Riadenie sústavy 1. rádu: Rozdiel medzi revíziami
Z SensorWiki
Riadok 70: | Riadok 70: | ||
Vzorový program predpokladá pripojenie 5V (pin D5) na RC člen. V takomto prípade by sme mohli vykreslovať aj meraný priebeh napätia nav stupe RC člena. My ale budeme vstupné napätie generovať ako PWM signal (Fast PWM MOD3 výstup na pin D5). T.j. bude vhodnejšie vykreslovať teoretický priebeh strednej hodnoty PWM signálu. Na začiatku nastavíme plnenie na nulu, čo odpovedá napätiu 0V a po 1 s zmeníme na plnenie odpovedajúce hodnote napr. 4V (plnenie nastavíme do registra … ako číslo z intervalu (0 až 255)). Teoretický čas ustálenia napätia na kondenzátore je 5*T (časová konštanta RC člena - T=R*C) Po tomto čase výpis cez sériový kanál na SERIAL PLOTER ukončíme. Ak by sme chceli opakovanie vykreslovať prechodovú charakteristiku, musíme najskôr kondenzátor vybiť. To sad á napr. Tak, že pripojíme malý resistor, napr. 330Ohm cez pin D4. Ten na začiatku nastavíme ako výstupný na hodnotu LOW. V okamžiku začatia generovania PWM signálu pin D4 nastavíme ako vstupný a vybíjanie tým ukončíme. Keďže potrebujeme poznať čas ( násobok 10ms) budeme na základe info s T2 inkrementovať premenú, ktorá bude načítavať údaj o čase. Je vhodné do grafu okrem napätia na kondenzátore vykreslovať ustálenú hodnotu a hodnotu odpovedajúcu “časovej konštante”. Vykreslovať môžeme realizovať v rozsahu 0 až 5V, resp. v rozsahu AD prevodníka 0 až 1023, resp. v tzv. MU rozsah 0 až 1. | Vzorový program predpokladá pripojenie 5V (pin D5) na RC člen. V takomto prípade by sme mohli vykreslovať aj meraný priebeh napätia nav stupe RC člena. My ale budeme vstupné napätie generovať ako PWM signal (Fast PWM MOD3 výstup na pin D5). T.j. bude vhodnejšie vykreslovať teoretický priebeh strednej hodnoty PWM signálu. Na začiatku nastavíme plnenie na nulu, čo odpovedá napätiu 0V a po 1 s zmeníme na plnenie odpovedajúce hodnote napr. 4V (plnenie nastavíme do registra … ako číslo z intervalu (0 až 255)). Teoretický čas ustálenia napätia na kondenzátore je 5*T (časová konštanta RC člena - T=R*C) Po tomto čase výpis cez sériový kanál na SERIAL PLOTER ukončíme. Ak by sme chceli opakovanie vykreslovať prechodovú charakteristiku, musíme najskôr kondenzátor vybiť. To sad á napr. Tak, že pripojíme malý resistor, napr. 330Ohm cez pin D4. Ten na začiatku nastavíme ako výstupný na hodnotu LOW. V okamžiku začatia generovania PWM signálu pin D4 nastavíme ako vstupný a vybíjanie tým ukončíme. Keďže potrebujeme poznať čas ( násobok 10ms) budeme na základe info s T2 inkrementovať premenú, ktorá bude načítavať údaj o čase. Je vhodné do grafu okrem napätia na kondenzátore vykreslovať ustálenú hodnotu a hodnotu odpovedajúcu “časovej konštante”. Vykreslovať môžeme realizovať v rozsahu 0 až 5V, resp. v rozsahu AD prevodníka 0 až 1023, resp. v tzv. MU rozsah 0 až 1. | ||
+ | |||
+ | <div style='text-align: center;'> | ||
+ | [[Súbor:RC-schema3.png|350px]]<BR> | ||
+ | ''Schéma zapojenia pre identifikáciu aj reguláciu.'' | ||
+ | </div> | ||
+ | |||
Verzia zo dňa a času 07:53, 1. máj 2024
Azda najjednoduchší dynamický elektrický obvod je tvorený odporom a kondenzátorom. Takýto RC člen má výrazné filtračné účinky, používa sa napríklad na vyhladenie PWM priebehov, filtráciu vysokofrekvenčných zložiek signálu, ochranu kontaktov relé a pod. Veľa krát je vo funkcii filtra PWM signálu, je regulovaná sústava. To je náš prípad.
