利用VB編寫應(yīng)用程序以及調(diào)節(jié)PID控制算法可精確控制轉(zhuǎn)臺位置的角度

1、利用VB編寫應(yīng)用程序以及調(diào)節(jié)PID控制算法可精確控制轉(zhuǎn)臺位置的角度    Abstract:This paper introduced the application of usingVB, and the concept of completing communica-tion for card I/ Oreading andwritingof portto ISA, andmakinguse ofthe PIDregulatingof calculatewayto at-tain the angles accurate control of set

2、position. Key words:dynamic linking library, proportional-integral-differential 摘要:介紹了利用VB編寫應(yīng)用程序,通過對ISA接口卡I/O端口的讀寫來完成基本的數(shù)據(jù)通訊,以及利用PID控制算法的調(diào)節(jié)達(dá)到對轉(zhuǎn)臺位置角度的精確控制。 關(guān)鍵詞:動態(tài)鏈接庫(DLL)PID0 概述三自由度轉(zhuǎn)臺廣泛用于航空航天等國防領(lǐng)域利用轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動可實現(xiàn)對半實物進行仿真與測試,模擬被測試對象的運動姿態(tài)。1 系統(tǒng)組成和工作原理轉(zhuǎn)臺位置測控系統(tǒng)主要有一臺帶有ISA接口插槽的控制計算機,有模擬量輸

3、入/輸出和數(shù)字量輸入/輸出的多功能板接口卡,電機驅(qū)動模塊和轉(zhuǎn)臺位置檢測編碼器,連同轉(zhuǎn)臺一起構(gòu)成轉(zhuǎn)臺位置測控系統(tǒng),其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。首先由計算機發(fā)出指令給出轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動角度,以數(shù)字量的形式傳送到多功能接口板上,利用接口板上的數(shù)模轉(zhuǎn)換功能以模擬量電壓的形式輸出來,然后通過傳輸線路將電壓傳送給驅(qū)動模塊,將電壓加以放大來驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動,通過電機的轉(zhuǎn)動來帶動轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動,通過安裝在轉(zhuǎn)臺軸上的軸角編碼器(把角度轉(zhuǎn)換為數(shù)字量)將轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動角度反饋給計算機,通過比較計算機給出的轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動角度與轉(zhuǎn)臺實際轉(zhuǎn)動角度偏差,通過PID控制算法的調(diào)節(jié)將角度的偏差轉(zhuǎn)換成可輸出的電壓信號,再通過驅(qū)動模塊驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動,來實現(xiàn)

4、對轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動角度的控制,直到轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動角度等于計算機給出的角度。由于輸出量要求的是模擬信號和輸入的反饋信號是數(shù)字量,因此,采用具有ISA總線接口的模擬量輸入/輸出和數(shù)字量輸入/輸出的多功能接口卡。為了隔離現(xiàn)場的各種干擾,傳輸線路采用金屬屏蔽電纜,以提高計算機測控系統(tǒng)的抗干擾能力。2 軟件計算機測控軟件必須完成以下功能:能夠直接輸入轉(zhuǎn)臺的角度(0360°);不管轉(zhuǎn)臺目前在何種角度位置,只需通過應(yīng)用程序界面輸入所需的轉(zhuǎn)臺位置角度,通過程序運算功能和邏輯處理功能使轉(zhuǎn)臺能以最短路徑轉(zhuǎn)到所需轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動角度,以便在最短時間內(nèi)使轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)到所需的位置角度;能夠檢測轉(zhuǎn)臺的實際轉(zhuǎn)動角度,并能動態(tài)顯

5、示轉(zhuǎn)臺的實際轉(zhuǎn)動角度;針對不同的情況可設(shè)定轉(zhuǎn)臺的速度(快、中、慢三種速度可供選擇);能夠在緊急狀態(tài)下隨時停止轉(zhuǎn)臺運轉(zhuǎn);為了確保整個系統(tǒng)的可靠性和安全性,可通過設(shè)定一定的時間要求轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)過一定的角度,否則當(dāng)轉(zhuǎn)臺在給定的時間內(nèi)不能轉(zhuǎn)動時能夠給出故障提示并中止轉(zhuǎn)臺運行。為了方便用戶的使用,能夠通過測控畫面可看到轉(zhuǎn)臺的動態(tài)轉(zhuǎn)動畫面。這里采用可視化的編程語言VB,作為本W(wǎng)indows應(yīng)用程序開發(fā)平臺,相對其它語言來說,投資少,開發(fā)周期短。不過,在工業(yè)控制中對計算機的底層硬件進行訪問,以及利用各種控制接口板進行數(shù)據(jù)采集和時間控制,僅靠VB是無法解決的。解決這樣的問題可以間接使用動態(tài)鏈接庫DLL(Dynami

6、c Link Library)來實現(xiàn)。程序人員利用DLL可以實現(xiàn)應(yīng)用程序共享代碼和資源,DLL與用戶的程序完全分開。一般情況下所使用接口卡的公司都為我們提供了相關(guān)的動態(tài)鏈接庫(DLL),這樣更有利于我們開發(fā)出所需的測控程序,使上述功能得以實現(xiàn)。3 軟件的實現(xiàn)動態(tài)鏈接庫雖然是一個可執(zhí)行模塊,但它并不可以直接運行,它只是提供一群函數(shù)供Windows應(yīng)用程序或其它動態(tài)鏈接庫調(diào)用,以完成其特殊任務(wù)。由于動態(tài)鏈接庫是在應(yīng)用程序運行期間被連接起來的,故稱為動態(tài)鏈接庫。動態(tài)鏈接庫只有在別的模塊中調(diào)用了它的某個函數(shù)以后,該動態(tài)鏈接庫才發(fā)生作用。DLL函數(shù)或過程必須在全局模塊(*.BAS)中正確說明才

7、有效。VB是用Declare語句把一個DLL函數(shù)引入VB中的,它告訴VB在哪里找到DLL函數(shù),并且讓VB知道DLL需要哪種類型的參數(shù),同時返回哪種類型的值。當(dāng)某個DLL函數(shù)用Declare語句正確聲明以后,就可以像使用其它函數(shù)一樣使用這個DLL函數(shù)。在VB應(yīng)用程序的全局模塊中聲明api32.DLL,并將其放入Windows system目錄下,這樣就可以象使用Windows API一樣可以使用api32.DLL中的函數(shù)。例如,我們可以使用api32.DLL中的數(shù)字量輸入函數(shù)DRVDIDigitalIn和模擬量輸出函數(shù)DRVAO-VoltageOut對接口板進行讀寫。Declare Functi

8、on DRVDIDigitalIn Lib“api32.dll”(ByVal DriverHandleAsLong, DioReadBitAs PTDioRe-adBit) As Long聲明數(shù)字量輸入函數(shù)Declare Function DRVAOVoltageOut Lib“api32.dll”(ByVal DriverHandle As Long, AOVoltageOut AsPTAOVoltageOut) As Long聲明模擬量輸出函數(shù)下面的程序示范了使用api32中的DRVAOVolt-ageOut函數(shù)Device = DRVDeviceOpen(0, DeviceHandle)打開接口卡的模擬量輸出端口AOConfig.MaxValue = 5設(shè)定輸出模擬量最大電壓值A(chǔ)OConfig.MinValue = 0設(shè)定輸出模擬量最小電壓值A(chǔ)OVoltageOut.OutputValue = Speed.value指定轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動速度Voltage = DRVAOVo