学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于DSP的单通道伺服控制器设计

作　者: 罗中宝
导　师: 丛大成
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 单通道伺服控制器 DSP CAN通讯快速控制原型
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 190次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

伺服控制器是电液伺服系统的重要组成部分,是完成各种伺服控制算法,实现电液伺服系统实时运动控制的关键。单通道伺服控制器是伺服控制器的一种,主要应用于单缸位置闭环系统中。现阶段,国内大多采用国外厂家生产的通用控制器来实现单缸的位置伺服闭环,该类控制器不但价格昂贵,而且还需根据自身实际应用环境,设计相应的调理电路。基于DSP的单通道伺服控制器既为单缸位置伺服控制提供了一个完整的解决方案,缩短了控制系统的开发周期,又继承了嵌入式系统高性价比的特点,削减了控制系统的开发成本。鉴于以上优势,基于DSP的单通道伺服控制器在单缸位置闭环系统中具有非常广阔的应用前景。本文首先分析了单通道伺服控制器的整体功能及性能需求,并根据整体功能需求划分了控制器软、硬件平台的功能模块,最终细化出软、硬件各功能模块的功能及性能需求。然后,根据软、硬件各模块的功能及性能需求,设计了单通道伺服控制器的软、硬件平台。在硬件平台的设计阶段,详细探讨了如何在DSP28335片外扩展位移采集模块和伺服阀驱动模块,并为位移采集模块和伺服阀驱动模块设计了相应的调理电路及硬件驱动。在控制器的软件设计阶段,主要设计了单通道伺服控制器与上位机之间的CAN通讯模块,并根据实际系统的需求,设计了单通道控制器的位置伺服闭环程序和人机交互界面。最后,通过实验验证了控制器的正确性,并阐述了单通道伺服控制器的比例增益对系统性能的影响。本文中采用了基于快速原型技术的DSP程序开发方案,我们首先在利用Simulink中的Embeded Target for C2000 DSP工具箱编写控制器的伺服闭环程序,然后通过Matlab中的Real-Time Workshop和TI的开发工具将Simulink模型转换成实时控制代码。最后通过Code Composer Studio将实时控制代码下载到单通道伺服控制器中。本论文研发的单通道伺服控制器可以完成4路传感器信号的采集、1路伺服阀的驱动、8路数字量输入和8路数字量输出。我们并为单通道控制器配备了CAN通讯模块和人机交互模块,用户仅需将上位机的CAN接口与控制器的CAN接口相连并在上位机安装人机交互软件,便可以实现控制参数的实时修改和位移反馈信号的实时监测。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-19
  1.1 课题背景  10
  1.2 单通道控制器的产品现状  10-14
    1.2.1 PULSAR 1 单通道伺服控制器  10-12
    1.2.2 HNC100 单通道控制器  12-13
    1.2.3 MTS单通道伺服控制器  13-14
    1.2.4 国外控制器的特点  14
  1.3 DSP技术综述及DSP的硬件特点  14-15
  1.4 基于快速控制原型技术的DSP程序开发方案  15-18
    1.4.1 Embedded Target for C 2000 DSP 工具箱  16
    1.4.2 Code Composer Studio  16-17
    1.4.3 CCSLink  17-18
  1.5 本课题主要研究内容  18-19
第2章单通道伺服控制器的总体设计  19-28
  2.1 引言  19
  2.2 单通道伺服控制器的需求分析  19-24
    2.2.1 单通道伺服控制器的整体功能需求分析  19-20
    2.2.2 单通道伺服控制器软硬件功能模块划分  20-21
    2.2.3 单通道伺服控制器的性能需求分析  21-24
  2.3 单通道伺服控制器的总体设计  24-27
    2.3.1 单通道伺服控制器的硬件平台设计  24-25
    2.3.2 单通道伺服控制器的软件平台设计  25-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章单通道控制器的硬件电路及硬件驱动设计  28-38
  3.1 引言  28
  3.2 单通道伺服控制器硬件总体结构介绍  28-29
  3.3 DSP28335 与A/D采集模块之间的扩展电路及硬件驱动  29-32
    3.3.1 AD7665 的硬件特点  29-30
    3.3.2 AD7665 与地址总线之间的接口  30
    3.3.3 多路开关与地址总线之间的接口  30-31
    3.3.4 AD7665 与数据总线、控制总线等的接口  31-32
    3.3.5 A/D采集模块的硬件驱动设计  32
  3.4 DSP28335 与D/A驱动模块之间的扩展电路及硬件驱动  32-36
    3.4.1 AD7846 的硬件特点  33
    3.4.2 AD7846 与地址总线之间的接口  33-34
    3.4.3 AD7846 与控制总线之间的接口  34-35
    3.4.4 AD7846 与数据总线等之间的接口  35
    3.4.5 D/A驱动模块的硬件驱动设计  35-36
  3.5 A/D采集模块的模拟调理电路  36
  3.6 D/A驱动模块的模拟调理电路  36-37
  3.7 本章小结  37-38
第4章控制器的CAN通讯接口设计及软件实现  38-57
  4.1 前言  38
  4.2 DSP28335 片上eCAN模块简介  38-45
    4.2.1 eCAN模块的结构及功能介绍  38-39
    4.2.2 eCAN模块在内存中的映射  39-40
    4.2.3 eCAN模块中的寄存器简介  40-42
    4.2.4 eCAN模块中的消息对象(邮箱)  42
    4.2.5 eCAN模块的初始化、接收数据、发送数据的一般过程  42-45
  4.3 DSP28335 与CAN收发器之间的硬件接口  45
  4.4 单通道伺服控制器与上位机之间CAN通讯的软件实现  45-56
    4.4.1 通讯软件的基本任务  45-46
    4.4.2 eCAN模块接收、发送函数的封装  46-50
    4.4.3 上位机与单通道控制器的通讯软件设计  50-56
  4.5 本章小结  56-57
第5章单通道控制器在位置伺服系统中的应用  57-72
  5.1 前言  57
  5.2 单通道控制器实现位置伺服闭环中的应用  57-65
    5.2.1 位置伺服闭环系统的组成  57-60
    5.2.2 位置伺服闭环系统的实现步骤  60-65
  5.3 单通道控制器在位置伺服系统应用的可行性验证  65-71
    5.3.1 位置伺服系统的基础理论  65-67
    5.3.2 位置伺服系统的比例控制器设计  67-69
    5.3.3 实验验证  69-71
  5.4 本章小结  71-72
结论  72-73
参考文献  73-77
致谢  77

基于DSP的单通道伺服控制器设计

内容摘要

全文目录

相似论文