Schému zapojenia doplníme o označenie vstupných a výstupných signálov. . Bude nás zaujímať priebeh napätia na kondenzátore po pripojení napätia 5V. Je zrejmé, že kondenzátor sa bude nabíjať a že rýchlosť nabíjania bude závisieť od veľkosti rezistora R. Čim vyššia bude hodnota odporu, tým menší bude nabíjací prúd a tým dlhšie sa bude kondenzátor nabíjať. Podobná situácia bude platiť aj pre vybíjanie. Ale aký bude presný tvar nabíjacej krivky? Nabíjacia krivka je vlastne prechodová charakteristika. Prepokladáme, že pripojený zdroj má prakticky nulový vnútorný odpor.
V elektrickom obvode podľa obrázku podľa Kirchoffovho zákona platí, že súčet napätí v uzavretej slučke je nulový:
kde je prúd v slučke a je odpor rezistora, pričom pre výstupné napätie ďalej platí
kde je kapacita kondenzátora.
Po zohľadnení počiatočných podmienok dostaneme riešením diferenciálnej rovnice pre skokovú zmenu vstupného napätia z hodnoty 0 na v čase nasledovný priebeh výstupného napätia :
kde je tzv. zosilnenie obvodu a je tzv. časová konštanta. Jej veľkosť určuje tvar a rýchlosť nabíjacej krivky kondenzátora.
Pre opačný priebeh, t.j. vybíjanie kondenzátora, je potrebné na vstup pripojiť napätie 0 V, nestačí len rozpojiť spínač. Náboj musí niekam odtiecť, pri odpojení by ostal na kondenzátore. Tvar krivky pre vybíjanie je podobný, ale samozrejme jej matematický opis je trocha iný a naviac musíme započítať aj iné (nenulové) počiatočné podmienky. Pre naše meranie zabezpečíme pripojenie napätia aj jeho odpojenie a pripojenie na zem kvôli vybíjaniu pomocou jedného z digitálnych výstupov mikroprocesora. Pri stave log. 1 bude na vstupe (takmer) 5 V a naopak, pri log. 0 bude kondenzátor pripojený cez odpor R k zemi a tak sa bude môcť vybiť.
Ako z nameraného priebehu zistíme časovú konštantu? Zabudnite na poučky o dotyčnici v počiatočnom bode...
Pozrime sa, na akú hodnotu stihne vystúpiť napätie za čas rovný presne jednej časovej konštante. Ak do funkcie pre priebeh výstupného napätia dosadíme za čas , dostaneme
teda na 63,2% z ustálenej hodnoty. To vieme vypočítať celkom presne, je to 0,632*5 = 3,16 V. Ak teda nájdeme na grafe hodnotu napätia 3,16 V, na časovej osi tomu zodpovedajúci čas je priamo hodnota T. Na obrázku vyššie je tento čas 2 sekundy, ale keďže skoková zmena na vstupe nastala v čase 1 sekunda, hodnota časovej konštanty je (2-1) = 1 sekunda.
