基于DSP的单通道伺服控制器设计

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1、硕士学位论文基于DSP的单通道伺服控制器设计DESIGNOFSINGLECHANNELSERVOCONTROLLERBASEDONDSP罗中宝哈尔滨工业大学2010年6月国内图书分类号：TP391.9学校代码：10213国际图书分类号：629.7.08密级：公开工学硕士学位论文基于DSP的单通道伺服控制器设计硕士研究生：罗中宝导师：丛大成教授申请学位：工学硕士学科：机械电子工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2010年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP391.9U.D.C:629.7.08Dissertation

2、fortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNOFSINGLECHANNELSERVOCONTROLLERBASEDONDSPCandidate:LuoZhongbaoSupervisor:Prof.DaChengCongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechatronicEngineeringSchoolofMechatronicsAffiliation:EngineeringDateofDefence:June,2010Degree-Co

3、nferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要伺服控制器是电液伺服系统的重要组成部分，是完成各种伺服控制算法，实现电液伺服系统实时运动控制的关键。单通道伺服控制器是伺服控制器的一种，主要应用于单缸位置闭环系统中。现阶段，国内大多采用国外厂家生产的通用控制器来实现单缸的位置伺服闭环，该类控制器不但价格昂贵，而且还需根据自身实际应用环境，设计相应的调理电路。基于DSP的单通道伺服控制器既为单缸位置伺服控制提供了一个完整的解决方案，缩短了控制系统的开发周期，又继承了嵌入

4、式系统高性价比的特点，削减了控制系统的开发成本。鉴于以上优势，基于DSP的单通道伺服控制器在单缸位置闭环系统中具有非常广阔的应用前景。本文首先分析了单通道伺服控制器的整体功能及性能需求，并根据整体功能需求划分了控制器软、硬件平台的功能模块，最终细化出软、硬件各功能模块的功能及性能需求。然后，根据软、硬件各模块的功能及性能需求，设计了单通道伺服控制器的软、硬件平台。在硬件平台的设计阶段，详细探讨了如何在DSP28335片外扩展位移采集模块和伺服阀驱动模块，并为位移采集模块和伺服阀驱动模块设计了相应的调理电路及硬件驱动。在控制器的软件设计阶段，主要设

5、计了单通道伺服控制器与上位机之间的CAN通讯模块，并根据实际系统的需求，设计了单通道控制器的位置伺服闭环程序和人机交互界面。最后，通过实验验证了控制器的正确性，并阐述了单通道伺服控制器的比例增益对系统性能的影响。本文中采用了基于快速原型技术的DSP程序开发方案，我们首先在利用Simulink中的EmbededTargetforC2000DSP工具箱编写控制器的伺服闭环程序，然后通过Matlab中的Real-TimeWorkshop和TI的开发工具将Simulink模型转换成实时控制代码。最后通过CodeComposerStudio将实时控制代码下

6、载到单通道伺服控制器中。本论文研发的单通道伺服控制器可以完成4路传感器信号的采集、1路伺服阀的驱动、8路数字量输入和8路数字量输出。我们并为单通道控制器配备了CAN通讯模块和人机交互模块，用户仅需将上位机的CAN接口与控制器的CAN接口相连并在上位机安装人机交互软件，便可以实现控制参数的实时修改和位移反馈信号的实时监测。关键词：单通道伺服控制器；DSP；CAN通讯；快速控制原型-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractServo_Controllerplaysanimportantroleinelectro_hydraulicservo

7、system,whichisthekeyfactortorealizeservocontrolalgortihmandtoachivereal_timemotioncotrol.SingleChannelServoControllerisakindofSevo_Controllerusedinpositionclose_loopservosystem.Nowadays,GeneralControllerproducedbyforeigncompanyisoftenadapttoaccomplishsinglecylinderpositionclo

8、se_loopcontrol.Thiskindcontrollerisnotonlyexpensive,butalsoanalogreg