最新给进电机扼制的细密受压作业机的预设及践行
压力发生装置设计压力发生装置结构由压力泵、丝杆、步进电机和支称架等组成。其工
作原理是；步进电机带动丝杆旋转，丝杆通过连接装置将旋转运动变为直线运动，拉伸和
压缩波纹管从而产生压力。压力泵是压力发生器的压力源，常见的为油压、气压装置。
步进电机为压力调节的电动执行单元，可将电脉冲转化为角位移，控制系统结构简单 ，
实现微距离的精确调整，满足本设备对电动执行单元的要求。本设计选用
42BYGM3410 型
步进电机，可精密控制气压泵压缩行程。为
42BYGM3410 型步进电机的基本参数。
精密压力控制的实现压力发生器的控制回路本压力发生器使用气压装置，气源为空气 ，
通过压缩空气产生压力。气体的压力方程为：
21TVPTVP（1）式中；P――气体的压强，
Pa；V――指定容积大小，m3；T――气体的温度，K.
这里采用的容器为圆柱行波纹管，当忽略前后温度变化时有；
LPLSSLPVP1212）
（（
2）式中；S――波纹管截面积；1L――波纹管长度；L――压缩长度。由式（2）可知，
在理想状态下气体的压缩体积与产生的压力成对应关系，即与步进电机步距角和丝杆螺纹
间距有关。理论上则利用步进电机对位移确控制、没有积累误差等特点，通过建立输入输出
函数
f（x），进行开环控制便可以达到调压的目的。但实际情况当中，由于机械结构误差、
气体泄漏等因素的影响，空气压力调节存在很大的非线性，因此使用开环控制存在很大的
误差。为保证仪器精度，采用闭环控制方式，控制框图如所示。
中所示的控制回路中；单片机为控制器，步进电机为执行器，压力泵为被控对象，与
一起，构成负反馈回路。该系统给定值是压力设定值（
U），
被控量是压力泵输出压力值，控制器的输出为步进电机脉冲值（
N）。整个闭环回路中单片
机根据设定值与输出值之间的偏差
e 对步进电机进行控制，相对开环控制提高了控制精度。
压力信号的数字滤波在数据采集系统的数据采样通道通常会存在干扰信号，
16 位
AD7705 片内含有一个低通滤波器和后置滤波器，具有一定的滤波能力。同时利用单片机的
运算功能，设计数字滤波器，滤除信号中无用成分，以提高信号质量。
均值滤波是在输入的
N 个采样数据 ix（i＝1～N）中，寻找这样一个 y，使 y 与各采样
值之间偏差的平方和最小，即使
21minNiEyx（3）压力发生装置结构示意图步进电机由一
元函数求极值的原理，可得
NixNy1（4）式（4）即为均滤波的表达式。采用均值滤波后，
信噪比提高了
N 倍。由式（4）知，均值法对信号的平滑滤波程度取决于 N.当 N 较大时，平
滑度高，但灵敏度低，即外界信号的变化对测量计算结果
y 影响小；当 N 较小时，平滑度
低，但灵敏度高。
取
N＝14，除掉最大两个读数和最小的两个读数，求剩余的 10 个读数的均值，这个
值即是最终的测量结果。压力的分段控制产生设定压力的控制方法是；根据设定值与输出值
之间的偏差
e 来进行反馈控制，偏差为零时便完成了一次压力设定。压力的控制采用分段控
制的方法，根据实验数据分析，根据偏差
e 的大小将控制分为 3 个区间，每个区间内步进
电机脉冲数与
e 之间对应一个函数关系。
结束语在原有的微机线路保护装置的基础上，以
μC／OS－II 和 AT91RM9200 为软硬
件平台，并结合一系列的抗干扰措施，使得本爆竹装置具有更强的功能和更高的可靠性，
适用于各种中低压输电线路保护。