基于改进PID技术的电子通信设备振动控制系统设计
杜建立
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杜建立,. 基于改进PID技术的电子通信设备振动控制系统设计[J]. 电路系统研究,2024.6. DOI:10.12721/ccn.2024.157396.
摘要: 现阶段,随着社会的发展,我国的电子通信系统的发展也日新月异。由于常规PID控制技术对电子通信设备的振动控制误差大、收敛速度慢,无法达到理想的控制效果,为此提出并设计了一种基于改进PID技术的电子通信设备振动控制系统。系统硬件采用可编程的PID逻辑芯片作为主控芯片,优化设计了功率放大器,建立了通信模块与主控模块,增加了控制指令的输出接口;系统软件为核心设计部分,利用PID技术,确定电子通信设备的基本控制参数,并生成模糊控制规则,同时改进PID控制算法,简化计算步骤,完成通信设备的振动控制系统设计。实验结果表明,采用改进PID技术的控制系统进行电子通信设备的振动控制,比传统系统的收敛速度高1000Hz/ms,且控制误差极低,具有很好的鲁棒性。
关键词: 改进PID技术;电子通信设备;振动控制系统设计
DOI:10.12721/ccn.2024.157396
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引言

目前,我国正处在科技发达的飞速发展时代,其发展核心正是科技创新,电子科技技术是目前在全范围内的潮流趋势,正因如此,要保持和提高我国国际地位就要加大电子通信技术的发展力度,着力在电子通信技术创新方面下功夫,促使整个行业的蓬勃发展,早日达到让电子通信技术成为我国的领军行业的最终目标。

1电子通信技术创新的重要性质

电子通信技术的作用颇多,对经济发展的意义非凡。相较于传统技术来说,电子通信产业是以技术为基础,技术的提升使我国电子通信产业拥有更加牢靠的发展保障,同时技术上的创新是支撑整个产业进步的必要条件。科技发展水平是评价一个国家综合国力高低的必要因素,电子通信的不断创新也能够加快产业结构的升级,而提高我国生产力。电子通信技术不仅关系着国家地位的提升,也与国家安危紧密相连,随着科技在经济发展中所占比例不断扩大,科技发展速度和程度也成为了国家之间的竞争因素之一,有的国家为消除中国这个强大的对手,采取封杀措施,意在限制中国的发展,遏制中国民族企业发展。全球都将电子通信产业发展放在重心,其原因就是因为科技正在发展,我国想要得到更高的提升,就必须大力跟进科技创新力度,可以说这是时代发展的要求,同时也是我国发展的自身需求。目前,我国一心想要提高电子通信技术创新,但目前最大的问题就是技术支持不到位,创新能力不足,正因如此更需提高重视程度,提倡企业中的通信产业都可以有意识的发展,从而促使整个国家的通信产业都能够有所提升。

2电子技术的具体应用

2.1电力电子技术

电力电子技术是电子技术中的一项重大突破,该技术起源于20世纪50年代,经过众多科学技术人员10年不懈的努力,发明了电力电子技术中的变频器,这一发明使电力电子技术被广泛的应用到各行业的相关领域当中,然后在20世纪80年代时,又出现了新型的半导体复合器件的形式,推动了电力电子技术向着智能化、科技化,迎来了电力电子技术的新时代,传统的电力电子低频技术中的波段强度与信号传输能力较低,无法满足现代化电力电子技术发展的需求,现代化电力电子技术弥补了传统技术中的不足与弊端,将低频技术发展为高频技术,提高了波段强度与信号传输频率,满足了现代化社会对电力电子技术的要求。

2.2信息电子技术

信息电子技术具有一定的传递性、共享性、依附性、处理性以及实时性,可实现对种类信息的进行储存,电子信息手段也能用来统计并且归纳实时性的信息结论,确保从全方位的角度入手,体现了精准度较高的信息传输,保障了共享性的全面实现,信息电子技术在汽车工业产业方面得到了广泛的应用,最具有代表性的就是智能汽车的出现,信息电子技术实现了电子汽车以及智能汽车,减少了燃油汽车有毒气体的排放量,实现了汽车业的节能减排,减少了对自然环境的污染,目前,电子汽车得到了广大消费者的喜爱,环保是我国公民应尽的义务,而且电子汽车的智能化传感器与高新软件技术可有效的保障电子汽车的安全性与稳定性,电子汽车将是我国汽车业未来发展的必然趋势。

