基于DSP的计算机控制技术类课程实验平台的研究

摘要

本文研究了基于DSP的计算机控制技术类课程实验平台。学生可以完整的参与控制系统搭建的各个环节，包括对控制对象进行模型辨识、选择系统输入信号的类型、确定控制系统的结构、传递函数、选择控制算法等，并根据得到的不同控制效果，分析系统的性能，加深对各种控制方法适用范围及控制参数用途的理解。同时，对控制对象进行了模糊控制、Fuzzy-PID控制的Matlab的仿真，比较了几种不同控制方法对相同控制对象的控制效果。 本系统在硬件设计方面，采用TI公司生产的TMS320F2812 DSP芯片作为控制器，搭建了一个完整的测控系统，实现了对直流电机的转速采集和控制；同时，扩展了一些外围接口，为学生了解。DSP系统的功能、学习DSP系统的设计、调试提供了平台。软件设计方面，实验台部分软件采用C语言编写，在TI公司提供的集成开发环境CCS下进行开发；上位机部分，在Windows XP操作系统下，选用Visual Basic语言开发学生操作界面，并在Matlab下进行模糊控制算法的仿真。实验台和上位机通过串行通信接口实现实时通信。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1绪论

1.1选题背景及意义

1.2实验课程现状及发展趋势

1.3课题任务及本人工作

1.4本文主要内容及结构安排

2系统总体方案设计

2.1系统功能概述

2.2系统软硬件结构

2.2.1系统硬件结构

2.2.2系统软件结构

2.3系统设计方案

2.3.1电机选型

2.3.2信号采集方法

2.3.3调速方法及其原理

2.3.4电机数学模型

2.4系统控制方法研究

2.4.1 PID控制原理

2.4.2改进的PID控制算法

2.4.3模糊控制基本原理

2.4.4 Fuzzy-PID复合型控制器

3系统硬件方案设计

3.1 CPU介绍

3.1.1 DSP概述

3.1.2 DSP芯片基本结构

3.1.3 TMS320F2812介绍

3.1.4事件管理器模块(EV)功能介绍

3.1.5中断扩展模块介绍

3.2硬件系统设计注意事项

3.3转速信号采集部分

3.3.1光电传感器工作原理

3.3.2 EV捕捉单元工作原理

3.4 PWM信号及电机驱动电路

3.4.1 PWM波形产生

3.4.2电机驱动电路

3.5 D/A转换及电机驱动电路

3.6通信接口电路

3.6.1 RS232通信接口

3.6.2 eCAN通信接口

3.7电源和复位电路设计

3.8 JTAG接口

3.9硬件系统调试注意事项

4系统软件方案设计

4.1系统软件功能

4.1.1实验台软件功能

4.1.2上位机软件功能

4.2实验台软件设计

4.2.1实验台软件设计概述

4.2.2通信模块

4.2.3数据采集及计算模块

4.2.4转速PID控制模块

4.2.5 PWM信号产生模块

4.2.6 DA转换模块

4.3上位机软件设计

5控制效果分析

5.1 PID控制器设计

5.1.1普通PID控制算法

5.1.2改进的PID算法及控制分析

5.1.3 PID参数的整定

5.2 Fuzzy-PID控制器设计

5.2.1模糊控制器组成及结构

5.2.2 Fuzzy-PID控制器设计及仿真

6系统可靠性设计

6.1系统的干扰源

6.2系统可靠性设计

6.2.1系统硬件的可靠性设计

6.2.2系统软件的可靠性设计

结论

参考文献