基于80C51的開(kāi)關(guān)磁阻電機遠程控制系統的研究

　　由于應用環(huán)境的復雜，地域的廣闊等不利工作條件，給開(kāi)關(guān)磁阻電機的調速控制與相關(guān)參數監控帶來(lái)了很多影響。因此，設計研制一種基于開(kāi)關(guān)磁阻電機的遠程控制系統(SRD)具有十分重要的現實(shí)意義。

　　Controller Area Network(簡(jiǎn)稱(chēng)CAN)，與一般的總線(xiàn)相比，CAN總線(xiàn)的數據通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。本文主要探討基于RS-485與CAN總線(xiàn)的開(kāi)關(guān)磁阻電機遠程監控系統的構成。SRD調速系統通常采用傳統PID控制策略，系統很難保守良好性能。目前，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制與模糊控制技術(shù)應用于SRD取得了一定的成績(jì)。

　　卡爾曼濾算法是一種遞推算法，對于系統存在過(guò)程及測量噪聲，狀態(tài)變量受到污染，可以利用卡爾曼濾波技術(shù)進(jìn)行處理。本文將卡爾曼濾波器與傳統的PID控制相結合，使SRD控制效果得到明顯改善。

　　1 系統設計方案

　　基于CAN總線(xiàn)的開(kāi)關(guān)磁阻電機遠程控制系統如圖1所示。系統主要包括PC(上位機)、RS-485與CAN結合的通信網(wǎng)絡(luò )、CAN智能節點(diǎn)與開(kāi)關(guān)組電機四大部分。串行接口標準的選擇上位機與CAN智能節點(diǎn)間的距離通常較遠，上位機的Rs-232C接口的最大傳輸距離為15m，不能滿(mǎn)足要求。而RS-485串行數據通信標準可傳送1200m以上，因此宜選用后者。上位機本身具有RS-232C接口，可配備一塊RS232-RS485轉換板STD5630，實(shí)現RS-232電平到RS-485電平的轉換。

　　在該遠程監控系統中，采用RS-485與CAN結合通信網(wǎng)絡(luò )，節省了CAN適配卡與專(zhuān)門(mén)的驅動(dòng)程序，因此可靠性與性?xún)r(jià)比得到了較大的提高。

　　CAN總線(xiàn)智能節點(diǎn)在分布式控制系統中起著(zhù)承上啟下的作用。它位于執行機構所在的現場(chǎng)，一方面和上位機進(jìn)行通信，以完成數據交換；另一方面又可根據系統的需要對現場(chǎng)的執行機構進(jìn)行控制和數據采集。典型的CAN總線(xiàn)控制節點(diǎn)是由微處理器、CAN控制器、CAN接口構成，如圖2所示。

　　2 硬件電路設計

　　2．1 RS-485接口電路設計

　　RS-485接口電路見(jiàn)圖3所示。該電路主要由光耦和RS-485芯片組成，光耦能排除由于共地而可能串入的干擾。RS-485芯片采用MAX 491，其作用是實(shí)現RS-485串口傳輸的電氣標準。圖中MAX491的2個(gè)有效電平相反的引腳——接收、驅動(dòng)器允許腳接在了一起，即使得RS-485工作在半雙工方式。