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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。

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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