一种新型短距离光电传感器检测控制系统的设计与实现

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光电传感器是一种被广泛使用在工业自动化过程中,利用光来检测物体存在与否的自动化产品,而光电传感器检测控制系统又是其中最核心的部分,其包括传感器处理芯片、控制电路、检测光学结构和自动示教控制算法。拥有先进的光电传感器检测控制系统的光电传感器,能够给使用者提供最佳的检测性能,面对不同的检测环境,都可以自动进行快速调整并稳定的检测。本文针对短距离光电传感器检测控制系统自动示教过程的非线性、瞬时性和强干扰性等特性,采用了模糊PID控制算法,来处理控制对象无法精确建立数学模型的问题。本文以投光电压作为被控对象,根据工程师在实践中获得的控制经验加以总结,确定模糊规则,采用加权平均模糊推理方法,利用MATLAB获得模糊控制总表,进行离线数据验证,建立了以模糊PID控制理论为基础的自动示教控制系统。在具体实现方面,为了保证短距离光电传感器的准确、快速的检测,采用ARM微控制器实现控制算法,选取CSP芯片作为传感器的核心电路控制芯片,使用基于PSD(Position Sensitive Detector)的三角形测量方法构成传感器的光学结构,实现了一种新光电传感器检测控制系统。通过实际的测试实验,对比采用PID控制和采用模糊PID控制下,短距离光电传感器的投光电压变化曲线和响应输出。实验证明,相比于经典PID控制,使用模糊PID控制后,系统的调节时间缩短50%,超调量下降到稳定检测时的23%,针对强光照射、黑色检出体和高反射率背景物这三种复杂实验环境的实验验证,均获得了相同的测试结论。由此可以证明,模糊PID控制算法提高了光电传感器的自动示教效率,加强了自动示教后的检测精度,成功地达到了设计目标。
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