一种基于Aduc7026的高速电梯液压主动导靴控制系统的制作方法

本发明涉及一种基于Aduc7026的高速电梯液压主动导靴控制系统，适用于机械领域。

背景技术：

随着高层建筑的不断涌现．作为高层建筑主要运输工具的电梯，其运行速度不断提高。随着速度的提高，水平振动对乘客舒适性的影响越来越大。控制电梯水平振动已成为业界备受关注的问题。以往在抑制电梯水平振动方式中的被动减振越发不能满足高速电梯的要求。

技术实现要素：

本发明提出了一种基于Aduc7026的高速电梯液压主动导靴控制系统，包括系统的硬件部分设计和软件部分设计，并通过使用Labview软件，在上位机上编写了用于串口通信的人机交互界面。

本发明所采用的技术方案是：所述控制系统在4个液压主动导靴处，通过控制各电液伺服阀动作使液压缸产生一个作用于电梯轿厢的力，使轿厢在该导靴处的水平振动加速度值为零。通过测量轿厢底部加速度值的变化来确定是否满足减振的目的。

液压主动导靴的控制逻辑为：当液压缸实际输出力Fi大于理想主动控制力ui时，电液伺服阀输入由控制器输出的正向电流，其左位工作，液压缸有杆腔进油，无杆腔回油，液压缸活塞杆向右移动，Fi减小至等于ui。当Fi小于ui时，电液伺服阀输入反向电流，其右位工作，液压缸无杆腔进油，有杆腔回油，液压缸活塞杆向左移动，Fi增大至等于ui。

所述控制系统选用集成有Arm7TDMI内核的精密数据转换器Aduc7026作为数据采集和处理的主控芯片，利用其自带的12路高速并且转换精度高达12位的A/D和4路高速高精度D/A转换模块。SPI和串口通信模块以及丰富的GPIO，简化了电路，提高了信号的信噪比，并降低了成本。

所述控制系统的硬件结构主要由传感器模块、微控制器模块、各种输入输出信号调理模块、电源模块、SDRAM和NAND FLASH扩展模块、JTAG下载模块和看门狗模块等组成。由于在高速数据采集情况下,需要对采集到的数据传输到一个高速的缓冲区．这样可以使芯片自身的采样保持器和串口接收数据速度之间进行一个匹配，这样就要求控制器有足够的RAM来暂时存储这些信息。Aduc7026芯片自带有62k的FLASH和8k的SRAM,并且支持外部存储器扩展,最多可以扩展4个128kB的异步存储器(SRAM或EEPROM),为控制器配备了2片128kx8bit的SDRAM和1片64kxl6bit的NANDFLASH,以满足数据的采集与存储的需要。FLASH芯片的16位地址线数据通过两片8位的锁存器74HC573并联后进行传输。三片存储芯片分别通过Aduc7026内部的MS[3:0]引脚进行片选，通过和引脚进行读写控制。电梯导轨的激励信号主要由低频信号组成，电梯轿厢的振动频率一般小于20Hz，所以对传感器接收到的信号进行滤波和放大处理后进行A/D转换，而对控制器经D/A转换输出的电压信号进行光电隔离并放大处理。去除高频的干扰信号，满足系统的要求。

由于Aduc7026的片上资源有限，要对电梯轿厢底部加速度信号的采集，需再添加一片A/D转换芯片，如采用ADI公司生产的一种低功耗10位高速串行A/D转换芯片AD7810。其转换时间为2μs，采用标准SPI同步串行接口输出和单一电源(2.7～5.5V)供电。Aduc7026上集成有SPI通信模块，p1.4口用来连接时钟线，p1.6口为Aduc7026数据的输入口，PO.6为Aduc7026上任意选择的一个GPIO，用来对AD7810进行片选。

所述控制器软件设计部分包括：系统初始化、A/D和D/A转换部分、SPI与AD7810通信部分、串口通信部分、SDRAM和NAND FLASH读写控制及Main函数等。本控制器的软件开发平台选择由ARM公司开发的ADSl.2软件，它提供完整的Windows界面开发环境，编译器效率极高，支持代码实时调试，在该开发环境下进行程序设计。

