資料介紹
引言
在當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中,復(fù)雜的控制系統(tǒng)代替人工來操作不同的機(jī)器和過程。術(shù)語“自動(dòng)化”指其智能化足以制定正確的過程決策從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)結(jié)果的系統(tǒng)。我們這里所說的“系統(tǒng)”是指閉環(huán)控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)依賴于輸入至控制器的傳感器數(shù)據(jù),提供反饋,控制器據(jù)此采取措施。這些措施就是控制器輸出的變化。通過確保高性能、高可靠性工業(yè)操作,閉環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)于現(xiàn)代化工業(yè)4.0工廠的工業(yè)自動(dòng)化和效率至關(guān)重要。
本文討論閉環(huán)系統(tǒng)的關(guān)鍵要素,重點(diǎn)關(guān)注模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)的關(guān)鍵角色。文章介紹多片高速ADC和DAC作為控制系統(tǒng)核心的關(guān)鍵作用和性能優(yōu)勢(shì)。最后,我們以MAXREFDES32和MAXREFDES71參考設(shè)計(jì)為例,介紹隔離電源和數(shù)據(jù)子系統(tǒng)在工業(yè)閉環(huán)中的應(yīng)用。
開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)概覽
工業(yè)控制系統(tǒng)可分為兩類:開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)。
開環(huán)控制系統(tǒng)為連續(xù)控制系統(tǒng),不提供來自于輸出的反饋。因此,控制過程只受系統(tǒng)輸入的影響。傳統(tǒng)上,電控制系統(tǒng)主要為開環(huán),要求人工調(diào)節(jié)過程變量,以實(shí)現(xiàn)或維持預(yù)期輸出。典型的自動(dòng)噴灑系統(tǒng)就是開環(huán)系統(tǒng)的一個(gè)例子。噴灑器的控制器只知道何時(shí)打開閥門以及何時(shí)將其關(guān)閉,并不利用傳感器檢測(cè)土壤的含水量或者利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù)輸入至控制器。所以,即使土壤已經(jīng)濕透或是下雨天,自動(dòng)噴灑系統(tǒng)仍然會(huì)打開閥門;只要沒有人手動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng),系統(tǒng)就會(huì)執(zhí)行其任務(wù)。開環(huán)系統(tǒng)的缺點(diǎn)顯而易見:沒有任何反饋,系統(tǒng)不能自動(dòng)調(diào)節(jié)其過程來更改其輸出。因此,開環(huán)系統(tǒng)的剛性、不靈活性使其不適合工業(yè)控制自動(dòng)化應(yīng)用的速度和可變性要求。此外,工廠需要雇傭許多人來監(jiān)督和管理系統(tǒng)!
現(xiàn)在,我們討論一下閉環(huán)控制。閉環(huán)控制系統(tǒng)從傳感器收集反饋信息,并對(duì)其輸出做出相應(yīng)的過程調(diào)節(jié),完全自動(dòng)化、無需人工介入。家庭中帶有溫度監(jiān)控器的暖氣系統(tǒng)就是閉環(huán)系統(tǒng)的例子。本例中,設(shè)定的溫度目標(biāo)是系統(tǒng)的輸入,實(shí)時(shí)環(huán)境溫度是系統(tǒng)的反饋。溫度監(jiān)控器中的溫度傳感器將溫度數(shù)據(jù)反饋給控制器。通過將檢測(cè)的環(huán)境溫度與設(shè)定的溫度目標(biāo)進(jìn)行比較,控制器做出相應(yīng)的決策,決定何時(shí)打開/關(guān)閉鍋爐或空調(diào)。
高性能閉環(huán)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵
