[實用新型]基于ARM單片機混沌映射控制的混沌攪拌控制系統

有效

• 申請號: 201320494156.0
• 申請日: 2013-08-13
• 公開（公告）號: CN203416209U
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 周慎杰;楊鋒苓;安笑輝
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02P7/28
• 分類號: H02P7/28;B01F15/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

技術領域

本實用新型涉及一種基于ARM單片機混沌映射控制的混沌攪拌控制系統。

背景技術

攪拌設備使用歷史悠久，大量應用于化工、醫藥、食品、涂料、廢水處理等行業中。在這些行業中，常常會進行中高粘度物料的攪拌操作。由于物料常處于層流狀態，常規勻速攪拌時，攪拌器槳葉的上、下方附近形成大范圍的混合隔離區，導致攪拌釜內長時間混合不均，能量消耗多，混合效率低。為了改善工業攪拌效果，研究人員對非傳統攪拌方式的混合特性進行了研究，如變轉速攪拌、偏心攪拌等。研究發現，這些非常規的攪拌方式可較大幅度提高混合效率。

隨著混沌理論的發展，混沌混合的概念被提出，混沌混合的良好效果也逐漸得到人們的認可。最早的設計采用機械方式設計不同形狀的攪拌葉來產生混沌運動，存在著復雜和不靈活的缺點。

中國專利申請200810154905.9公開了一種基于延時反饋轉矩控制的混沌攪拌器及其工作方法，其包括電機、攪拌葉、電機轉速檢測系統、電機電流檢測系統、延時反饋系統、電機參考轉矩計算系統、電機參考電流計算系統、電流控制器、PWM驅動器和電力變換器。電機轉速檢測系統的信號輸出端通過延時反饋系統與電機參考轉矩計算系統的信號輸入端連接，電機參考轉矩計算系統的信號輸出端與電機參考電流計算系統的信號輸入端連接，電機參考電流計算系統的信號輸出端和電流檢測系統的信號輸出端分別和電流控制器的正、負信號輸入端連接。該專利利用電路本身產生混沌信號，雖然能夠控制電機混沌轉速工作，但是利用的是電路本身的不穩定性，該專利所述方法實現比較困難，需要復雜的控制電路，對操作者電路技術要求高。電路設計完成之后，混沌信號的種類無法人工調節。

實用新型內容

本實用新型的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種基于ARM單片機混沌映射控制的混沌攪拌控制系統，該系統利用的是全數字電路，穩定性好，可靠性高，能夠精確地控制和方便地調節電機轉速；適用范圍廣，可以適應各種工況下不同攪拌參數的需要。

為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案：

一種基于ARM單片機混沌映射控制的混沌攪拌控制系統，包括ARM單片機，ARM單片機分別與輸入裝置、驅動芯片和AD轉換芯片相連并通信，所述驅動芯片與H橋驅動電路相連，H橋驅動電路與直流電機相連，直流電機與混沌攪拌系統相連，直流電機上設置有實時監測其轉速與電流信號的傳感器，傳感器與AD轉換芯片相連。

所述輸入裝置為鍵盤。

所述驅動芯片為IR2101MOSFET/IGBT驅動芯片。

所述AD轉換芯片為TLC549串行AD轉換芯片。

所述H橋驅動電路是由4個MOSFET組成的。

本實用新型利用ARM單片機中的中央處理器（CPU）通過混沌映射（如邏輯斯蒂映射）產生混沌信號，通過把這個混沌信號進行PWM調制產生混沌的PWM信號，然后通過驅動電路根據該混沌PWM信號驅動電機以混沌的轉速旋轉以帶動攪拌器混沌的轉速工作，達到混沌攪拌提高攪拌效率的目的。

本系統利用的是全數字電路，穩定性好，可靠性高，能夠精確地控制和方便地調節電機轉速；適用范圍廣，可以適應各種工況下不同攪拌參數的需要。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型的混沌轉速實現方式簡單，易于修改和調節，采用常規攪拌器即可充分消除工業攪拌中的混合隔離區，提高混合效率，并能夠根據不同攪拌介質選擇不同的混沌映射函數以及參數。因此，本實用新型具有很強的工業實用性。

附圖說明

圖1是本實用新型控制系統原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

如圖1所示，基于ARM單片機混沌映射控制的混沌攪拌控制系統，包括ARM單片機，ARM單片機分別與輸入裝置、驅動芯片和AD轉換芯片相連并通信，所述驅動芯片與H橋驅動電路相連，H橋驅動電路與直流電機相連，直流電機與混沌攪拌系統相連，直流電機上設置有實時監測其轉速與電流信號的傳感器，傳感器與AD轉換芯片相連。傳感器，實時監測和采集攪拌電機工作時的轉速與電流信號。

輸入裝置為鍵盤。通過鍵盤等輸入裝置確定和調節電機峰值轉速數值，以適應不同攪拌參數需要。

AD轉換芯片為TLC549串行AD轉換芯片。AD轉換芯片將傳感器采集到的模擬信號轉化為數字信號，并將轉速信號和電流信號反饋給ARM單片機中的PID控制模塊。

上述雖然結合附圖對本實用新型具體實施方式進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變化仍在本實用新型保護范圍以內。