控制模块使用说明.pdf
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1、SRFCI 控制模块使用说明书控制模块使用说明书 一、概述一、概述 传统 PID 控制不能稳定控制时变大纯滞后、大非线性和强耦合的“难控被控对象”;无模型自适应控制虽然能够稳定控制“难控被控对象”,但是控制波动较大不精确。精确控制“难控被控对象”依然是控制难题。超精模糊控制(Super Robus fuzzy control 简称 SRFC)是北京泛控科技有限公司采用自主知识产权的先进控制算法。我们将 SRFC 算法硬化构造了 SRFCI 控制模块(以下简称 I 型模块),参见图 1。I 型模块实现了稳、快、准控制难控被控对象。I 型模块有三种应用方案:图 1 SRFCI 型控制模块 1组合“
2、微型智能控制器”。2组合集散控制系统的多路“基础层控制器”。3嵌入用户系统。二、二、SRFC型模块使用说明 型模块使用说明(一)主要技术参数(一)主要技术参数 图2 SRFC-I型模块外形尺寸图63mm19mm6mm2.5mm1.1.外观尺寸 外观尺寸 I 型模块采用双层 PCB,外观尺寸执行 DIP48 芯片标准,即为 63mm19mm,参见图 1 和图 2。2.2.管脚说明 管脚说明?管脚间距管脚间距管脚间距执行 DIP48 芯片的标准,即两排管脚引线间距 15mm,每排 24 只管脚,每两只管脚间距 2.5mm。?管脚编号管脚编号图 3 是 I 型模块上层 PCB 板丝网印刷图,图 3
3、中最左边一条中间带小半圆的绿色(PCB 上实为白色)直线为管脚定位线,下排插钉最左边的管脚为1 脚,最右边的管脚为 24 脚;上排插钉最右边的管脚为 25 脚,最左边的管脚为48 脚。1图 3 SRFCI 型控制模块上层 PCB 板丝网印刷图?管脚功能管脚功能请参见表 1。表表 1 I 型模块管脚功能表 型模块管脚功能表 管脚编号 管脚编号 功能说明 功能说明 1,4,21,48+3.3V 电源 5,24,27,47 GND 9 串口 TXD 10 串口 RXD 36 485EN(驱动 RS485 的控制端)37 控制模块的 PWM 输出 30 控制模块的 02.5V 模拟输出 25 控制模块
4、的 14 位精度 AD 输入(0-2.6V)2 1#数字口(DO0)3 2#数字口(DO1)34 3#数字口(DO2)11 显示按键专用口(P30)12 显示按键专用口(P31)13 显示按键专用口(SCK0)14 显示按键专用口(MISO0)15 显示按键专用口(MOSI0)注:注:表中未声明功能管脚属于测试管脚,可以悬空。3.3.电气参数 电气参数?工作电压:3.3V;?工作温度:2580;?工作电流:小于 200mA;?采样周期:100mS;?波特率:3009600bps 内部自由设定;2?模拟输入范围:0-5V;?控制模拟输出范围:0-2.5V;?控制 PWM 输出能力:5mA;?模块
5、各 I/O 承受电压:3.3V(模拟输入信号可以达到 5V)。4.4.I 型模块的功能 型模块的功能?先进控制算法,实现高精度无差控制难控被控对象;?自校正算法,在线消除测量误差;?数字给定(SV);?05V 模拟反馈信号(PV);?02.5V 模拟控制输出;?PWM 控制输出(可实现交流调功、交流调压、420 mA 和 PWM);?八路数字输出口(高电平2V,低电平0.5V);?手动/自动无扰动切换功能;?可选择加热或制冷的正/反作用功能;?16 段顺序控制功能;?通讯功能(串口,Modbash 通讯协议)。(二)输入、输出、数字及通讯的接口(二)输入、输出、数字及通讯的接口 1.1.模拟反
6、馈(模拟反馈(PV)输入接口)输入接口 从 I 型模块的 25 脚(请参见表 1)接入(05V)模拟反馈信号。2.2.控制输出接口 控制输出接口 I 型模块有两个控制输出接口。一个是模拟信号(6 位 DA)输出接口,请参见表 1;另一个是 PWM 信号(相当于 14 位 DA)输出接口,请参见表 1。改变设置,可以在 PWM 输出口实现交流调功、交流调压、420mA 和 PWM 等四种输出模式。输出模式转换操作,请见表 2。表 2 输出模式转换表 表 2 输出模式转换表 输出模式 输出模式 操作 操作 模块接线 模块接线 主板接线 主板接线 功率板接线 功率板接线 交流调功 交流调功 发送附表