電子閉環(huán)控制系統(tǒng)通常包括三種元素:控制器、反饋信號(hào)輸入(ADC)和輸出執(zhí)行器(DAC)。ADC檢測(cè)并向控制器反饋重要信息。控制器基于反饋信息制定決策,調(diào)節(jié)控制量;向DAC執(zhí)行器發(fā)送信號(hào),后者處理控制量輸出。ADC和DAC的速度和精度對(duì)閉環(huán)至關(guān)重要。如果控制系統(tǒng)不能足夠快地響應(yīng)故障條件,就可能發(fā)生災(zāi)難性系統(tǒng)故障。
模擬輸出的高速和低噪聲性能
好的閉環(huán)控制系統(tǒng)要求ADC具有高分辨率、低失真以及快采樣率,以獲得快速、高精度反饋。
圖1和2所示為交流信號(hào)的FFT和直流直方圖結(jié)果。交流輸入信號(hào)的快速傅里葉變換(FFT)和直流輸入信號(hào)的直方圖提供了關(guān)于A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)性能的重要信息。
圖1.通道1 (AIN1)的交流FFT,使用板載電源;差分-12V至+12V、20kHz正弦波輸入信號(hào);400ksps采樣率;Blackman-Harris窗;室溫。數(shù)據(jù)來自于MAXREFDES71參考設(shè)計(jì)。
在當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中,復(fù)雜的控制系統(tǒng)代替人工來操作不同的機(jī)器和過程。術(shù)語“自動(dòng)化”指其智能化足以制定正確的過程決策從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)結(jié)果的系統(tǒng)。我們這里所說的“系統(tǒng)”是指閉環(huán)控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)依賴于輸入至控制器的傳感器數(shù)據(jù),提供反饋,控制器據(jù)此采取措施。這些措施就是控制器輸出的變化。通過確保高性能、高可靠性工業(yè)操作,閉環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)于現(xiàn)代化工業(yè)4.0工廠的工業(yè)自動(dòng)化和效率至關(guān)重要。
本文討論閉環(huán)系統(tǒng)的關(guān)鍵要素,重點(diǎn)關(guān)注模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)的關(guān)鍵角色。文章介紹多片高速ADC和DAC作為控制系統(tǒng)核心的關(guān)鍵作用和性能優(yōu)勢(shì)。最后,我們以MAXREFDES32和MAXREFDES71參考設(shè)計(jì)為例,介紹隔離電源和數(shù)據(jù)子系統(tǒng)在工業(yè)閉環(huán)中的應(yīng)用。
開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)概覽
工業(yè)控制系統(tǒng)可分為兩類:開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)。
開環(huán)控制系統(tǒng)為連續(xù)控制系統(tǒng),不提供來自于輸出的反饋。因此,控制過程只受系統(tǒng)輸入的影響。傳統(tǒng)上,電控制系統(tǒng)主要為開環(huán),要求人工調(diào)節(jié)過程變量,以實(shí)現(xiàn)或維持預(yù)期輸出。典型的自動(dòng)噴灑系統(tǒng)就是開環(huán)系統(tǒng)的一個(gè)例子。噴灑器的控制器只知道何時(shí)打開閥門以及何時(shí)將其關(guān)閉,并不利用傳感器檢測(cè)土壤的含水量或者利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù)輸入至控制器。所以,即使土壤已經(jīng)濕透或是下雨天,自動(dòng)噴灑系統(tǒng)仍然會(huì)打開閥門;只要沒有人手動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng),系統(tǒng)就會(huì)執(zhí)行其任務(wù)。開環(huán)系統(tǒng)的缺點(diǎn)顯而易見:沒有任何反饋,系統(tǒng)不能自動(dòng)調(diào)節(jié)其過程來更改其輸出。因此,開環(huán)系統(tǒng)的剛性、不靈活性使其不適合工業(yè)控制自動(dòng)化應(yīng)用的速度和可變性要求。此外,工廠需要雇傭許多人來監(jiān)督和管理系統(tǒng)!