Identifikácia sústavy
No a presne to treba spraviť aj pomocou vášho mikropočítača. Aby sme merania vedeli priradiť k reálnemu času, potrebujeme merania robiť s nejakou presnou periódou vzorkovania. Na to nám poslúži počítadlo T2, ktoré nastavíme tak, aby vyvolalo požiadavku o výpis hodnoty napätia na kondenzátore každých 10 ms. Samotné počítadlo bude generovať prerušenie každé 2 ms. Toto prerušenie použijeme ako “generátor” 10ms vzoriek a na opakované spustenie AD prevodu. [1]. Teoretická hodnota časovej konštanty je 0,5 s. T.j. Presnosť merania postačuje. Napätie na kondenzátore je merané nasledovným spôsobom: AD prevodník je nastavený na maximálnú možnú rýchlosť realizácie AD prevodu. Prevod je spustený v prerušení od T2, t.j. každé 2ms. Je povolené prerušenie od ukončenia AD prevodu. V obsluhe prerušenia prečítame napätie na kondenzátore. Ak treba, môžeme ho aj, napr. Filtrom typu “kĺzavý priemer” filtrovať. Ak by sme merali viac AD kanálov nastavili by sme ďalší analógový vstup. Spustenie AD prevodu sa zase uskutoční v prerušení od T2 (každé 2 ms).
Vzorový program predpokladá pripojenie 5V (pin D5) na RC člen. V takomto prípade by sme mohli vykreslovať aj meraný priebeh napätia nav stupe RC člena. My ale budeme vstupné napätie generovať ako PWM signal (Fast PWM MOD3 výstup na pin D5). T.j. bude vhodnejšie vykreslovať teoretický priebeh strednej hodnoty PWM signálu. Na začiatku nastavíme plnenie na nulu, čo odpovedá napätiu 0V a po 1 s zmeníme na plnenie odpovedajúce hodnote napr. 4V (plnenie nastavíme do registra … ako číslo z intervalu (0 až 255)). Teoretický čas ustálenia napätia na kondenzátore je 5*T (časová konštanta RC člena - T=R*C) Po tomto čase výpis cez sériový kanál na SERIAL PLOTER ukončíme. Ak by sme chceli opakovanie vykreslovať prechodovú charakteristiku, musíme najskôr kondenzátor vybiť. To sad á napr. Tak, že pripojíme malý resistor, napr. 330Ohm cez pin D4. Ten na začiatku nastavíme ako výstupný na hodnotu LOW. V okamžiku začatia generovania PWM signálu pin D4 nastavíme ako vstupný a vybíjanie tým ukončíme. Keďže potrebujeme poznať čas ( násobok 10ms) budeme na základe info s T2 inkrementovať premenú, ktorá bude načítavať údaj o čase. Je vhodné do grafu okrem napätia na kondenzátore vykreslovať ustálenú hodnotu a hodnotu odpovedajúcu “časovej konštante”. Vykreslovať môžeme realizovať v rozsahu 0 až 5V, resp. v rozsahu AD prevodníka 0 až 1023, resp. v tzv. MU rozsah 0 až 1.
Úloha 1: Odmerajte časový priebeh signálov pri nabíjaní kondenzátora C cez rezistor R. Z nameraného grafu určte hodnotu časovej konštanty T a spresnite hodnoty R a C.
Zdrojovy kod pre AVRGCC a ARDUINO
/*
* Mer_prech_charak.c
* Meranie prechodovej charakteristiky
* Použijeme SerialPlott-er
--------------------------
Program pre vykreslenie prechodovej charakteristiky RC clena
* Použite 47uF kondezátor
* pinA (D5) je vždy zapojený cez 10kOhm rezistor ako OUTPUT.
* pinB (D4) je najskôr zapojený ako output a následne nastavený do log. nuly.
* pinB a A0 sú skratnuté.
* za cca 1sekundu (delay(1000ms)) po resete bude kondenzátor urcite vybitý. Potom sa
* pinB prepne do stavu input bez pullup a kondenzátor sa zacne nabíjat.
* Ked program dosiahne cas (6+1)*T (T - casová konštanta RC clena) vykreslovanie sa zastaví.