7、一附表一项目 11 通讯祯。I 型模块的 37 脚和47 脚输出 PWM。主板接头J52、J55 脚输出可控硅驱动信号。参见 P20.三.(二).3.1)交流调压 交流调压 发送附表一附表一项目 12 通讯祯。1I 型模块的 37 和脚 47 脚输出 PWM。2I 型模块的 3 脚接入同步信号。1.主板接头J52、J55脚输出可控硅驱动信号。2.2.主板接头J53 脚接入交流触发同步信号。参见 P21.三.(二).3.2)420mA 发送附表一附表一项I 型模块 37 脚和 47主板接头J52、J55 脚参见 P21.三.(二).3目 13 通讯祯。脚输出 PWM。输出PWM信号。3.4)PW
8、M 发送附表一附表一项目 14 通讯祯。I 型模块 37 脚和 47脚输出 PWM。主板接头J52、J55 脚输出PWM信号。参见 P21.三.(二).3.5)3.3.数字接口 数字接口 I 型模块提供 1#3#三个数字口。数字口操作表,请见表 3。表 3 数字口操作表 表 3 数字口操作表 数字口 数字口 模块接口 模块接口 主板接口 主板接口 操作操作 1#口 口 I 型模块的 2 脚 主板接头J54 脚 发送附表一附表一项目 25 通讯祯,1#口为高电平(3.3V);发送附表一附表一项目 26 通讯祯,1#口为低电平(0V)。2#口 口 I 型模块的 3 脚 主板接头J53 脚 发送附表
9、一附表一项目 27 通讯祯,2#口为高电平(3.3V);发送附表一附表一项目 28 通讯祯,2#口为低电平(0V)。3#口口 I 型模块的 34 脚 无接口 4.4.通讯接口 通讯接口 1)1)嵌入单片机系统嵌入单片机系统 客户单片机的串口 TXD 与 I 型模块的串口 RXD(10 脚)连接;客户单片机到的串口RXD 与 I 型模块的串口 TXD(9 脚)连接。(注:注:I 型模块的 TXD 和 RXD 逻辑电平为 3.3V)。2)2)连接工业 PC 或人机界面等设备连接工业 PC 或人机界面等设备 I 型模块的串口经过电平转换,可以实现 RS232 或 RS485 通讯口。我公司生产的可拼
10、接主板对 I 型模块的串口进行了 485 电平转换,具有 RS485 通讯功能。I 型模块采用 Modbus 协议,可以与兼容 Modbus 协议的工业 PC 或人机界面等终端类设备连接。(三)修改命令、参数和信号的指令(三)修改命令、参数和信号的指令 1.激活测量标定激活测量标定 激活电测标定或激活 Pt100 测温标定的通讯指令,参见表 4。表 4表 4 激活测量标定 激活测量标定 命令名称 命令名称 功能 功能 操作 操作 激活电测标定 激活电测标定?自动消除除AD和DA的零位误差。发送附表一附表一项目 1 通讯祯后,自动标定AD 和 DA 的零位。激活激活 Pt100 测温标定 测温标
11、定?以两点精确温度为基准,自动消除温度变送器误差。?以两支精密电阻为基准,自动消除温度变送器误差。发送附表一附表一项目 3、项目 4、项目 5、和项目 6 通讯祯,激活 Pt100 测温标定。42.功能选择功能选择 选择控制功能的通讯指令,参见表 5。表 5表 5 选择控制功能 选择控制功能 命令名称 命令名称 功能 功能 操作 操作 选择功率输出模式 选择功率输出模式 1.选择调功输出选择调功输出 发送附表一附表一项目 11 通讯祯 2.选择调压输出选择调压输出 发送附表一附表一项目 12 通讯祯 3.选择选择 420mA 输出输出 发送附表一附表一项目 13 通讯祯 4选择选择 PWM 输
12、出输出 发送附表一附表一项目 14 通讯祯 正作用正作用/反作用反作用 1.选择正作用选择正作用 发送附表一附表一项目 15 通讯祯 2.选择反作用选择反作用 发送附表一附表一项目 16 通讯祯 标定标定 420mA 1.记忆记忆 4mA 标定值标定值 发送附表一附表一项目 17 通讯祯 2.记忆记忆 20mA 标定值,并标定标定值,并标定 发送附表一附表一项目 18 通讯祯 3.控制命令控制命令 控制命令的通讯指令,参见表 6。表 6表 6 控制命令 控制命令 命令名称 命令名称 功能 功能 操作 操作 恒值控制命令 恒值控制命令 打开恒值控制 打开恒值控制?执行“恒值控制给定”规定的给定值
