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自适应系统实例

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为研究自适应双重控制算法在实际环境中的应用,我们通过飞机的采用两个螺旋桨进行控制,根据螺旋桨的转速的改变,调整两个螺旋桨向上的力的大小,从而改变飞机水平方向的角度,从而控制飞机的平衡。这个角度可以通过角度传感器转化为电反馈信号,陀螺采用的是ADI公司的MEMS陀螺仪ADXRS612,通过测角,然后利用ADI公司的ADuC7026进行控制控制,把先好输给电机,再由两个直流电机控制的螺旋桨旋转,从而实现平衡控制。

装置中选用的是两个装有减速齿轮的三槽直流电机,其额定电压为12V,额定电流为20A,空载转速为5800转/分。测角元件传感器安装在重梁的转轴上,测量精度为0.1度。两条D/A数据线由接口装置分别接入两电机,一条A/D数据线由角度传感器接入数据采集卡。

值得注意的是,由于加工问题实际机械装置两端的螺旋桨和电机的位置与初始设计有所不同。这使得整个装置的质心落在重梁的上方而不与装置的质心重合,因此无法达到静平衡。为使质心与旋转中心落在同一点上,将一端螺旋桨调转180度。此举并不改变整个装置的动态行为。

功率放大电路的设计

计算机通过A/D卡输出控制信号以驱动两台螺旋桨电机。为获得足够的功率和驱动电压,需要设计两个通道的功率放大电路分别如图1和2所示。

其中,运算放大器选用的型号为OP07。功放管选用的型号为D1559 w032  MOROCCO的NPN管,额定电流为20A,放大倍数=5000。稳压电源选用的型号为FW-4A,额定电压为0~15V,额定电流为25A。

功放一通道电路由两片OP07和一片D1559组成。两级OP07分别作为反向器和比例放大电路。取R5 为16K欧姆,为使A/D板卡转换最大值5V对应驱动电压最大值为12V。应满足R5/R4=2.4,取R4=R5/2.4=6.8 K欧姆。

功放二通道的滑动变阻器用于调节两通道的电压放大倍数相等。


功放一通道电路原理图


功放二通道电路原理图