*
* Vykreslovanie na SerialPlott-er sa deje v diskrétnom case. Každých n*Tv (n = 0, 1, 2, ...),
* kde Tv je perióda vzorkovania, tu 10 ms
* Vykreslovanie je v pomerných jednotkách. 1SJ = 1023 (10b-ový prevodník).
* 1SJ odpovedá napätiu 5V
* Vykreslujú sa tri ciary:
* 1.) y_c, 2.) 1023 (5V) a 3.) 647 = int(0.632*1023)
-------------------------
*/
volatile int poc_Tv = 0;
// port D
#define pinA 5 // skok 5,0V, resp. PWM
#define pinB 4 // vybijanie kondenzatora
#include "p_f_1.h"
volatile int poc_time = 0; // prirastok 10ms
volatile int y_C = 0; // u_C = y_C;
volatile unsigned char flag_Tv = 0;
//volatile unsigned char poc_T_vypis = 1; // vypis aj v nultej vzorke
//volatile unsigned char flag_Vypisov = 0;
// 0 10 20 30
// 01234567890123456789 1234567890123
char Riadok[]= {" "};
int main(void){
/*RC clen R = 10kOhm, C = 47 uF
*/
// úvodná inicializácia
set_bit(DDRD,pinA); // output
clear_bit(PORTD,pinA); // LOW
set_bit(DDRD,pinB); // output
clear_bit(PORTD,pinB); // LOW
//x ini_PWM(); // Ini PWM
ini_TC2(); // Tv_zaklad = 2ms
adc_init();
/* Konfiguracia UART:Tr */
ini_USART0(MYUBRR); // 115200Bd
sei(); // Enable interrupts in general
// sprintf(Riadok,"RC clen Prev. charak. \r" ); //
// zob_text_UART(Riadok);
while (1) {
/* main loop */
// generator w_zel
if (poc_time == 100 ){ // 1. sekunda
clear_bit(DDRD,pinB); // input, "odstranim skrat"
set_bit(PORTD,pinA); // HIGH, "zacnem nabijat kondenzator"
//x-1 OCR0B = ???;
}
/*if(flag_Vypisov){
flag_Vypisov = 0;
Vypis();
}*/
if((flag_Tv)&&(poc_time <400 )){// 400 * Tv = 4s; 5*T + T + 1s
flag_Tv = 0;
Vypis();
}
}
}
/*
* p_f_1.c
*
* Created: 5/4/2021 12:49:24 PM
* Author: Admin
*/
#include <avr/io.h>
#include "p_f_1.h"
void ini_PWM(void){
// Ini PWM
OCR0B = 0;
TCCR0A = ???; // Turn output off when TCNT0 >= OCR0B
// Select Fast PWM Mode
TCCR0B = ???; // fopak = cca xkHz
DDRD |= ???; // output PD5
}
void adc_init(void){
ADMUX = ???; // AVCC - nastavenie zdroja ref. napatia
ADCSRA = ???; // "zapnutie" ADC
// nastavenie preddelica
// fADC = 125kHz
// trvanie jedneho prevodu cca 0,1ms
// zarovnanie doprava
ADMUX = (ADMUX & 0xF8); // nastavenie kanalu AD0
ADCSRA |= (1<<ADSC)|(1<<ADIE); // spustenie prevodu, povolenie prerusenia od AD
}
/*
uint16_t adc_read(uint8_t a_pin){
a_pin &= 0x07;
ADMUX = (ADMUX & 0xF8)|a_pin;
ADCSRA |= (1<<ADSC); // spustenie prevodu
while(ADCSRA & (1<<ADSC)); // pockam na dokoncenie prevodu
return (ADC);
}
*/
ISR(ADC_vect){
// precitanie AD prevodu kanal 0;
// ak treba tu nastavíme dalsi kanal
// a spustíme az v preruseni od TC2
// a vycitame posledne ukonceny prevod
y_C = ADC; // precitanie AD0
}
void ini_TC2(void){
// Nastavenie TC2
// 7 6 5 4 3 2 1 0
// COM2A[1:0] COM2B[1:0] WGM2[1:0]
TCCR2A = ???; // OC2B PWM mod = 7
// 7 6 5 4 3 2 1 0
// WGM02 CS0[2:0]
TCCR2B = ???; // fosc/128
OCR2A = OCR2A_f_opak_TC2; // nastavenie frekvencie opakovania na 2ms
TIMSK2 = ???; // Enable interrupts @ overflow TC2 MOD 7
}
ISR(TIMER2_OVF_vect)
{ // tato slucka sa vykona kazde 2,0ms
OCR2A = OCR2A_f_opak_TC2;
set_bit(ADCSRA,ADSC);// spustenie dalsieho prevodu ADSC = TRUE
/*
// nastavim priznak vypisov
flag_Vypisov = 1; // nastavim priznak vypisov.