13、。发送附表一附表一项目 21 通讯祯。顺序控制命令顺序控制命令 1打开顺控预处理 打开顺控预处理?执行“等待顺控”给定值。发送附表一附表一项目 22 通讯祯。2打开顺序控制 打开顺序控制?执行顺控参数规定的给定值。发送附表一附表一项目 23 通讯祯。无条件关闭控制命令无条件关闭控制命令 关闭控制输出 关闭控制输出?控制输出为零。发送附表一附表一项目 24 通讯祯。开关数字口命令开关数字口命令 1.1#数字口命令:数字口命令:1).1#口为高电平口为高电平 发送附表一附表一项目 25 通讯祯。2).1#口为低电平口为低电平 发送附表一附表一项目 26 通讯祯。2.2#数字口命令:数字口命令:1)
14、.2#口为高电平口为高电平 发送附表一附表一项目 27 通讯祯。2).2#口为低电平口为低电平 发送附表一附表一项目 28 通讯祯。手动/自动控制手动/自动控制 1.开手动开手动/关自动关自动 发送附表一附表一项目 29 通讯祯。2.开自动开自动/关手动关手动 发送附表一附表一项目 30 通讯祯。5通过手动给定改变控制输出通过手动给定改变控制输出 写手动给定(控制输出)写手动给定(控制输出)发送附表一附表一项目 70 通讯祯。4.控制给定控制给定 读写控制给定的通讯指令,参见表 7。表 7表 7 控制给定 控制给定 命令名称 命令名称 功能 功能 操作 操作 读写恒值控制给定 读写恒值控制给定
15、 读写恒值控制给定读写恒值控制给定 1.写恒控给定写恒控给定 发送附表一附表一项目 31 通讯祯。2.读恒控给定读恒控给定 发送附表一附表一项目 32 通讯祯。读写顺控给定参数读写顺控给定参数 1.读写顺控给定步长读写顺控给定步长 1).写顺控步长写顺控步长 发送附表一附表一项目 33 通讯祯。2).读顺控步长读顺控步长 发送附表一附表一项目 34 通讯祯。2.读写端点数组读写端点数组 1).写端点数组写端点数组 发送附表一附表一项目 35 通讯祯。2).读端点数组读端点数组 发送附表一附表一项目 36 通讯祯。3.读写步数数组读写步数数组 1).写步数数组写步数数组 发送附表一附表一项目 3
16、7 通讯祯。2).读步数数组读步数数组 发送附表一附表一项目 38 通讯祯。5.控制信息控制信息 传递主要控制信息的通讯指令,参见表 8。表 8表 8 控制信息 控制信息 控制信息名称 控制信息名称 功能 功能 操作 操作 读控制给定 读控制给定 发送附表一附表一项目 39 通讯祯。读模拟反馈信号(读模拟反馈信号(PV)发送附表一附表一项目 40 通讯祯。读控制输出 读控制输出 发送附表一附表一项目 41 通讯祯。6.性能调整性能调整 修改控制参数通讯指令,参见表 9。表 9表 9 控制参数表 控制参数表 参数名称 参数名称 功能 功能 操作 操作 读写辨识参数 读写辨识参数 1.读写工作周期
17、读写工作周期 1).写工作周期写工作周期 发送附表一附表一项目 42 通讯祯。2).读工作周期读工作周期 发送附表一附表一项目 43 通讯祯。62.读写等待数读写等待数 1).写等待数写等待数 发送附表一附表一项目 44 通讯祯。2).读等待数读等待数 发送附表一附表一项目 45 通讯祯。3.读写读写 OK 值值 1).写写 OK 值值 发送附表一附表一项目 46 通讯祯。2).读读 OK 值值 发送附表一附表一项目 47 通讯祯。4读写线性可信度读写线性可信度 1).写线性可信度写线性可信度 发送附表一附表一项目 48 通讯祯。2).读线性可信度读线性可信度 发送附表一附表一项目 49 通讯
18、祯。5.读写静态约束读写静态约束 1).写静态约束写静态约束 发送附表一附表一项目 50 通讯祯。2).读静态约束读静态约束 发送附表一附表一项目 51 通讯祯。读写变论域参数 读写变论域参数 1.读写高偏差段强度读写高偏差段强度 1).写高偏差段强度写高偏差段强度 发送附表一附表一项目 52 通讯祯。2).读高偏差段强度读高偏差段强度 发送附表一附表一项目 53 通讯祯。2.读写中偏差段强度读写中偏差段强度 1).写中偏差段强度写中偏差段强度 发送附表一附表一项目 54 通讯祯。2).读中偏差段强度读中偏差段强度 发送附表一附表一项目 55 通讯祯。3.读写低偏差段强度读写低偏差段强度 1)
19、.写低偏差段强度写低偏差段强度 发送附表一附表一项目 56 通讯祯。2).读低偏差段强度读低偏差段强度 发送附表一附表一项目 57 通讯祯。读写动静比 读写动静比 读写动态约束读写动态约束 1).写动态约束写动态约束 发送附表一附表一项目 58 通讯祯。2).读动态约束读动态约束 发送附表一附表一项目 59 通讯祯。1)1)工作周期工作周期 参数用途:参数用途:设置辨识分辨力。参数选择:参数选择:工作周期 (1/4 1/2)被控对象的“等效惯性时间”。2)2)等待数等待数 参数用途:参数用途:设置等待再学习的时间。参数选择:参数选择:等待数 (1 1.5)等效滞后时间 工作周期。3)3)OK
