PPLID控制回路及其在FIRA控制中的应用

结为延时参数的调整。这种调整无需在Z域进行分析，只要在时域直接进行即可（对于积分器，即调整电容和电阻值），这样就大大简化了参数整定。
　　
　　参数整定的简化，不仅提高了PID回路的调试效率，而且为设计价格低廉的集成PPLID电路提供了可能。整个电路唯一需要根据工作环境进行调整的就是积分器的延时参数，只要将积分器留给用户调整，就能使得芯片应用于多种场合。
　　
　　3PPLID在FIRA中的应用
　　
　　在FIRA足球机器人小车的前端控制器中应用了PPLID回路，取得了较好的效果。其实现如图2的所示（这里只提供了小车左轮的电路，右轮与此对称）。由于传感器返回的信号是频率信号，可以直接输入到鉴相器的反馈端，因此无需使用压控振荡器。
　　
　　3.1AVR单片机
　　
　　本系统采用ATMEL公司AVR系列单片机中的AT90S8515作为前端控制器，它除了产生标准信号、管理与上位机的无线通信、实现动态控制算法外，还担负PPLID中的阈值比较、启用和关闭微分调节等任务。
　　
　　3.2锁相积分回路
　　
　　锁相积分回中就是一个PLL，其鉴相功能直接由CD4046的比较器II实现，最高工作频率可达1.4MHz。PLL内部集成了两个位相比较器I和II，这里使用的是相位比较器II。这是一个由信号的上升沿控制的数字存储网络，对输入信号占空比的要求不高，允许输入非对称波形，具有很宽的捕捉频率范围，而且不会锁定在输入信号的谐波上。当进入锁定状态时，能保证两个输入信号之间的相移为0（关于CD4046的详细介绍见参考文献[3]）。积分器电路采用如3所示的超前滞后网络。其传递函数为：
　　
　　G（s）=(1+τ2·s)/(1+τ1·)
　　
　　其中，τ1=(R1+R2)·C1,τ2=R2·C1
　　
　　通过选择合适的R1，R2和C1的值，就可以在一定范围内设定时间常数。由于存在电机惯性，因而采用超前滞后滤波器且超前时间常数大于滞后时间常数，系统将获得很好的稳定性。
　　
　　3.3支援驱动器
　　
　　支援驱动器采纳了微分调节的基本思想。微分调节实际上就是根据差值的变化来预计被控对象的变化，在本例中就是根据差值的大小，来预测当前电机转速的偏离是否能够局面速收敛。如果单靠锁相环不能快速收敛，则支援驱动器启动，快速提高或降低电机控制电压，进行全功率提前补偿；当差值小于阈值时，便由锁相积分环来完成精细调节。
　　
　　
　　
　　
　　3.4测速
　　
　　电机转速由光电码盘测出，输出的脉冲信号直接作为CD4046的一个输入信号，与标准信号相比较。同时该信号也要提供给AVR，以便比较差值是否超过阈值。
　　
　　控制系统的算法可参照图4所示的流程图。
　　
　　PPLID控制回路中采用的基本信号参量是频率或相位，根据调频或调相通信的原理，这种信号抗干扰能力强，适合远距离传输，而且便于实现数字无线通信。相信PPLID在分布式控制系统中将大有作为。
　　
　　
　　
　

《PPLID控制回路及其在FIRA控制中的应用(第3页)》