2.2.2人機(jī)對話 ......




2.2.2　人機(jī)對話
經(jīng)過上述初始化后，就可開始進(jìn)行人機(jī)對話。其主要功能是，CPU 識別工作人員從鍵盤送入的命令、數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)而去執(zhí)行相應(yīng)的程序。
鍵盤設(shè)16個數(shù)據(jù)鍵0～F,四個功能鍵LAST、RESET、NEXT/PRO和EXEC鍵。其中,RESET被按下后系統(tǒng)會自動上電復(fù)位,不需要CPU的識別處理。

EXEC鍵被按下,則轉(zhuǎn)去執(zhí)行控制程序的初始化程序。NEXT、LAST鍵是顯示并可修改當(dāng)前地址單元的下一個、上一個單元的內(nèi)容；如果當(dāng)前沒有

顯示任何單元，則此時按下LAST無效,而NEXT轉(zhuǎn)為“PRO ”鍵功能，即此鍵被按下，被顯示和可修改的單元, 是存放控制命令及數(shù)據(jù)的首地址

7FF0H。
2.3　控制軟件
考慮到系統(tǒng)的要求，控制軟件需要完成閥的調(diào)節(jié)、系統(tǒng)調(diào)節(jié)、為了保證程序按一定的系列執(zhí)行所必要的中斷、定時以及相應(yīng)的一些數(shù)據(jù)采

集、輸入和處理等。圖6是控制軟件總體框圖；對各個部分說明如下：
2.3.1　初始化
在關(guān)閉中斷的狀態(tài)下，實現(xiàn)對控制程序的下述幾個初始化工作。
(a).對PID 程式(閥的調(diào)節(jié))計算中的一些標(biāo)志、輸入E、輸出U清零。將由Kp、 Ki、Kd、采樣周期T及低通濾波器的時間常數(shù)Tf, 計算得到

的Qi、Mi賦予給它的存儲單元。在PID 程序中，數(shù)的表示及運算均采用定點數(shù)的方式來處理。盡管8098本身具有豐富的指令系統(tǒng), 設(shè)有帶符號

數(shù)和不帶符號數(shù)的加、減、乘、除運算指令，給編程帶來了極大的方便；但PID 程序的運算過程中，因定點數(shù)的表示范圍有限，中間難免有溢

出之處,為此設(shè)有幾個判斷標(biāo)志，在運行PID 程序之前也需要對它們初始化。
(b).采樣時間到標(biāo)志清零；
(c).比例閥流量死區(qū)的基本值賦值；設(shè)置PWM 的周期、最大輸出電流( 包括顫振信號的頻率和幅值 )；輸出電流清零，以避免輸出單元的

隨機(jī)值引起系統(tǒng)的誤動。
(d).軟件定時中斷和 HSO中斷初始化；開放這兩個中斷，即INT－MASK賦予＃28H，同時，把兩個中斷服務(wù)子程序的入口地址放入相應(yīng)的中

斷向量單元。
(e).設(shè)置堆棧指針，SP指向內(nèi)部RAM中的00FEH單元。
2.3.2　采樣及計算程序
(a). 讀給定的位移；輸入的位移是以十進(jìn)制數(shù)的方式放入7FF0H～7FF2H的，因此，需要調(diào)用一次三字節(jié)的BCD碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的程序，

其結(jié)果放入40H～42H這三個字節(jié)單元，并在整個控制程序運行期間保存。
(b).計算增量式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，由于至少存在一個PID程序(閥的調(diào)節(jié)), 而PID中的運算參數(shù)與采樣周期T有關(guān), 為了PID控制算法的正確實現(xiàn), 本

控制程序通過軟件定時來實現(xiàn)保證固定的采樣周期。固定采樣周期的獲得，實際上是通過等待, 把每次程序循環(huán)運行的時間差距拉平。此措施

的先決條件是，采樣周期必須大于完成一個循環(huán)運行所需要的最長時間，即對采樣頻率的最大值有個限制。
以下是控制軟件的各個功能模塊。
(a).采樣、輸入系統(tǒng)反饋數(shù)據(jù),需要采樣或讀入的數(shù)據(jù)有閥芯的位移,以及閥控系統(tǒng)所需的執(zhí)行元件位移和系統(tǒng)壓力等參數(shù)。
由A/D 采樣來的數(shù)據(jù)(閥芯位移及壓力等參數(shù)),還需經(jīng)濾波處理后放入指定的單元。
執(zhí)行元件的位移，從二次儀表得到的BCD碼還需經(jīng)數(shù)制數(shù)轉(zhuǎn)換程序處理。
本文僅用到閥芯位移的采集及濾波，其它是為閥控系統(tǒng)所準(zhǔn)備。
(b). 閥控系統(tǒng)調(diào)節(jié)程序,是閥控系統(tǒng)所需的控制策略。本文僅作信號發(fā)生器使用。
(c). 閥的調(diào)節(jié)程序,根據(jù)給定量和反饋量的關(guān)系,處理和計算的結(jié)果放入HSO的輸入單元,即作為PWM調(diào)制及放大的輸入。閥的調(diào)節(jié)方法是工

程上廣為應(yīng)用的PID控制。
2.3.4　中斷服務(wù)程序
中斷服務(wù)程序中,有一個軟件中斷定時器，它主要是每當(dāng)采樣時間到，則設(shè)置啟動標(biāo)志，主程序可以運行。另一個中斷程序是HSO的中斷輸
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出,即控制器的輸出。
2.3.5　試驗測試程序
為了對系統(tǒng)的性能進(jìn)行測試分析，在控制程序中加入了一些試驗輔助程序。這些程序主要有：信號的給定及測試數(shù)據(jù)記錄程序,記錄的數(shù)

據(jù)經(jīng)離線處理得動態(tài)曲線。
3　試驗結(jié)果
試驗研究包括靜態(tài)性能和動態(tài)性能試驗。在靜態(tài)試驗時,閥控系統(tǒng)調(diào)節(jié)程序設(shè)置為線性信號發(fā)生器，動態(tài)測試時則設(shè)置為階躍信號發(fā)生器

。動態(tài)數(shù)據(jù)用測試數(shù)據(jù)記錄程序記錄,靜態(tài)試驗數(shù)據(jù)則用X-Y函數(shù)記錄儀記錄。
從圖7和圖9可以看出,由數(shù)字控制放大器構(gòu)成的電液比例方向節(jié)流閥,具有較滿意的動靜態(tài)性能。從圖8也可看出該閥的流量特性在零點附

近很差,有死區(qū)和滯環(huán)等嚴(yán)重的非線性,這是這類節(jié)流閥固有的特性。
4　結(jié)論
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本文提出的數(shù)字控制放大器,取得了比較滿意的結(jié)果,同模擬控制放大器相比,它集系統(tǒng)控制功能于一體，使得閥控系統(tǒng)具有更高的經(jīng)濟(jì)性

、可靠性和靈活性。在閥控系統(tǒng)中，節(jié)流閥流量特性的嚴(yán)重非線性是需重點考慮解決的問題；在此基礎(chǔ)上，由于比例閥較伺服閥有更好的經(jīng)濟(jì)

性和使用維護(hù)的方便性，使得它具有較廣闊的應(yīng)用前景。