現(xiàn)在,我們討論一下閉環(huán)控制。閉環(huán)控制系統(tǒng)從傳感器收集反饋信息,并對(duì)其輸出做出相應(yīng)的過程調(diào)節(jié),完全自動(dòng)化、無需人工介入。家庭中帶有溫度監(jiān)控器的暖氣系統(tǒng)就是閉環(huán)系統(tǒng)的例子。本例中,設(shè)定的溫度目標(biāo)是系統(tǒng)的輸入,實(shí)時(shí)環(huán)境溫度是系統(tǒng)的反饋。溫度監(jiān)控器中的溫度傳感器將溫度數(shù)據(jù)反饋給控制器。通過將檢測(cè)的環(huán)境溫度與設(shè)定的溫度目標(biāo)進(jìn)行比較,控制器做出相應(yīng)的決策,決定何時(shí)打開/關(guān)閉鍋爐或空調(diào)。
高性能閉環(huán)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵
電子閉環(huán)控制系統(tǒng)通常包括三種元素:控制器、反饋信號(hào)輸入(ADC)和輸出執(zhí)行器(DAC)。ADC檢測(cè)并向控制器反饋重要信息。控制器基于反饋信息制定決策,調(diào)節(jié)控制量;向DAC執(zhí)行器發(fā)送信號(hào),后者處理控制量輸出。ADC和DAC的速度和精度對(duì)閉環(huán)至關(guān)重要。如果控制系統(tǒng)不能足夠快地響應(yīng)故障條件,就可能發(fā)生災(zāi)難性系統(tǒng)故障。
模擬輸出的高速和低噪聲性能
好的閉環(huán)控制系統(tǒng)要求ADC具有高分辨率、低失真以及快采樣率,以獲得快速、高精度反饋。
圖1和2所示為交流信號(hào)的FFT和直流直方圖結(jié)果。交流輸入信號(hào)的快速傅里葉變換(FFT)和直流輸入信號(hào)的直方圖提供了關(guān)于A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)性能的重要信息。
圖1.通道1 (AIN1)的交流FFT,使用板載電源;差分-12V至+12V、20kHz正弦波輸入信號(hào);400ksps采樣率;Blackman-Harris窗;室溫。數(shù)據(jù)來自于MAXREFDES71參考設(shè)計(jì)。
下載該資料的人也在下載
下載該資料的人還在閱讀
更多 >
- MCS-51與DAC、ADC的接口講解
- AT84AD001型ADC在2GHz高速信號(hào)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用
- blog高速ADC、DAC測(cè)試原理及測(cè)試方法
- 高速ADC、DAC測(cè)試原理及測(cè)試方法
- DSP教程---ADC和DAC
- 多航天器交會(huì)對(duì)接的聯(lián)合閉環(huán)測(cè)試系統(tǒng) 7次下載
- AD7294-2:具有多通道ADC、DAC、溫度傳感器和電流檢測(cè)數(shù)據(jù)表的12位監(jiān)控系統(tǒng)
- PLC在變頻閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 19次下載
- 基于高速ADC的技術(shù)文獻(xiàn)及設(shè)計(jì)方案匯總,軟硬件協(xié)同 0次下載
- 高精度、高速ADC/DAC測(cè)試原理及測(cè)試方法的介紹 36次下載
- 多片高速ADC和DAC的作用 11次下載
- 電動(dòng)加載系統(tǒng)多閉環(huán)復(fù)合控制_呂帥帥 0次下載
- 高速DAC測(cè)速和評(píng)估研究 45次下載
- 高速ADC和DAC設(shè)計(jì)指南 141次下載
- 基于多片ADC0809的多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn) 306次下載
- 傳感器在控制系統(tǒng)中有什么作用 578次閱讀
- 簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí)片上系統(tǒng) 529次閱讀
- 多片DDR菊花鏈拓?fù)溥B接時(shí)末端的電阻都是起什么作用的呢? 622次閱讀
- 高速信號(hào)的走線閉環(huán)規(guī)則 1170次閱讀
- 高速ADC電源域 1108次閱讀
