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基于DSP的高频电液激振平台的控制器研究
作 者: 邵汉卿
导 师: 阮健
学 校: 浙江工业大学
专 业: 机械电子工程
关键词: DSP 电液激振台 控制器 交流伺服电机 步进直线电机
分类号: TB534.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 37次
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内容摘要
电液激振台的实际运行精度很大的程度取决于控制系统的控制精度,随着振动试验对于工作频率,输出精度要求的提高,对振动的控制系统提出了新的要求。为了完成对2D电液伺服阀双自由度的控制,实现高频激振,将具有快速处理能力以及丰富外围控制接口的TMS320F2812芯片运用到高频电液激振台控制系统的构建中。控制器通过对步进直线电机和同步伺服电机的调控实现对2D电液伺服阀阀芯开口的精确定位和对阀芯转速的控制,同时实现与上位机的通信。通过数字滤波对采集信号进行处理,提高控制精度,并通过控制算法实现在非线性失真下的跟踪控制与补偿,通过程序设定防止电机失步和速度突变。实验结果表明,控制系统稳定可靠,能随着阀芯轴旋转运动和轴向滑动分别实现激振频率和幅值的控制。在控制器的控制下,电液激振台的激振频率达到了2950Hz,输出力在低频段最大值达到了300KN,符合设计初衷。本文的主要工作包括:第一章,结合国内外文献对本文的研究内容进行了综述,对电液激振台控制器的发展境况以及DSP在电液激振控制器上的应用价值进行了介绍,从而阐述了本文的研究意义。第二章,本章首先分析了高频激振器的工作原理从而得到控制器的控制方案,接着分析了交流伺服电机和步进直线电机的控制模型,对控制器的控制原理进行了进一步细化研究。第三章,阐述了整个控制系统的硬件构成,对DSP的电源模块、A/D模块、通信模块,直线电机控制模块等各个模块的设计进行了详细的介绍。第四章,介绍了控制器的软件设计流程。首先简述了软件的开发环境,并分析了交流伺服电机以及步进直线电机的控制软件总体流程。接着对各个功能的软件实现进行了较为详细的阐述,并介绍了跟踪控制和非线性控制等控制算法的软件实现。第五章,本章首先对控制器频率与幅值控制实验的实验设备进行了介绍。然后对实验原理和实验采集的波形进行了分析。将理论值和实际测得的数据进行比较分析,从而得到控制器的实际控制精度。第六章,对论文所做的研究工作进行了总结,并对控制器下一步的改进工作做了展望。
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全文目录
摘要 5-6 ABSTRACT 6-11 第1章 绪论 11-25 1.1 引言 11-12 1.2 高频电液激振台研究现状 12-14 1.2.1 高频电液激振台国外研究现状 12-13 1.2.2 国内电液激振台的研究现状 13-14 1.3 高频电液激振器控制器研究现状 14-18 1.3.1 国外研究概况 15-17 1.3.2 国内研究概况 17-18 1.3.3 发展趋势 18 1.4 DSP控制器的发展现状及发展趋势 18-22 1.4.1 DSP的发展历程 18-20 1.4.2 DSP的发展趋势 20-21 1.4.3 DSP在伺服控制上的应用 21-22 1.5 论文研究的意义及内容 22-24 1.6 本章小结 24-25 第2章 高频电液激振阀及电机控制原理 25-40 2.1 高频激振平台工作原理 25-29 2.2 永磁同步伺服电机控制原理 29-35 2.2.1 永磁同步伺服电机的工作原理 29-30 2.2.2 永磁同步伺服电机的控制模型 30-35 2.3 两相混合式步进直线电机控制原理 35-39 2.3.1 两相混合式步进直线电机的工作原理 35-37 2.3.2 两相混合式步进直线电机的控制模型 37-39 2.4 本章小结 39-40 第3章 控制器系统硬件电路设计 40-55 3.1 总体硬件结构 40-41 3.2 中央控制器设计 41-49 3.2.1 DSP选型 41-42 3.2.2 TMS320F2812 系列 DSP 简介 42-43 3.2.3 电源模块 43-44 3.2.4 DAC模块 44-46 3.2.5 信号差分模块 46-47 3.2.6 信号源调理模块 47 3.2.7 通信模块 47-49 3.3 直线电机控制器设计 49-54 3.3.1 功率放大模块 49-50 3.3.2 电压检测模块 50 3.3.3 直线电机控制模块 50-51 3.3.4 串口通信 51-52 3.3.5 A/D模块 52-54 3.4 本章小结 54-55 第4章 高频激振台控制系统软件设计 55-66 4.1 软件开发环境及总体软件结构 55-57 4.1.1 软件开发环境 55 4.1.2 总体软件结构 55-57 4.2 伺服电机控制软件实现 57-62 4.2.1 事件管理模块 57-59 4.2.2 A/D模块 59-61 4.2.3 FLASH引导模块 61-62 4.3 步进直线电机控制软件实现 62-65 4.3.1 跟踪控制模块 62-64 4.3.2 非线性补偿模块 64-65 4.4 本章小结 65-66 第5章 控制器频率与幅值控制实验 66-80 5.1 实验系统 66-70 5.2 控制器频率控制试验 70-76 5.3 控制器幅值控制实验 76-79 5.4 本章小结 79-80 第6章 总结与展望 80-82 6.1 结论 80-81 6.2 展望 81-82 附录 1 (控制模块原理图) 82-83 附录 2 (交流伺服电机控制主程序) 83-86 参考文献 86-89 致谢 89-90 攻读学位期间参加的科研项目和成果 90
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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 声学工程 > 振动、噪声及其控制 > 噪声发生器与振动发生器 > 振动发生器、振动台及其分析
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