电液比例方向节流阀数字控制放大器（下）

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2.2.2人机对话 ......




2.2.2　人机对话
经过上述初始化后，就可开始进行人机对话。其主要功能是，CPU 识别工作人员从键盘送入的命令、数据，并转而去执行相应的程序。
键盘设16个数据键0～F,四个功能键LAST、RESET、NEXT/PRO和EXEC键。其中,RESET被按下后系统会自动上电复位,不需要CPU的识别处理。

EXEC键被按下,则转去执行控制程序的初始化程序。NEXT、LAST键是显示并可修改当前地址单元的下一个、上一个单元的内容；如果当前没有

显示任何单元，则此时按下LAST无效,而NEXT转为“PRO ”键功能，即此键被按下，被显示和可修改的单元, 是存放控制命令及数据的首地址

7FF0H。
2.3　控制软件
考虑到系统的要求，控制软件需要完成阀的调节、系统调节、为了保证程序按一定的系列执行所必要的中断、定时以及相应的一些数据采

集、输入和处理等。图6是控制软件总体框图；对各个部分说明如下：
2.3.1　初始化
在关闭中断的状态下，实现对控制程序的下述几个初始化工作。
(a).对PID 程式(阀的调节)计算中的一些标志、输入E、输出U清零。将由Kp、 Ki、Kd、采样周期T及低通滤波器的时间常数Tf, 计算得到

的Qi、Mi赋予给它的存储单元。在PID 程序中，数的表示及运算均采用定点数的方式来处理。尽管8098本身具有丰富的指令系统, 设有带符号

数和不带符号数的加、减、乘、除运算指令，给编程带来了极大的方便；但PID 程序的运算过程中，因定点数的表示范围有限，中间难免有溢

出之处,为此设有几个判断标志，在运行PID 程序之前也需要对它们初始化。
(b).采样时间到标志清零；
(c).比例阀流量死区的基本值赋值；设置PWM 的周期、最大输出电流( 包括颤振信号的频率和幅值 )；输出电流清零，以避免输出单元的

随机值引起系统的误动。
(d).软件定时中断和 HSO中断初始化；开放这两个中断，即INT－MASK赋予＃28H，同时，把两个中断服务子程序的入口地址放入相应的中

断向量单元。
(e).设置堆栈指针，SP指向内部RAM中的00FEH单元。
2.3.2　采样及计算程序
(a). 读给定的位移；输入的位移是以十进制数的方式放入7FF0H～7FF2H的，因此，需要调用一次三字节的BCD码转换成二进制数的程序，

其结果放入40H～42H这三个字节单元，并在整个控制程序运行期间保存。
(b).计算增量式PID算式Un+1＝∑QiEi＋Un中的Qi，Mi。
2.3.3　控制程序的主程序
在控制程序的主程序中，由于至少存在一个PID程序(阀的调节), 而PID中的运算参数与采样周期T有关, 为了PID控制算法的正确实现, 本

控制程序通过软件定时来实现保证固定的采样周期。固定采样周期的获得，实际上是通过等待, 把每次程序循环运行的时间差距拉平。此措施

的先决条件是，采样周期必须大于完成一个循环运行所需要的最长时间，即对采样频率的最大值有个限制。
以下是控制软件的各个功能模块。
(a).采样、输入系统反馈数据,需要采样或读入的数据有阀芯的位移,以及阀控系统所需的执行元件位移和系统压力等参数。
由A/D 采样来的数据(阀芯位移及压力等参数),还需经滤波处理后放入指定的单元。
执行元件的位移，从二次仪表得到的BCD码还需经数制数转换程序处理。
本文仅用到阀芯位移的采集及滤波，其它是为阀控系统所准备。
(b). 阀控系统调节程序,是阀控系统所需的控制策略。本文仅作信号发生器使用。
(c). 阀的调节程序,根据给定量和反馈量的关系,处理和计算的结果放入HSO的输入单元,即作为PWM调制及放大的输入。阀的调节方法是工

程上广为应用的PID控制。
2.3.4　中断服务程序
中断服务程序中,有一个软件中断定时器，它主要是每当采样时间到，则设置启动标志，主程序可以运行。另一个中断程序是HSO的中断输
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出,即控制器的输出。
2.3.5　试验测试程序
为了对系统的性能进行测试分析，在控制程序中加入了一些试验辅助程序。这些程序主要有：信号的给定及测试数据记录程序,记录的数

据经离线处理得动态曲线。
3　试验结果
试验研究包括静态性能和动态性能试验。在静态试验时,阀控系统调节程序设置为线性信号发生器，动态测试时则设置为阶跃信号发生器

。动态数据用测试数据记录程序记录,静态试验数据则用X-Y函数记录仪记录。
从图7和图9可以看出,由数字控制放大器构成的电液比例方向节流阀,具有较满意的动静态性能。从图8也可看出该阀的流量特性在零点附

近很差,有死区和滞环等严重的非线性,这是这类节流阀固有的特性。
4　结论
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本文提出的数字控制放大器,取得了比较满意的结果,同模拟控制放大器相比,它集系统控制功能于一体，使得阀控系统具有更高的经济性

、可靠性和灵活性。在阀控系统中，节流阀流量特性的严重非线性是需重点考虑解决的问题；在此基础上，由于比例阀较伺服阀有更好的经济

性和使用维护的方便性，使得它具有较广阔的应用前景。