基于DSP的远程参数控制系统的研究与设计

论文摘要

振动台模拟试验是进行地震模拟或者道路模拟的重要手段。随着高科技及工业系统的发展,传统振动台模拟试验系统所采用的脱机控制方法遇到了一系列挑战性的问题。其主要表现在:系统越来越复杂、存在非线性、时变性和不确定性,从而对控制系统的各种性能要求越来越高。目前振动台模拟试验采用的是利用远程参数控制(RPC)技术来实现迭代控制,但这种控制方法存在着计算复杂、精度不高等固有的缺陷。本文在研究了远程参数控制技术的基础上,提出了一种基于LMS算法的自适应滤波器逆向控制的方法,可以较好的解决传统控制方法所存在的问题。其自适应滤波器的权系数可以通过自适应迭代程序不断迭代更新,从而可以提高控制精度和稳定性,因而可以得到广泛的应用。本文首先阐述了远程参数控制技术的原理及其基本特性,在对系统功能要求进行分析的基础上,设计了一种基于DSP的自适应控制系统。由于TMS320F2812芯片具有低成本、低功耗、高速度,实时性好等优点,所以选择该芯片作为整个系统的核心CPU。利用TMS320F2812作为CPU设计了控制器主板,同时引出了串口和开关量输入输出模块。利用CPLD、FIFO等技术和AD976A、DAC7625等芯片设计了A/D采集模块和D/A输出等模块。另外,本文研究了LMS算法,并在MATLAB下对此算法进行了软件仿真,得到了良好的仿真效果。同时在CCS2000开发环境下,运用C语言编写了DSP的软件程序,并在一个二阶系统上进行了试验,效果良好。系统的各部分设计完成后,对各部分进行了调试。从调试结果来看,系统工作可靠,控制精度高,操作方便,性能良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 本论文研究背景与意义
• 1.3 振动试验台控制理论的国内外研究现状
• 1.4 本论文的主要工作
• 第2章 基于LMS算法的远程参数控制技术
• 2.1 引言
• 2.2 LMS算法介绍
• 2.2.1 基本LMS算法
• 2.2.2 SA算法和ISA算法
• 2.2.3 归一化（NLMS）算法
• 2.2.4 MS-LMS算法
• 2.3 基于LMS自适应滤波器的逆向控制
• 2.3.1 自适应控制滤波器的设计
• 2.3.2 自适应辨识滤波器的设计
• 2.4 基于LMS自适应滤波器的逆向控制仿真
• 2.4.1 高阶系统的MATLAB仿真
• 2.4.2 实际二阶系统的MATLAB仿真
• 2.4.3 小结
• 第3章 远程参数控制系统的设计
• 3.1 引言
• 3.2 系统总体设计方案
• 3.2.1 上位机设计方案
• 3.2.2 下位机设计方案
• 3.3 系统硬件电路设计
• 3.3.1 DSP2812简介
• 3.3.1.1 时钟模块
• 3.3.1.2 定时器
• 3.3.1.3 外设扩展中断模块
• 3.3.1.4 多功能复用GPIO
• 3.3.1.5 串行通信接口
• 3.3.1.6 存储器
• 3.3.1.7 外部扩展接口
• 3.3.2 以DSP为CPU的主板
• 3.3.2.1 电源转换模块
• 3.3.2.2 DSP2812接口电路
• 3.3.2.3 共地模块
• 3.3.2.4 通信模块
• 3.3.3 A/D采样电路设计
• 3.3.3.1 模拟多路转换开关
• 3.3.3.2 A/D转换
• 3.3.3.3 FIFO简介
• 3.3.3.4 ispLSI1032E介绍
• 3.3.3.5 A/D转换电路设计原理
• 3.3.4 CPLD内部逻辑设计
• 3.3.4.1 A/D模块的地址分配
• 3.3.4.2 A/D模块时序控制
• 3.3.4.3 FIFO模块逻辑控制
• 3.3.5 D/A转换电路设计
• 3.3.5.1 D/A硬件电路
• 3.3.5.2 CPLD内部逻辑设计
• 3.3.6 抗干扰措施
• 3.3.6.1 ΔI噪声电流的产生和危害以及解决办法
• 3.3.6.2 减少电路板辐射噪声
• 3.3.6.3 印刷电路板的布线
• 3.4 系统软件设计
• 3.4.1 下位机软件总体介绍
• 3.4.2 定时器程序
• 3.4.3 D/A输出程序
• 第4章 系统调试
• 4.1 硬件调试
• 4.1.1 SCI串口通信电路调试
• 4.1.2 A/D数据采集卡电路调试
• 4.1.3 D/A转换电路调试
• 4.1.4 系统硬件电路图
• 4.2 软件调试
• 4.3 遇到的问题和解决方法
• 第5章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文