文档介绍：基于DSP的数字化舵机系统软件设计与实现
摘要
本文主要介绍了一种基于数字信号处理器(DSP)的数字舵机控制器的软件程序设计方案。所选用的DSP为德州仪器公司的TMS320F2812,该DSP在电机控制应用上进行许多优化设计。相对于传统的采用单片机或其它微处理器的控制器,采用DSP可以使程序实际更简单,同时可以实现更复杂的算法。
本文主要讨论了DSP与有刷直流电机的之间的PID控制算法及软件实现,对数字舵机控制器的设计有较大的工程价值。
关键词:舵机控制器,DSP,有刷直流电机,PID控制
Software Design of Digital Servo Controller Based on DSP
Abstract
This paper presents a software design of Digital Servo Controller system. The DSP used in the design is TMS320F2812 produced by Texas Instrument (TITM) which has been greatly optimized for motor-control application. Compared with the traditional controller based on microcontroller or other microprocessor, using DSP can simplify the software design of the controller system, and realize plex algorithm.
This paper mainly discussed the algorithm of PID and its realizition between DSP and brushed DC motor, and supplies the reference for the design of Digital Servo Control system.
Key Words: Digital Servo Controller, DSP, BDC, PID
目录
1 引言 1
概述 1
课题研究背景 1
国内外相关技术的发展状况 1
2 舵机系统介绍 5
事件管理器 5
电机简介 7
电机的分类 8
有刷直流电机工作原理 9
电刷和换向器 9
基本驱动电路 10
速度控制 12
反馈机制 12
传感器反馈 13
3 部分硬件电路 15
光电编码器输入电路 15
功率放大电路 15
4 数字舵机系统软件程序设计 18
系统流程图 18
QEP编码模块 20
速度计算模块 24
BDC PWM产生模块 28
PID控制器模块 31
系统测试说明 34
5 附录 41
附录1:数字化舵机控制器软件设计主程序 41
6 总结 48
致谢 51
引言
概述
舵机是一种位置伺服的驱动器,适用于需要角度不断变化并可以保持的控制系统。模拟伺服系统存在很多缺陷,如控制线路体积大,限制了先进控制方法的运用,电路参数受环境影响大,可靠性差等,随着DSP性能的提高,全数字控制得以引入伺服控制器中。
大多数传统的火箭和导弹沿用液压伺服系统、气压伺服系统,这些伺服系统具有优良的动态性能和结构适应性,但系统结构复杂、体积重量大、成本高、实现技术难度大。随着电子技术的发展,电子元件集成度的提高,特别是新型电磁材料的研制成功和高性能电池的出现,各种新型电动伺服控制系统应运而生。电动舵机以其良好的可靠性、可维护性的特点,在战术导弹等领域内倍受人们的青睐,它正逐步代替液压舵机和气动舵机。
舵机控制器作为舵机系统的重要组件之一,其性能的好坏直接影响飞行状态的优劣。舵机控制器一般分为模拟控制器和数字控制器,而数字舵机控制器以其反应速度快,灵敏度高,无反应区小,动态特性好等特点,在航空航天等对舵机有着较高要求的情况下有着极强的竞争力。[6]
课题研究背景
舵机控制器作为舵机系统的重要组件之一,其性能的好坏直接影响飞行状态的优劣。舵机控制器一般分为模拟控制器和数字控制器,而数字舵机控制器以其反应速度快,灵敏度高,无反应区小,动态特性好等特点,在航空航天等对舵机有着较高要求的情况下有着极强的竞争力。
国内外相关技术的发展状况
现代战争对制导兵器的发展提出了全新的要求,导弹无疑是具备远程打击的