// poc_T_vypis, con_T_vypis;
*/
if (!poc_Tv)
{ flag_Tv = 1; // priznak vypoctu PI reg.
poc_time++;
poc_Tv = con_Tv;
}
else poc_Tv--;
}
void USART_Transmit( uint8_t data ){
/* Wait for empty transmit buffer */
while ( !( UCSR0A & (1<<UDRE0)) );
/* Put data into buffer, sends the data */
UDR0 = data;
}
// Inicializacia UARTu
void ini_USART0(unsigned int mybr){
UBRR0 = mybr;
set_bit(UCSR0A,U2X0);
set_bit(UCSR0B,TXEN0); // Enable TX
//set_bit(UCSR0B,RXEN0); // Enable RX
//set_bit(UCSR0C,USBS0);
set_bit(UCSR0C,UCSZ01);
set_bit(UCSR0C,UCSZ00);
}
void zob_text_UART(char *s){
register uint8_t c;
while((c = *s++))USART_Transmit(c); // retazec konci "nulou"
}
void Vypis(void){
// nap. na kondenzatore,0,63% ustalenej hodnoty, ustalena hodnota (5.0V)
sprintf(Riadok,"%d,%d,%d\r\n",y_C, y_C(T),y_C(oo) ); // ako dekadicke hodnoty
zob_text_UART(Riadok);
}
/*
* p_f_1.h
*
* Created: 5/4/2021 12:49:53 PM
* Author: Admin
*/
#ifndef P_F_1_H_
#define P_F_1_H_
#include <avr/interrupt.h>
#include <stdio.h>
#define F_CPU 16000000UL
#define con_Tv 5-1 // Tv = 10 ms (5 * 2ms)
//#define con_T_vypis 5-1 // vypis kazdych 10ms
#define BAUD 115200
// Nastavenie tejto BaudRate predpoklada
// UCSR0A.U2X0 = 0
#define MYUBRR F_CPU/8/BAUD-1
void adc_init(void);
//uint16_t adc_read(uint8_t);
void ini_TC2(void);
void ini_PWM(void);
void USART_Transmit( uint8_t );
void ini_USART0(unsigned int );
void zob_text_UART(char * );
void Vypis(void);
#define set_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS |= (1<<BIT))
#define clear_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS &= ~(1<<BIT))
#define toggle_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS ^= (1<<BIT))
#define f_opak_TC2 500 // 500 Hz -> 2ms
#define N_D_TC2 128 // Delic = 128
#define OCR2A_f_opak_TC2 F_CPU/f_opak_TC2/N_D_TC2 - 1 // Vysledkom je 2ms casova vzorka !!!!!
extern volatile unsigned char poc_T_vypis; // vypis aj v nultej vzorke
extern volatile unsigned char flag_Vypisov;
extern volatile unsigned char flag_Tv ;
extern volatile int poc_Tv;
extern volatile int poc_time;
extern volatile int y_C;
extern char Riadok[];
#endif /* P_F_1_H_ */
/* Arduino code az niekedy inokedy */
Regulácia sústavy
V druhej časti cvičenia bude našou snahou vytvoriť regulátor, ktorý bude udržiavať napätie na výstupe (t.j. na kondenzátore) na požadovanej hodnote a to aj pri zmene záťaže. Na podobnom princípe pracujú aj spínané zdroje, ktoré sa využívajú vo všetkých možných oblastiach.
