基于DSP的作动器伺服加载控制系统的研究

摘要

伺服加载又称负载模拟器，主要指在实验室条件下模拟飞行器在飞行过程中受到的气动载荷。随着国防工业的发展，需要研发各种新型的高尖端飞行器，这就需要伺服加载控制技术积极地参与到研发和生产中。我国的航空制造业正在发展，对飞机部件的试验设备需求越来越多，因此，进行伺服加载控制研究显得很迫切。
　　本文以作动器为对象，开展了作动器伺服加载控制系统的研究。在深入了解其工作原理及构成的基础上建立了伺服控制系统的数学模型，并用MATLAB的Simulink对建立的数学模型进行了仿真验证。
　　构建了以美国TI公司的DSP(TMS320LF2407)作为核心的伺服加载控制系统。该控制系统能够实现作动器控制系统的力和位移传感器信号的采集和数据处理，并通过RS-232接口与PC机实现通信。在控制方法上，采用模糊PID控制，可以在线修正PID参数，系统响应速度快，稳定性好，超调量较小。上位机使用LABVIEW软件编程，能够实现力及位移数值的读取与保存，并绘制出力-位移变化曲线。
　　完成了以TMS320LF2407为核心的控制系统的硬件电路设计及软件编程，以LABVIEW为平台的上位机软件设计。并完成了系统实验室调试，实验结果验证了该方法的可行性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的研究目的及意义

1．2 课题的难点

1．3 国内外的发展状况

1．3．1 国外的发展状况

1．3．2 国内的发展状况

1．4 作动器伺服加载系统结构

1．5 本文主要研究内容

2 作动器数学模型

2．1 电液伺服阀

2．1．1 电液伺服阀工作原理

2．1．2 电液伺服阀的组成

2．1．3 电液伺服阀的数学模型

2．2 作动筒

2．2．1 作动筒数学模型

2．3 作动器数学模型

2．3．1 作动器工作参数确定

3．伺服加载控制算法设计

3．1 控制算法建立

3．2 PID控制算法

3．3 模糊控制

3．3．1 模糊控制器结构

3．3．2 模糊控制器设计

3．4 模糊PID控制器

3．5 控制算法仿真

4 伺服加载控制系统硬件设计

4．1 作动器伺服加载控制系统结构

4．2 系统硬件设计

4．2．1 DSP开发系统结构

4．2．2 TMS320LF2407结构

4．2．3 D／A转换接口电路设计

4．2．4 串行通信接口

4．2．5 键盘接口电路

4．2．6 LCD显示电路设计

4．2．7 位移传感器选择

4．2．8 力传感器选择

4．2．9 传感器信号调理电路设计

4．3 本章小结

5 系统软件设计

5．1 基于TMS320LF2407的软件设计

5．1．1 主程序模块设计

5．1．2 D／A模块设计

5．1．3 A／D模块设计

5．1．4 LCD模块设计

5．1．5 模糊PID模块设计

5．2 基于LABVIEW的上位机软件设计

6 系统调试及实验

6．1 实验平台搭建

6．1．1 位移传感器选择

6．1．2 力传感器选择

6．1．3 位移及力传感器信号调理

6．1．4 实验平台

6．2 软件调试实验

7 总结与展望

7．1 总结

7．2 不足与展望

致谢

参考文献

在校期间发表论文