- 現(xiàn)代DAC和DAC緩沖器可提高系統(tǒng)性能和簡(jiǎn)化設(shè)計(jì) 1067次閱讀
- 在集成寬帶DAC和ADC中使用多芯片同步功能的上電相位確定性 1532次閱讀
- ADC數(shù)字地和模擬地的接地原理 3101次閱讀
- 如何使用FPGA驅(qū)動(dòng)并行ADC和并行DAC芯片 6749次閱讀
- 高分辨率ADC應(yīng)用中的閉環(huán)增益誤差和閉環(huán)帶寬限制的考慮 2913次閱讀
- 基于FPGA和高速ADC實(shí)現(xiàn)多通道通用信號(hào)處理平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案 2610次閱讀
- 關(guān)于高速ADC和DAC與FPGA的配合使用淺析 1w次閱讀
- 閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)是什么_步進(jìn)電機(jī)開環(huán)與閉環(huán)有何區(qū)別 10.8w次閱讀
- 利用AD5380多通道DAC實(shí)現(xiàn)輸出通道監(jiān)控 3086次閱讀
- 微電子所在超高速ADC/DAC芯片研制方面取得突破性進(jìn)展 3670次閱讀
下載排行
本周
- 1TC358743XBG評(píng)估板參考手冊(cè)
- 1.36 MB | 330次下載 | 免費(fèi)
- 2開關(guān)電源基礎(chǔ)知識(shí)
- 5.73 MB | 6次下載 | 免費(fèi)
- 3100W短波放大電路圖
- 0.05 MB | 4次下載 | 3 積分
- 4嵌入式linux-聊天程序設(shè)計(jì)
- 0.60 MB | 3次下載 | 免費(fèi)
- 5基于FPGA的光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
- 0.61 MB | 2次下載 | 免費(fèi)
- 651單片機(jī)窗簾控制器仿真程序
- 1.93 MB | 2次下載 | 免費(fèi)
- 751單片機(jī)大棚環(huán)境控制器仿真程序
- 1.10 MB | 2次下載 | 免費(fèi)
- 8基于51單片機(jī)的RGB調(diào)色燈程序仿真
- 0.86 MB | 2次下載 | 免費(fèi)
本月
- 1OrCAD10.5下載OrCAD10.5中文版軟件
- 0.00 MB | 234315次下載 | 免費(fèi)
- 2555集成電路應(yīng)用800例(新編版)
- 0.00 MB | 33564次下載 | 免費(fèi)
- 3接口電路圖大全
- 未知 | 30323次下載 | 免費(fèi)
- 4開關(guān)電源設(shè)計(jì)實(shí)例指南
- 未知 | 21549次下載 | 免費(fèi)
- 5電氣工程師手冊(cè)免費(fèi)下載(新編第二版pdf電子書)
- 0.00 MB | 15349次下載 | 免費(fèi)
- 6數(shù)字電路基礎(chǔ)pdf(下載)
- 未知 | 13750次下載 | 免費(fèi)
- 7電子制作實(shí)例集錦 下載
- 未知 | 8113次下載 | 免費(fèi)
- 8《LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)》 溫德爾著
- 0.00 MB | 6653次下載 | 免費(fèi)
總榜
- 1matlab軟件下載入口
- 未知 | 935054次下載 | 免費(fèi)
- 2protel99se軟件下載(可英文版轉(zhuǎn)中文版)
- 78.1 MB | 537796次下載 | 免費(fèi)
- 3MATLAB 7.1 下載 (含軟件介紹)
- 未知 | 420026次下載 | 免費(fèi)
- 4OrCAD10.5下載OrCAD10.5中文版軟件
- 0.00 MB | 234315次下載 | 免費(fèi)
- 5Altium DXP2002下載入口
- 未知 | 233046次下載 | 免費(fèi)
- 6電路仿真軟件multisim 10.0免費(fèi)下載
- 340992 | 191185次下載 | 免費(fèi)
- 7十天學(xué)會(huì)AVR單片機(jī)與C語言視頻教程 下載
- 158M | 183279次下載 | 免費(fèi)
- 8proe5.0野火版下載(中文版免費(fèi)下載)
- 未知 | 138040次下載 | 免費(fèi)
評(píng)論
查看更多