基于MC9S12XS128模数混合式比例控制放大器的实验研究

强 彦， 赵春丽， 魏列江， 王亚强， 李 维， 罗小梅

(1.兰州理工大学 能源与动力工程学院，甘肃 兰州 730050； 2.中国北方车辆研究所，北京 100072)

比例控制放大器是一种为比例电磁铁提供特定电流，且在电液比例控制系统中进行开环或闭环调节的电子装置[1]。比例控制放大器的主要功能是信号输入、信号比较、控制算法和功率驱动放大等，控制系统的品质直接受其性能好坏的影响[2-3]。传统模拟式比例控制放大器一般都用模拟元器件实现，其内部的PID参数整定也是通过手动调整PID电路中的多圈电位器实现，参数调节范围有限，且电位器的位置无法有效存储[4]。近年来，以微处理器为核心的数字式比例控制放大器得到了广泛应用，通过软件实现控制算法，使得参数的调节范围增大、灵活性增加[5]。缺点是响应速度较慢，不能用于要求快速响应的系统，同时系统复杂且成本较高。

现代电液控制系统对于电液比例控制放大器不仅要求参数调节灵活、可在线整定，而且响应速度也要足够快。系统运行过程中，要改变控制方案，不同的控制方案所要求的控制参数不同，须在系统运行过程中切换控制参数，想用普通的模拟式比例控制放大器实现这一点几乎是不可能的[6]。为此，笔者设计了一种调整方便、响应快速的基于MC9S12XS128模数混合式比例控制放大器，并利用Tina仿真软件进行了电路仿真，给出了电路的设计过程。

1 设计思路和基本原理

基于MC9S12XS128模数混合式比例控制放大器基本的设计思想是：用数字电位器代替模拟PID控制器中的模拟电位器，单片机对现场状态参量辨识的数学模型整定计算PID参数，且可通过数字电位器来改变，同时单片机存储下来，以便调用查看。……