20、值OK 值 参数用途:参数用途:静态中心值。取值范围:取值范围:100040000。参数选择:参数选择:OK 值具有消除静差的“自学习”能力,也可以手动调节消除静差。74)4)线性可信度线性可信度 参数用途:参数用途:适应非线性系统。取值范围:取值范围:110000。参数选择:参数选择:线性系统的“线性可信度”=10000;非线性系统的“线性可信度”10000。5)5)静态约束静态约束 参数用途:参数用途:约束 OK 值增量。取值范围:取值范围:140。参数选择:参数选择:限制 OK 值增量时,“静态约束”为 40。(四)顺序控制的操作(四)顺序控制的操作 顺序控制是依顺控给定曲线控制的一种控
21、制方式。I 型控制模块的顺控给定曲线由“端值数组”、“步数数组”、“等待顺控”、和“顺给步长”描述。打 开 预 处理 命 令待 命0#端 给 值1#端 给 值2#端 给 值3#端 给 值4#端 给 值0#段 时 间1#段 时 间2#段 时 间3#段 时 间15#段时间15#端 值14#端 值14#段 时 间16#端 值时 间控 制 给 定顺 控打 开 顺 控命 令关 闭 顺 控命 令图 4 顺控参数定义示意图“端值”与“端值数组”“端值”与“端值数组”I 型模块可以表达 16 条顺给直线,参见图 4。每条顺给直线有两个端点,端点的控制给定值称为“端值”,16 条直线有 17 个“端值”。依时间
22、顺序列写“端值”就是“端值数组”。时间顺序列写“端值”就是“端值数组”。“等待顺控”“等待顺控”“等待顺控”是预处理阶段的控制给定值,它与“端值数组”中的“0#端值”相等,参见图 4。“段时间”与“步数数组”“段时间”与“步数数组”“段时间”描述了每条顺给直线对应的时间区间,“段时间”=“顺给步长”“段步数”式中:“顺给步长”每走一步的时间,单位秒;8“段步数”在一段时间里走了几步。依时间顺序列写“段步数”就是“步数数组”,依时间顺序列写“段步数”就是“步数数组”,参见图 4。实施顺序控制需要经历输入顺控参数、顺控预处理和顺序控制三个过程:1.1.输入顺控参数 输入顺控参数 1)端值数组写入端
23、值数组写入 I 型模块型模块 A.建立端值数组建立端值数组 根据预定的顺控给定曲线,建立端值数组端值数组。B.“写”端值数组“写”端值数组 按表 10 的内容发送通讯祯,端值数组写端值数组写入 I 型模块。表 10表 10 传输端值数组通讯祯传输端值数组通讯祯 传输数据传输数据 传输数据传输数据 数据数据 数据数据 序号序号 请求代码请求代码(8 位)位)首 寄 存 器 地址(首 寄 存 器 地址(16 位)位)高高 8 低低 8 序号序号请求代码请求代码(8 位)位)首寄存器地址(首寄存器地址(16 位)位)高高 8 低低 81 06 0020 0#端值 9 06 0028 8#端值 2 0
24、6 0021 1#端值 1006 0029 9#端值 3 06 0022 2#端值 1106 002A 10#端值 4 06 0023 3#端值 1206 002B 11#端值 5 06 0024 4#端值 1306 002C 12#端值 6 06 0025 5#端值 1406 002D 13#端值 7 06 0026 6#端值 1506 002E 14#端值 8 06 0027 7#端值 1606 002F 15#端值 注意:注意:0#端值端值=等待顺控。等待顺控。C.“读”端值数组“读”端值数组 将表 10 中的请求代码 06 换成 03 后,按表 10 的内容发送通讯祯,就可从 I 型模
25、块中“读”出 0#16#“端值”。2)“步数数组”写入“步数数组”写入 I 型模块型模块 A.建立步数数组建立步数数组 根据预定的顺控给定曲线,建立的步数数组步数数组。B.“写”步数数组“写”步数数组 按表 11 的内容发送通讯祯,步数数组步数数组写入 I 型模块。9表 11 传输步数数组通讯祯表 11 传输步数数组通讯祯 传输数据传输数据 传输数据传输数据 数据数据 数据数据 序号序号 请求代码请求代码(8 位)位)首 寄 存 器 地址(首 寄 存 器 地址(16 位)位)高高 8 低低 8 序号序号请求代码请求代码(8 位)位)首寄存器地址(首寄存器地址(16 位)位)高高 8 低低 81
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