本发明的有益效果是：该控制系统以Aduc7026为核心控制芯片，用Labview编制的上位机软件界面简单实用，易于操作可实现稳定的控制．是一种切实可行的控制方案。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的液压主动导靴控制原理图。

图2是本发明的主动控制原理图。

图3是本发明的硬件控制结构简图。

图4是本发明的存储器扩展原理图。

图5是本发明的串口调试流程图。

图中：1.导轨；2.滚轮；3.弹簧；4.连杆；5.液压缸；6.导靴支座；7.轿架；8.蓄能器；9.电液伺服阀；10.油箱；11.液压泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，控制系统在4个液压主动导靴处，通过控制各电液伺服阀动作使液压缸产生一个作用于电梯轿厢的力，使轿厢在该导靴处的水平振动加速度值为零。通过测量轿厢底部加速度值的变化来确定是否满足减振的目的。

液压主动导靴的控制逻辑为：当液压缸实际输出力Fi大于理想主动控制力ui时，电液伺服阀输入由控制器输出的正向电流，其左位工作，液压缸有杆腔进油，无杆腔回油，液压缸活塞杆向右移动，Fi减小至等于ui。当Fi小于ui时，电液伺服阀输入反向电流，其右位工作，液压缸无杆腔进油，有杆腔回油，液压缸活塞杆向左移动，Fi增大至等于ui。

如图2，控制系统选用集成有Arm7TDMI内核的精密数据转换器Aduc7026作为数据采集和处理的主控芯片，利用其自带的12路高速并且转换精度高达12位的A/D和4路高速高精度D/A转换模块。SPI和串口通信模块以及丰富的GPIO，简化了电路，提高了信号的信噪比，并降低了成本。

如图3，控制系统的硬件结构主要由传感器模块、微控制器模块、各种输入输出信号调理模块、电源模块、SDRAM和NAND FLASH扩展模块、JTAG下载模块和看门狗模块等组成。由于在高速数据采集情况下,需要对采集到的数据传输到一个高速的缓冲区．这样可以使芯片自身的采样保持器和串口接收数据速度之间进行一个匹配，这样就要求控制器有足够的RAM来暂时存储这些信息。Aduc7026芯片自带有62k的FLASH和8k的SRAM,并且支持外部存储器扩展,最多可以扩展4个128kB的异步存储器(SRAM或EEPROM),为控制器配备了2片128kx8bit的SDRAM和1片64kxl6bit的NANDFLASH,以满足数据的采集与存储的需要。FLASH芯片的16位地址线数据通过两片8位的锁存器74HC573并联后进行传输。三片存储芯片分别通过Aduc7026内部的MS[3:0]引脚进行片选，通过和引脚进行读写控制。电梯导轨的激励信号主要由低频信号组成，电梯轿厢的振动频率一般小于20Hz，所以对传感器接收到的信号进行滤波和放大处理后进行A/D转换，而对控制器经D/A转换输出的电压信号进行光电隔离并放大处理。去除高频的干扰信号，满足系统的要求。

由于Aduc7026的片上资源有限，要对电梯轿厢底部加速度信号的采集，需再添加一片A/D转换芯片，如采用ADI公司生产的一种低功耗10位高速串行A/D转换芯片AD7810。其转换时间为2μs，采用标准SPI同步串行接口输出和单一电源(2.7～5.5V)供电。Aduc7026上集成有SPI通信模块，p1.4口用来连接时钟线，p1.6口为Aduc7026数据的输入口，PO.6为Aduc7026上任意选择的一个GPIO，用来对AD7810进行片选。

如图4，控制器软件设计部分包括：系统初始化、A/D和D/A转换部分、SPI与AD7810通信部分、串口通信部分、SDRAM和NAND FLASH读写控制及Main函数等。本控制器的软件开发平台选择由ARM公司开发的ADSl.2软件，它提供完整的Windows界面开发环境，编译器效率极高，支持代码实时调试，在该开发环境下进行程序设计。

如图5，利用基于Labview的虚拟仪器技术对电梯轿厢底部加速度传感器的信号进行采集和分析。该软件具备数据的接受、发送、保存等功能，可方便用户对数据观察和管理，串口通信首先需要对上位机的Com口进行选择．串口初始化需要配置好波特率、数据位、校验位、停止位等基本信息。