Zdrojové programy upravíme tak, aby sme mohli regulovať napätie na kondenzátore. Najskôr pomocou P regulátora. Na začiatku treba povedať, že vstupom regulátora sú a v rozsahu 0 až 1023. Výstup (plnenie PWM signálu) je z rosahu (0 až 255)). To znamená, že ak chceme nastaviť zosilnenie P regulátora na hodnotu , musí tomu odpovedať rovnica:
kde .
Regulačnú odchýlku počítame podľa vzťahu
Samozrejme nesmieme zabudnúť na obmedzenie akčného zásahu (min = 0 a max = 255).
Na “pozadí” beží spojitý čas timeVal
a my z neho využívame len disktretne vzorky, teda
V programe použíjeme namiesto premennú poc_time
typu int.
Môžeme to povedať, aj tak, že regulovaný system mimo týchto okamžikov pracuje “v otvorenej slučke”. Perióda vzorkovania musí byť dostatočne malá, aby sa stav systému medzi vzorkami zmenil len nepatrne. V zhode s prednáškou vyhovuje ms. Ak by sme použili PI, resp. PS regulátor, bolo by vhodné nastaviť samostatnú periódu vzorkovania pre zbiehanie PS algoritmu a samostatnú pre výpis priebehu regulovanej veličiny, akčného zásahu, želanej veličiny,...
/*
* P regulator.c
* Použijeme SerialPlott-er
--------------------------
* Program pre vykreslenie regulovanej veliciny, akc. zasahu a zelanej veliciny RC regulovaneho systemu s P regulatorm
* Použite 47uF kondezátor
* pinA (D5) je vždy zapojený cez 10kOhm rezistor ako OUTPUT.
* pinB (D4) je najskôr zapojený ako output a následne nastavený do log. nuly.
* pinB a A0 sú skratnuté.
* za cca 2sekundu (delay(2000ms)) po resete bude kondenzátor urcite vybitý. Potom sa
* pinB prepne do stavu input bez pullup a kondenzátor sa zacne nabíjat.
* Vykreslovanie skoncime v case 10 s.
*
* Vykreslovanie na SerialPlott-er sa deje v diskrétnom case. Kazdych n*Tv (n = 0, 1, 2, ...),
* kde Tv je perióda vzorkovania, tu 10 ms
* Vykreslovanie je v pomerných jednotkách. 1SJ = 1023 (10b-ový prevodník).
