基于DSP嵌入式系统的燃气流量调节控制装置及控制方法

摘要

本发明公开了一种基于DSP嵌入式系统的燃气流量调节控制装置，包括阀门调节器碟片、减速器、下壳体、上壳体、齿轮组、控制器、力矩电机、旋转轴，下壳体设有第一轴向通气孔，上壳体内设有与第一轴向通气孔连通的第二轴向通气孔，阀门调节器碟片与上述第二轴向通气孔匹配，下壳体的中部设有减速器安装孔，上壳体的中部设有与减速器安装孔连通的旋转轴安装孔，减速器设置在减速器安装孔中，旋转轴设置在旋转轴安装孔中，控制器的电机控制信号输出端连接力矩电机的控制信号输入端，力矩电机的输出轴依次通过齿轮组和减速器连接旋转轴。本发明控制精度高，传动效率高，实时响应，可解决现有燃气流量调节装置中动态响应特性差的问题。

主权项

一种基于DSP嵌入式系统的燃气流量调节控制装置，其特征在于：它包括阀门调节器碟片(1)、减速器(7)、下壳体(2)、设置在下壳体(2)上的上壳体(3)、设置在下壳体(2)内的齿轮组(8)、控制器(4)和力矩电机(5)、安装在阀门调节器碟片(1)中部的旋转轴(6)，其中，所述下壳体(2)设有第一轴向通气孔(2.1)，上壳体(3)内设有与第一轴向通气孔(2.1)连通的第二轴向通气孔(3.1)，所述阀门调节器碟片(1)与上述第二轴向通气孔(3.1)匹配，所述下壳体(2)的中部设有减速器安装孔(2.2)，上壳体(3)的中部设有与减速器安装孔(2.2)连通的旋转轴安装孔(3.2)，所述减速器(7)设置在减速器安装孔(2.2)中，所述旋转轴(6)设置在旋转轴安装孔(3.2)中，所述控制器(4)的电机控制信号输出端连接力矩电机(5)的控制信号输入端，所述力矩电机(5)的输出轴依次通过齿轮组(8)和减速器(7)连接旋转轴(6)，所述力矩电机(5)通过齿轮组(8)、减速器(7)和旋转轴(6)控制阀门调节器碟片(1)转动从而实现第二轴向通气孔(3.1)与外界通断的控制；所述减速器安装孔(2.2)的底部设有旋转变压器(9)，所述旋转变压器(9)的定子与下壳体(2)固定连接，旋转变压器(9)的转子与减速器(7)固定连接，上述旋转变压器(9)的反馈信号输出端连接控制器(4)的角度反馈信号输入端；所述控制器(4)包括数字信号处理器(4.1)、CAN驱动器(4.2)、晶振(4.3)和电机驱动器(4.4)，其中，所述数字信号处理器(4.1)的CAN控制信号通信端通过CAN驱动器(4.2)连接固冲发动机控制系统(10)，数字信号处理器(4.1)的时钟信号输入端连接晶振(4.3)，数字信号处理器(4.1)的多通道缓冲串口连接电机驱动器(4.4)的转速控制信号输入端，数字信号处理器(4.1)的I/O接口连接电机驱动器(4.4)的使能信号输入端，所述数字信号处理器(4.1)的角度反馈信号输入端连接旋转变压器(9)的反馈信号输出端；所述数字信号处理器(4.1)包括主程序模块(4.11)、中断控制模块(4.12)、路径规划模块(4.13)、位置PID模块(4.14)和速度PID模块(4.15)；其中，所述主程序模块(4.11)用于根据固冲发动机控制系统(10)给出的阀门调节器碟片(1)的目标角度值与旋转变压器(9)的角度反馈值的比较结果，向电机驱动器(4.4)发出指令，控制阀门调节器碟片(1)旋转至目标角度位置，从而控制燃气流量；所述中断控制模块(4.12)用于对主程序模块(4.11)与电机驱动器(4.4)和旋转变压器(9)之间的信号传输进行时序控制，所述主程序模块(4.11)向电机驱动器(4.4)发出电机控制指令，主程序模块(4.11)接收旋转变压器(9)的角度反馈值；所述路径规划模块(4.13)用于计算出力矩电机(5)的规划运行位移轨迹，该力矩电机(5)的规划运行位移轨迹的计算方式为：路径规划模块(4.13)以固冲发动机控制系统(10)给出的阀门调节器碟片(1)的目标角度值为终点目标位置，以旋转变压器(9)当前的角度反馈值为起点，根据固冲发动机控制系统(10)的控制要求进行计算，得出力矩电机(5)的规划运行位移轨迹；所述位置PID模块(4.14)用于计算力矩电机(5)的速度输出量dq_out，该计算力矩电机(5)的速度输出量dq_out的计算方式为：位置PID模块(4.14)将固冲发动机控制系统(10)给出的阀门调节器碟片(1)的目标角度值与旋转变压器(9)的角度反馈值之差作为输入量，根据位置PID模块(4.14)的位置PID比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd，利用常规的PID算法计算力矩电机(5)的速度输出量dq_out；所述速度PID模块(4.15)用于计算电机驱动器(4.4)的转速控制信号输出量dqv_out，该电机驱动器(4.4)的转速控制信号输出量dqv_out的计算方式为：速度PID模块(4.15)以上述力矩电机(5)的速度输出量dq_out作为输入量，再根据速度PID模块(4.15)的速度PID比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd，利用常规的PID算法计算出电机驱动器(4.4)的转速控制信号输出量dqv_out。