DSP控制伺服系统

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1、HarbinEngineeringUniversity内容提要HarbinEngineeringUniversity转台伺服控制系统被广泛应用在航空、航海、数控、机器人、火炮、电动机车等领域。比如对被控对象的位置、转速、转向的控制；对雷达、导弹、火炮的方位角与俯仰角控制；对舰船、卫星中的执行机构的仿真试验；模拟各种船体的偏航、俯仰、横滚等姿态。现代化生产中对质量和效益的要求，使科学和技术的水平不断得以提高，同时伺服系统在当今社会中生产和生活以及国防建设等领域都起着十分重要的作用。1.选题的背景、意义以及主要工作Harbi

2、nEngineeringUniversity1.分析了转台伺服控制系统的原理及特点，提出总体设计方案，并对转台伺服系统建模，通过仿真验证方案的正确性；2.实现了DSP对直流力矩电机的位置控制，制作了DSP四层电路板和电机驱动电路板，同时将模糊PID控制算法应用于系统中，完成系统的硬件以及软件设计；3.完成了Linux操作系统中bootloader在s3c2440平台上的移植、内核以及文件系统的移植；实现DSP和s3c2440之间的通信；4.采用Qt编程技术实现图形用户接口，设计出友好的人机交互界面；HarbinEngin

3、eeringUniversity2.转台伺服系统总体方案设计转台伺服控制系统的原理框图：HarbinEngineeringUniversity转台控制系统主要包括两个功能模块：系统控制模块和电机驱动模块。通过检测传感器采集电机驱动模块中的信号量，将其传给控制系统模块完成解算，并与实际的给定值做比较，得到偏差值，在系统控制模块中实现控制算法，得到一个输出量，并将它传给电机驱动模块，这样就实现了对转台伺服系统的闭环控制。HarbinEngineeringUniversity2.1系统硬件平台设计方案系统的硬件类型选用了基于D

4、SP控制器的伺服控制系统。DSP控制器也叫数字信号处理器，其中2000系列的DSP是专门针对工业控制领域而生产的，常用的有TMS320F2811、TMS320F2812等。这类系列的DSP自身已经集成了很多伺服系统中常用的功能模块，比如CAN总线控制器、QEP电路、PWM电路、AD转换器等，给设计伺服系统带来了很大的方便。并且DSP是32位的处理器，精度高，运算速度快，实现先进复杂的控制算法，目前在伺服控制领域应用非常广泛。通过上述的分析，硬件平台采用了TMS320F2812DSP作为核心控制器来实现对转台伺服系统的控制

5、。HarbinEngineeringUniversity2.2系统软件平台的设计方案软件的设计方案主要将软件部分分为两个部分：DSP控制软件部分和DSP与上位机数据通信软件部分。DSP控制软件部分主要是完成转台信息量的实时采集、解算，实现控制算法。DSP与上位机数据通信软件部分的软件包括DSP与上位机之间的数据传输和上位机中图形界面的开发。DSP与上位机的数据通信软件部分负责任务的管理和实现，同时完成系统性能的检测、实验数据的记录和分析，以及与操作人员的人机交互。HarbinEngineeringUniversity3.

6、转台伺服系统控制算法的研究与实现在工程应用领域中主要使用PID控制算法原理不复杂、易于编程、性能稳定、依靠经验就能调整参数同时不需要精确的系统模型等。系统中虽然建立了数学模型，但伺服随动系统往往是受未知干扰量的非线性系统,传统的PID控制需要工作人员在线实验得到的三个参数，但对于系统本身的参数都会发生变化的条件下，调整好的参数就不能满足系统的性能要求。而模糊控制策略可以控制系统的超调量，适用于时变和非线性系统，可以在线调整系统的参数。HarbinEngineeringUniversity以上分析了模糊和PID控制方法各自

7、的优缺点，为此将模糊和PID结合，扬长避短，经过了理论分析，并应用在实际系统中，验证了模糊PID控制算法优于传统PID。系统中模糊控制器的输入量为电机位置的偏差e和偏差变化率ec,输出量为PID控制的Kp、Ki、Kd参数。模糊PID控制器实现了Kp、Ki、Kd三个参数的在线调整。将调整后的参数值赋给DSP的比较寄存器，改变了电机的输入电压，这样就实现了对电机位置的控制。HarbinEngineeringUniversityHarbinEngineeringUniversityHarbinEngineeringUniver

8、sityHarbinEngineeringUniversityHarbinEngineeringUniversityHarbinEngineeringUniversityHarbinEngineeringUniversityHarbinEngineeringUniversityHarbinEngineeringUni