Разработка локальной системы управления волновым насосом для аппарата "Искусственное сердце"
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?емы:
тип системыцифровая;
емкость проточной части насоса, мл 100;
максимальная производительность насоса, мл/c100;
рабочий диапазон температур, 0С +36тАж +41.
Показатели качества регулирования:
максимальная ошибка регулирования, %1;
время регулирование, с не более 2;
перерегулирование, %<30;
колебательность<3.
.3 Функциональная схема
Работа САУ волновым насосом, основана на управлении пятью секциями электромагнитных обмоток (ЭМ), и двумя клапанами, на которые подаются управляющие напряжения U1 - U7. МЖС 3 представляет собой упругую оболочку из каучука, которая заполнена магнитной жидкостью. При подаче управляющего напряжения на одну из секций (например, на первую U1) у МЖС образуется гребень. Подавая последовательно управляющие напряжения на секции обмоток гребень будет перемещаться. Если патрубок заполнить жидкостью, то гребень 1 МЖС будет выполнять функцию поршня волнового насоса, который способен перекачивать жидкость. Функциональная схема САУ представлена на рисунке 1.
З - задатчик; ВУ - вычислительное устройство; У(1-7) - усилитель;
ЦАП - цифро-аналоговый преобрагователь; К - коммутатор; КЛ(1-2) - клапан; ЭМ(1-5) - электромагнитные обмотки; ВН - волновой насос; ДР - датчик расхода, АЦП - аналого-цифровой преобразователь.
Рисунок 1 - Функциональная схема ЛСУ волновым насосом
Задатчик, который входит в состав ЭВМ, представляет собой программу, вычисляющую по определенному алгоритму цифровой код для задающего значения, соответствна сравнивающее устройство ВУ (часть ЭВМ), которое формирует результат сравнения заданного расхода и текущего. Результат сравнения ?I является управляющим воздействием для исполнительных устройств, которое проходит через коммутатор, усиливается усилителем У(1-7) и попадает на одну из обмоток ЭМ(1-5) или клапан КЛ(1-2).
В данной системе мы можем регулировать расход двумя способами. Во-первых, изменяя частоту переключения обмоток и клапанов, тем самым увеличивая частоту пульса. Во-вторых, мы можем изменять силу магнитного поля катушки, тем самым изменяя величину гребня МЖС. Чем больше гребень, тем больший объем он будет выталкивать из проточной части насоса, в результате мы будем управлять ударным объемом насоса при постоянной частоте пульса. Остановимся на втором варианте.
Волновой насос является многомерным объектом, поскольку управляется с помощью семи управляющих воздействий с электромагнитных обмоток и клапанов. Так как в данной САУ осуществляется управление многомерным объектом, система является многомерной в таком случае ее можно разделить на несколько контуров управления.
В данной курсовой работе рассмотрим контур управления одной электромагнитной обмоткой. Таким образом, получим функциональную схему, представленную на рисунке 2.
Рисунок 2 - Функциональная схема ЛСУ электромагнитной обмоткой волнового насоса
2. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ЛОКАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
.1 Выбор микропроцессора
Центральным узлом системы является микроконтроллер, который управляет всеми функциональными частями блока, а также выполняет функции предварительной обработки сигнала. Выбор его должен осуществляться исходя из требований к точности представления и обработки сигнала, а также требований к наличию в его составе некоторых дополнительных возможностей.
Для целей управления микроконтроллеры AVR делает привлекательным их хорошо-развитая периферия, которая включает в себя: таймеры-счётчики, широтно-импульсные модуляторы, поддержку внешних прерываний, аналоговые компараторы, встроенный АЦП, параллельные порты ввода и вывода, интерфейсы, сторожевой таймер и устройство сброса по включению питания.
Все эти качества превращают AVR-микроконтроллеры в мощный инструмент для построения современных, высокопроизводительных и экономичных контроллеров различного назначения.
Для выбора конкретного микроконтроллера из всего модельного ряда AVR проанализируем техническое задание и структурную схему. Микроконтроллер должен содержать: аналогово-цифровой преобразователь (АЦП); таймер/счетчик, и иметь достаточное количество портов ввода вывода.
Встроенные АЦП появились только в микроконтроллерах AT90S8534 и AT90S8535, семейства classic AVR, следовательно, младшие микроконтроллеры не пригодны для использования в данном проекте.
Все вышесказанное заставляет нас обратиться к семейству mega AVR, где самым подходящим (т.е. обладающий всеми перечисленными свойствами) является микроконтроллер ATmega 128.
Отличительные особенности периферийных устройств:
-два 8-разр. таймера-счетчика с раздельными предделителями и режимами сравнения;
-два расширенных 16-разр. таймера-счетчика с отдельными предделителями, режимами сравнения и режимами захвата;
-счетчик реального времени с отдельным генератором;
-два 8-разр. каналов ШИМ;
6 каналов ШИМ с программируемым разрешением от 2 до 16 разрядов;
модулятор выходов сравнения;
-8 мультиплексированных каналов 10-разрядного аналогово-цифрового преобразования;
-двухпроводной последовательный интерфейс, ориентированный на передачу данных в байтном формате;
-программируемый сторожевой таймер со встроенным генератором
-встроенный аналоговый компаратор.
Ввод-вывод и корпуса:
53 -программируемые линии ввода-вывода;
64-выв.