2.3软件技术的应用

软件技术是将程序、有关资料文件以及数据有效的结合在一起,例如操作、编译、汇编、诊断程序等都属于软件技术,目前,软件技术被各企业广泛利用,也给软件开发技术人员提出了较高的要求,完善软件的各项功能,并将其运用到网络当中,满足现代化社会对软件技术的需求,推动我国电子技术的发展进程。

3通信设备振动控制系统软件设计

3.1确定基本控制参量

保持电子通信设备的正常通信状态,将通信调制波与载波的交点作为基本控制参量,进而确定占空比。由于对交点求解的计算过程相当复杂,因此,对PID控制技术进行改进,从微控制器调制方波的传输方向出发,计算基本控制参量的占空比。随着微控制器的处理速度不断增加,使得控制参量的确定过程更为快速,处理之前,首先要将控制程序初始化,保证振动频率最大峰值的正弦调制波在上述脉宽时间周期内,再从各个载波峰谷获得相对应的振动频率值。实际获取控制参量过程中,要先获得已计算的振动频率正弦值,再对该正弦值进行调制度处理,这时得到的与振动频率正弦值相平行的线条,便是基本控制参量的振动矩阵。将基本控制参量矩阵进行重新调制度处理,再次代入PID控制器即可完成控制参量的确定与备份,为下一步模糊规则的生成过程提供准确的参量数据。

3.2改进PID控制算法

将模糊振动参量在硬件设备内进行编辑,在保证PID控制器基本参数初始化的前提下,通过MOD-WR指令获取电子通信设备的振动主频率,并设置其相关参数,从而生成需要计算的恒定振动频率与线性频率变化的关系。电子通信设备振动过程中产生的振动频率与振动信号的强度和扫频控制率的高低有关。振动信号越强,振动频率越快;反之,振动信号越弱,振动频率越慢。扫频控制率越高,振动频率越快;扫频控制率越低,振动频率越慢。因此可以确定,电子通信设备的振动信号和扫频控制率与产生的振动频率呈正相关。至此,完成基于改进PID技术的电子通信设备振动控制算法设计。将所要控制的振动参量带入上述模型,便实现电子通信设备的振动控制过程。

3.3通信数据设置

实验过程中,将电子通信设备作为实验对象,主要对设备产生的异常振动频率进行控制,并在平台内建立VCSE连接器,以使操作人员能够直观的记录本次实验的控制效果。因此,为保证实验质量,必须保证除控制系统外的其他外部数据的一致性,本次实验数据主要指电子通信设备的参数设置。当系统处于初始化状态时,两系统的收敛速度相差不多,但随着控制时间的增加,系统间的收敛速度明显拉大,尤其在控制时间为5ms时,本文系统的收敛速度要比传统系统的收敛速度高出1000Hz/ms。因此可以得出结论,本文设计的控制系统能够提高电子通信设备的振动收敛速度。本文系统的控制偏差曲线与理论误差线基本吻合,仅有两个时间段内存在少量控制偏差,但偏差不明显,保持在1Hz以下;而传统系统的控制偏差较大,基本偏离了理论控制线的从属范围,因此可以看出本文系统具有明显的优势。说明本文设计的基于改进PID技术的电子通信设备振动控制系统能够降低控制误差,具备极高的有效性和鲁棒性。

结语

运用改进PID控制技术,构建了电子通信设备的振动控制系统,提高了设备振动的收敛速度并降低了控制误差,使电子通信设备保持良好的通信性能,但仍然具有上升空间,需要对其进行进一步研究,为我国电子通信设备的发展提供基础。

参考文献

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