摘要：设计基于AVR单片机的气动位置控制系统。该系统通过电磁阀来控制气缸，节约了控制系统成本；控制器由基于AVR单片机的电路组成，体积小，操作简单，采用二维

3、模糊控制的控制策略。实验结果证明：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。关键词：AVR单片机；气动位置控制系统；电磁阀中图分类号：TP271文献标识码：A文章编号：1001—3881(2010)13—094—3ResearchonPneumaticPositionControlSystemBasedonAVRMCUXIANGDong，YANGQingjun，ZHANGXuming，ZHANGJing，BAOGang(1．CollegeofMechatronicEngineering，HarbinInstituteo

4、fTechnology，HarbinHeilongjiang150080，China；2．HarbinFenghuaTechnologyLtd，HarbinHeilongjiang150001，China)Abstract：ThepneumaticpositioncontrolsystembasedontheAVRMCUwasdesigned，inwhichtheelectromagneticvalvewasusedasthecontrolunittodrivethepneumaticcylinder，SOthatthecostofthesys

5、temwasreduced．ThecontrollerwascomposedbythecircuitsbasedontheAVRMCU，whichhadthesmallsizeandeasyoperation．Thecontrolschemewas2Dfuzzycontro1．Theex—perimentalresultprovesthatthissystemhashighprecision，stabilityandapplicationvalueinpneumaticfield．Keywords：AVRMCU；Pneumaticpositio

6、ncontrolsystem；Electromagneticvalve气动系统因其污染小、成本低、功率质量比大、用较少。环境适应能力强，气动技术和电子计算机技术的结合为此，作者研制了基于AVR单片机系统气动位进一步降低了成本，并使复杂控制策略的实现变得方置控制系统，该系统使用普通电磁阀，采用了模糊控便。作为气动技术中的关键课题，气动位置控制系统制策略。实验证明此系统精度高，稳定性好，具有较也取得了很大的发展，已经在工业自动化领域中得到高的应用价值。了广泛的应用⋯。1控制系统结构由于气体本身固有的可压缩性、气体通过阀口控制系统结构如流量的非线性和

7、气缸存在摩擦力等原因，气动系统图I所示。系统由电¨_』l1『广1I键盘l液晶显示l片外存储电磁阀本质上属于非线性系统，这就给气动位置控制带来磁阀、气缸、位置传了困难。目前高精度气动位置控制系统一般采用以感器以及控制器组成。}lO}下方式：脉冲控制、比例控制。脉冲控制方式主要系统需要采集位置信lMCU使用控制脉冲宽度的脉宽调制(PWM)使阀口开闭号和指令信号，系统千◆千从而达到控制系统流量的目的，这种方法控制精度控制算法存储在ECUIAD转换I『¨I串口1L下可可高，稳定性好，但由于需要高速开关电磁阀，对电中，通过反馈信号来I位置信号I指令信号I

8、旧号调理．II磁阀的性能要求(寿命、响应频率)也相对较高。控制电磁阀的开合；位置传感器II嗣上位机尽管后来在此基础上发展了脉码调制，可以使用普人机交互通过LCD和通电磁阀，但其在控制精度和调节范围上存在一定键盘实现；控制器可图1控制系统结构图的矛盾，而且使用多个不同的电磁阀也增加了系统实时地通过信号调理电路将使用PWM方式输出的位复杂程度。比例控制即使用伺服阀通过对输入输出置信号转换为模拟信号提供给上位机；同时上下位机连续的比例随动控制气体的压力或者流量，其控制可通过RS232通讯接口交换控制参数、系统状态以精度高，寿命长，但成本昂贵，在工业自

9、动化中应及控制指令。收稿13期：2010—04—23作者简介：向东(1981～)，男，博士研究生，主要研究方向为气体传动控制和航天器地面仿真。电话：1