[实用新型]基于ARM单片机混沌映射控制的混沌搅拌控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于ARM单片机混沌映射控制的混沌搅拌控制系统。

背景技术

搅拌设备使用历史悠久，大量应用于化工、医药、食品、涂料、废水处理等行业中。在这些行业中，常常会进行中高粘度物料的搅拌操作。由于物料常处于层流状态，常规匀速搅拌时，搅拌器桨叶的上、下方附近形成大范围的混合隔离区，导致搅拌釜内长时间混合不均，能量消耗多，混合效率低。为了改善工业搅拌效果，研究人员对非传统搅拌方式的混合特性进行了研究，如变转速搅拌、偏心搅拌等。研究发现，这些非常规的搅拌方式可较大幅度提高混合效率。

随着混沌理论的发展，混沌混合的概念被提出，混沌混合的良好效果也逐渐得到人们的认可。最早的设计采用机械方式设计不同形状的搅拌叶来产生混沌运动，存在着复杂和不灵活的缺点。

中国专利申请200810154905.9公开了一种基于延时反馈转矩控制的混沌搅拌器及其工作方法，其包括电机、搅拌叶、电机转速检测系统、电机电流检测系统、延时反馈系统、电机参考转矩计算系统、电机参考电流计算系统、电流控制器、PWM驱动器和电力变换器。电机转速检测系统的信号输出端通过延时反馈系统与电机参考转矩计算系统的信号输入端连接，电机参考转矩计算系统的信号输出端与电机参考电流计算系统的信号输入端连接，电机参考电流计算系统的信号输出端和电流检测系统的信号输出端分别和电流控制器的正、负信号输入端连接。该专利利用电路本身产生混沌信号，虽然能够控制电机混沌转速工作，但是利用的是电路本身的不稳定性，该专利所述方法实现比较困难，需要复杂的控制电路，对操作者电路技术要求高。电路设计完成之后，混沌信号的种类无法人工调节。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于ARM单片机混沌映射控制的混沌搅拌控制系统，该系统利用的是全数字电路，稳定性好，可靠性高，能够精确地控制和方便地调节电机转速；适用范围广，可以适应各种工况下不同搅拌参数的需要。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种基于ARM单片机混沌映射控制的混沌搅拌控制系统，包括ARM单片机，ARM单片机分别与输入装置、驱动芯片和AD转换芯片相连并通信，所述驱动芯片与H桥驱动电路相连，H桥驱动电路与直流电机相连，直流电机与混沌搅拌系统相连，直流电机上设置有实时监测其转速与电流信号的传感器，传感器与AD转换芯片相连。

所述输入装置为键盘。

所述驱动芯片为IR2101MOSFET/IGBT驱动芯片。

所述AD转换芯片为TLC549串行AD转换芯片。

所述H桥驱动电路是由4个MOSFET组成的。

本实用新型利用ARM单片机中的中央处理器（CPU）通过混沌映射（如逻辑斯蒂映射）产生混沌信号，通过把这个混沌信号进行PWM调制产生混沌的PWM信号，然后通过驱动电路根据该混沌PWM信号驱动电机以混沌的转速旋转以带动搅拌器混沌的转速工作，达到混沌搅拌提高搅拌效率的目的。

本系统利用的是全数字电路，稳定性好，可靠性高，能够精确地控制和方便地调节电机转速；适用范围广，可以适应各种工况下不同搅拌参数的需要。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的混沌转速实现方式简单，易于修改和调节，采用常规搅拌器即可充分消除工业搅拌中的混合隔离区，提高混合效率，并能够根据不同搅拌介质选择不同的混沌映射函数以及参数。因此，本实用新型具有很强的工业实用性。

附图说明

图1是本实用新型控制系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，基于ARM单片机混沌映射控制的混沌搅拌控制系统，包括ARM单片机，ARM单片机分别与输入装置、驱动芯片和AD转换芯片相连并通信，所述驱动芯片与H桥驱动电路相连，H桥驱动电路与直流电机相连，直流电机与混沌搅拌系统相连，直流电机上设置有实时监测其转速与电流信号的传感器，传感器与AD转换芯片相连。传感器，实时监测和采集搅拌电机工作时的转速与电流信号。

输入装置为键盘。通过键盘等输入装置确定和调节电机峰值转速数值，以适应不同搅拌参数需要。

AD转换芯片为TLC549串行AD转换芯片。AD转换芯片将传感器采集到的模拟信号转化为数字信号，并将转速信号和电流信号反馈给ARM单片机中的PID控制模块。

上述虽然结合附图对本实用新型具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变化仍在本实用新型保护范围以内。