* 1SJ odpovedá napätiu 5V
* Vykreslujú sa tri ciary:
* 1.) y_c, 2.) u_reg a 3.) w_zel
------------------------
* Created: 4/30/2021 9:26:11 AM
* Author: Admin
*/
// port D
#define pinA 5 // PWM u_reg (D5)
#define pinB 4 // vybijanie kondenzatora (D4)
volatile int poc_Tv = 0;
volatile int poc_time = 0; // prirastok 10ms
volatile unsigned char flag_Tv = 0;
#include "p_f_1_P_reg.h"
//volatile unsigned char poc_T_vypis = 1; // vypis aj v nultej vzorke
//volatile unsigned char flag_Vypisov = 0;
volatile int y_C = 0; // u_C = y_C;
int e_reg = 0;
int w_zel = 0;
int u_reg = 0;
int K_P = ???; // P zlozka regulatora: 1,2,3
// 0 10 20 30
// 01234567890123456789 1234567890123
char Riadok[]= {" "};
int main(void){
// úvodná inicializácia
set_bit(DDRD,pinA); // output
clear_bit(PORTD,pinA); // LOW
set_bit(DDRD,pinB); // output
clear_bit(PORTD,pinB); // LOW
ini_PWM(); // Ini PWM
ini_TC2(); // Tv_zaklad = 2ms
adc_init();
/* Konfiguracia UART:Tr */
ini_USART0(MYUBRR); // 115200Bd
sei(); // Enable interrupts in general
// sprintf(Riadok,"P regulator RC sustavy \r" ); //
// zob_text_UART(Riadok);
while (1) {
/* main loop */
// generator w_zel
if (poc_time<1000){ // 10s = 1000*Tv
if (poc_time<200) w_zel = 0; else w_zel=800;
if (poc_time>600)w_zel = 600;
if (poc_time == 100 ){ // 1. sekunda 100*10ms
clear_bit(DDRD,pinB); // input, "odstranim skrat"
}
/*if(flag_Vypisov){
flag_Vypisov = 0;
Vypis();
}*/
if(flag_Tv){
flag_Tv = 0;
P_reg();
Vypis();
}
}
}
}
/*
* p_f_1_P_reg.h
*
* Created: 5/5/2021 11:32:45 AM
* Author: Admin
*/
#ifndef P_F_1_P_REG_H_
#define P_F_1_P_REG_H_
#include <avr/interrupt.h>
#include <stdio.h>
#define F_CPU 16000000UL
#define con_Tv 5-1 // Tv = 10 ms (5 * 2ms)
//#define con_T_vypis 5-1 // vypis kazdych 10ms
#define BAUD 115200
// Nastavenie tejto BaudRate predpoklada
// UCSR0A.U2X0 = 0
#define MYUBRR F_CPU/8/BAUD-1
void adc_init(void);
//uint16_t adc_read(uint8_t);
void ini_TC2(void);
void ini_PWM(void);
void ini_USART0(unsigned int );
void USART_Transmit( uint8_t );
void zob_text_UART(char * );
void Vypis(void);
void P_reg(void);
#define set_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS |= (1<<BIT))
#define clear_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS &= ~(1<<BIT))
#define toggle_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS ^= (1<<BIT))
#define f_opak_TC2 500 // 500 Hz -> 2ms
#define N_D_TC2 128 // Delic = 128
#define OCR2A_f_opak_TC2 F_CPU/f_opak_TC2/N_D_TC2 - 1 // Vysledkom je 2ms casova vzorka !!!!!
extern volatile unsigned char poc_T_vypis; // vypis aj v nultej vzorke
extern volatile unsigned char flag_Vypisov;
extern volatile unsigned char flag_Tv ;
extern volatile int poc_Tv;
extern volatile int poc_time;
extern volatile int y_C;
extern int K_P; // P zlozka regulatora
extern int w_zel;
extern int u_reg;
extern int e_reg;
extern char Riadok[];
#endif /* #define P_F_1_P_REG_H_ */
/*
* p_f_1_P_reg.c
*
* Created: 5/5/2021 11:32:13 AM
* Author: Admin
*/
#include <avr/io.h>
#include "p_f_1_P_reg.h"
void ini_PWM(void){
// Ini PWM
OCR0B = 0;
