基于DSP和FPGA的电液伺服控制器的设计.pdf

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1、2012年9月机床与液压Sep．2012第40卷第18期MACHINETOOL&HYDRAUUCSVo1．40No．18DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．18．035基于DSP和FPGA的电液伺服控制器的设计杨韧，任德志，徐莉萍(河南科技大学机电工程学院，河南洛阳471003)摘要：在分析液压伺服系统特点的基础上，设计了以TI公司的DSP芯片TMS320F2812PGFA作为主控制芯片、采用FPGA进行逻辑时序控制的电液伺服控制器。介绍了该伺服控制器的硬件组成和软

2、件结构，并通过实验验证了控制器具有良好的稳态精度和动态特性。关键词：电液伺服控制器；DSP；FPGA中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)18—112—3DesignofElectrohydraulicServoControllerBasedonDSPandFPGAYANGRen。RENDezhi．XULiping(HenanUniversityofScience&Technology，LuoyangHenan471003，China)Abstract：Bas

3、edonanalyzingcharacteristicsofhydraulicservocontrolsystem，anewelectroh)rdranlicservocontrollerwasde．signedbyusingTMS320F2812asthemaincontrolchipandadoptingFPGAtorealizethelogicalsequencecontro1．Thehardwarecon．stitutionandsoftwarearchitectureoftheservo

4、controllerwereintroduced．Byexperiments，itisshownthatthecontrollerhasgoodsteady—stateaccuracyanddynamicperformances．Keywords：Electmhydraulieservocontroller；DSP；FPGA由于电液控制系统响应速度快、输出功率大、控RS232／RS485)。制精度高，因而在许多领域都得到了广泛的应用。随着电子技术、信息技术的飞速发展，原有的功能简单、控制对象单一的

5、电液控制器已不能满足现代工业的需要。作者设计的控制器采用DSP芯片TMS320F2812处理各任务，用可编程数字逻辑器件EPM1270T144C5集成大部分外围数字器件，实现了LCD的显示驱动、数字信号的计数处理，提供了RS485／RS232接口和PROFIBUS—DP接口，适应信息时代工业自动化系统的网络化发展趋势。1总体结构设计DSP不仅具有运算速度快的特点，而且集成了丰图1电液伺服控制系统方案图富的片内外设资源，能够为控制器完成高速、高精度2电液伺服控制器硬件电路设计的伺服控制创造有利条件，

6、为控制器实现各种复杂功2．1DSP和FPGA外围电路设计能提供硬件支持。为了能够采集编码器信号、解决高2．1．1D／A转换和运放电路设计速CPU与低速HMI的匹配问题和实现灵活的硬件编数模转换器选用AD公式生产的双通道l6位程，利用FPGA的硬件可编程功能，减少了外围器件DAC芯片DAC8534。芯片内部结构包括CMOS逻辑的数量，简化了电路设计。控制器的总体硬件方案如单元、薄片电阻单元、双极MOS线性单元。图2中图1所示。可以看出：控制器的核心采用的是高速数DAC8534左侧信号都来自于FPGA

7、芯片内的接口电字信号处理的DSP；检测反馈接口的输入信号主要有路。其工作过程是：当DSP对FPGA中的D／A接口传感器模拟信号和数字信号；总线通讯包括工业现场进行相应操作时，外来数据在时钟SCLK的同步下输入到DAC8534，一旦通道使能信号有效，输入芯片总线(如Profibus、CAN)和工业通讯接口(如收稿日期：2011一l0—09作者简介：杨韧(1986一)，男，硕士研究生，研究方向为电液控制自动化。E—mail：yangren2000@163．com。第18期杨韧等：基于DSP和FPGA的

8、电液伺服控制器的设计·113·的数据立刻进入相应的D／A数据转换寄存器中，同电压，经过一个运算放大之后分别去驱动相应的伺服时启动相应的转换器，在芯片输出端得到相应的输出驱动器。●．4VDDVREF+3．-，—工一—_L士12AVDDVREF5—．一—T：一置。．’SYNC。．1ok0l～．V、15丽VOD●7一⋯，，nlI卜于LDACVOC10>SCLKVOBZ；。———一l＼^^^-DINJ_V0A——I，r6As47rHAI‘knll⋯，P．1广L卫A0GND亘_]图2D／A转