一种激振器振幅在线连续调整的控制软件.pdf

本发明涉及一种激振器振幅在线连续调整的控制软件，程序流程如图1所示，对双曲柄滑块激振机构在线不停机振幅调整的控制系统进行研究，设计实现了激振机构的振幅在线连续可调的功能。可在线不停机进行振幅调整的双曲柄滑块激振机构较大的提高了机械式激振器的性能。

权利要求书
1.  控制程序的主要功能在于如何实现激振器振幅的在线连续可调功能，程序设计中单片机采用按键中断的方式工作，当进入中断时，通过两个步进电机交替小幅度转动的方式来调整两个步进电机相位差。

说明书一种激振器振幅在线连续调整的控制软件
技术领域：
本发明涉及一种激振器振幅在线连续调整的控制系统软件，属于振动试验系统软件技术领域。
背景技术：
常规的机械式激振器采用曲柄滑块机构偏心机构、凸轮机构，具有设备简单、价格低、使用方便的优点，但存在激振频率单一，振幅调整困难等问题，难以实现无级调幅和多频振动输出；电磁式激振器可以随意控制激振频率，波形失真小，但是要进行大位移试验难度大，造价高；液压式激振器在性能上比较理想，低频大位移容易实现，但造价高和辅助设备大，使用不方便。本文研制的双曲柄滑块机构激振器可以实现振幅在线连续调整，具有机械式激振器的成本低、使用方便的特点、同时提高了机械式激振器的性能。
发明内容：
本系统软件对双曲柄滑块激振机构在线不停机振幅调整的控制系统软件进行研究，设计实现了激振机构的振幅在线连续可调的功能。可在线不停机进行振幅调整的双曲柄滑块激振机构较大的提高了机械式激振器的性能。
附图说明
图1：程序流程图。
图2：motor函数变量含义。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
控制系统软件设计
控制程序的主要功能在于如何实现激振器振幅的在线连续可调功能，也就是在机构运行的过程中不停机进行步进电机相位差的调整，由于闭环控制系统较为复杂，而开环控制已经能达到所需要求，为简化控制软件的设计，因此选用开环控制的方法。
程序设计中单片机采用按键中断的方式工作，当进入中断时，通过两个步进电机交替小幅度转动的方式来调整两个步进电机相位差。
机构运行前需要对机构进行相位差初始化调整，初始相位差根据实际需要共设有4个角度值，分别是0度，90度，180度以及270度。初始相位差调整由按键2(相位调整键)来完成，按键2按下的次数为1、2、3、4时分别调整到对应四个初始相位差，当相位调整键按下的次数达到4次时，相位调整键对应的计数器自动清零，重新记录相位调整键压下计数。初始相位差设置好之后，由按键3(确定键)按下进行确认。相位差初始化程序如下：


确认初始相位差后，单片机进入控制步进电机相位来调整两个电机相位差的主程序。
考虑到在实际应用中相位差角度的调整必须要准确达到两个特殊相位差，也就是0度，180度相位差。因此调整的角度必须能被180整除，为了调整相位差的方便，需要设置一个角度粗调按键和一个角度细调按键。同时，粗调角度值和细调角度值应满足倍数关系。本机构选用的步进电机的基本步距角为1.8度，步进电机的驱动器可用细分数有：1、2、4、8、16细分，细分后电机运行时的实际步距角是基本步距角的N分之一(N为细分数)，根据细分的特点这里采用8细分，经过8细分后每一个脉冲步进电机转过的角度为0.225度，由此步距角的大小可设定合适的角度粗调整值为22.5度/次，若相位差从0度到180度需压下按键7进行8次调整，次数较为合理。相应的角度细调值可以考虑设为粗调的1/10即2.25度/次，因此，程序设计中设定角度粗调值为22.5度/次，角度细调值为2.25度/次。


在按键1(启动键)按下后，两个步进电机便开始驱动两个曲柄以相同的转速进行转动。同时，单片机进行中断检测，当外部中断触发时，进入相位差调整的中断函数，共使用了两个外部中断，当按键4(相位差粗调键)按下时，外部中断1被触发，通过外部中断1可以进入中断函数，调整电机相位差22.5度。当相位粗调键短按(约0.3秒)时，为正向调节22.5度。当相位粗调键长按(约2秒)时，为反向调节22.5度。当按键5(相位差细调)按下时，外部中断2被触发，通过外部中断2进入中断函数，调节电机相位差2.25度，同外部中断1一样，通过相位差细调键的长按与短按操作进行正反向调整控制。
振幅在线连续可调功能的实现
在线连续可调功能的实现主要通过上述的中断使用和两个步进电机交替小幅度转动的方式来调整步进电机相位差。具体实现的源代码

motor_run(x，y，z)；是电机驱动函数，通过常规软件延时产生方波脉冲驱动步进电机运动，其含义如图2所示。
在正向调节相位差22.5度时，步进电机1先以100的速度运行4个脉冲(0.9度)，之后步进电机2再以100的速度运行14个脉冲(3.15度)，此段程序运行完之后，两个步进电机之间的相位差便变化了 3.15-0.9＝2.25度，通过循环调用10次，产生的相位差变化为22.5度。由于两个步进电机交替运转时，每个步进电机都只运转相当短的一段时间(以微秒为单位)，所以在机构在运行的过程中表现为连续不停机的运转，在机构不停运行的同时，相位差可以通过按键控制进行不停的变化，完成了振幅在线连续可调控制功能的实现。