TCCR0A = ???; // Turn output off when TCNT0 >= OCR0B
// Select Fast PWM Mode
TCCR0B = ???; // fopak = cca ?kHz
DDRD |= ???; // output PD5
}
void adc_init(void){
ADMUX = ???; // AVCC - nastavenie zdroja ref. napatia
ADCSRA = ???; // "zapnutie" ADC
// nastavenie preddelica
// fADC = 125kHz
// trvanie jedneho prevodu cca 0,1ms
// zarovnanie doprava
ADMUX = (ADMUX & 0xF8); // nastavenie kanalu AD0
ADCSRA |= (1<<ADSC)|(1<<ADIE); // spustenie prevodu, povolenie prerusenia od AD
}
/*
uint16_t adc_read(uint8_t a_pin){
a_pin &= 0x07;
ADMUX = (ADMUX & 0xF8)|a_pin;
ADCSRA |= (1<<ADSC); // spustenie prevodu
while(ADCSRA & (1<<ADSC)); // pockam na dokoncenie prevodu
return (ADC);
}
*/
ISR(ADC_vect){
// precitanie AD prevodu kanal 0;
// ak treba tu nastavíme dalsi kanal
// a spustíme az v preruseni od TC2
// a vycitame posledne ukonceny prevod
y_C = ADC; // precitanie AD0
}
void ini_TC2(void){
// Nastavenie TC2
// 7 6 5 4 3 2 1 0
// COM2A[1:0] COM2B[1:0] WGM2[1:0]
TCCR2A = ???; // OC2B PWM mod = 7
// 7 6 5 4 3 2 1 0
// WGM02 CS0[2:0]
TCCR2B = ???; // fosc/128
OCR2A = OCR2A_f_opak_TC2; // nastavenie frekvencie opakovania na 2ms
TIMSK2 = (1<<TOIE2); // Enable interrupts @ overflow TC2 MOD 7
}
ISR(TIMER2_OVF_vect)
{ // tato slucka sa vykona kazde 2,0ms
OCR2A = OCR2A_f_opak_TC2;
set_bit(ADCSRA,ADSC);// spustenie dalsieho prevodu ADSC = TRUE
/*
// Nastavim flag_Vypisov = 1; kazdych 10ms
poc_T_vypis, con_T_vypis
*/
if (!poc_Tv)
{ flag_Tv = 1; // priznak vypoctu P reg.
poc_time++;
poc_Tv = con_Tv;
}
else poc_Tv--;
}
void USART_Transmit( uint8_t data ){
/* Wait for empty transmit buffer */
while ( !( UCSR0A & (1<<UDRE0)) );
/* Put data into buffer, sends the data */
UDR0 = data;
}
// Inicializacia UARTu
void ini_USART0(unsigned int mybr){
UBRR0 = mybr;
set_bit(UCSR0A,U2X0);
set_bit(UCSR0B,TXEN0); // Enable TX
//set_bit(UCSR0B,RXEN0); // Enable RX
//set_bit(UCSR0C,USBS0);
set_bit(UCSR0C,UCSZ01);
set_bit(UCSR0C,UCSZ00);
}
void zob_text_UART(char *s){
register uint8_t c;
while((c = *s++))USART_Transmit(c); // retazec konci "nulou"
}
void Vypis(void){
sprintf(Riadok,"%d,%d,%d\r\n",y_C, w_zel, u_reg );
zob_text_UART(Riadok);
}
void P_reg(void){
//e_reg, w_zel, y_C, K_P, u_reg
// obmedzenia
OCR0B = u_reg ;
}
/* Arduino code az niekedy inokedy */
Úloha 2:
- Realizovať regulator pre K_P = 1, 2,3 a porovnať teoretickú a skutočnú trvalú regulačnú odchýlku.
- Ak sa niekomu podarí doplniť aj I zložku regulátora môže pripojiť aj záťaž regulovaného systému. Viď. prednáška.
Samozrejme, že podkladové programy nie sú napísané dokonale. Študenti môžu programy upravovať a vylepšovať. Napr.: AntiWindUpReset, Ručné riadenie, Zmena w_zel pomocou potenciometra, …
Literatúra
- ↑ Pravdepodobne zistíte, že 8-bitovým počítadlom T0 s kryštálom 16 MHz sa vám nepodarí nastaviť preddelič a register OCR na takú kombináciu, aby interval bol naozaj presne 10,00 ms. V rámci presnosti nášho merania to nevadí, ale je to principiálny problém. Buď by sme museli použiť 16-bitové počítadlo T1, alebo zmeniť hodnotu kryštálu napr. na 18,432 MHz, v takom prípade by nám čas vyšiel presne.