基于DSP的可编程比例控制放大器研究

论文摘要

数字式比例控制放大器的研究是当前电液比例控制技术的主要方向之一,具有重要的理论价值和广泛的工业应用前景。本论文综述了比例控制放大器的发展过程、现状和未来发展趋势,提出和实现了一种高性能、通用性好、可靠性强的基于DSP的可编程比例控制放大器的设计方案,并对此进行了实验研究。针对传统比例控制放大器的性能缺点及不足,基于DSP的可编程比例控制放大器以高性能的数字信号处理芯片为中央处理单元,运用软件取代部分硬件电路,采用PWM反接卸荷式功率放大级驱动比例电磁铁,增加了系统灵活性,提高了比例控制放大器的稳态及动态性能。论文分七部分介绍了课题的研究工作:第一章综述了比例控制放大器的发展过程、现状和未来发展趋势以及存在的问题,然后阐述了本硕士课题的选题意义、研究对象和研究内容。第二章提出了基于DSP的可编程比例控制放大器的总体方案。第三章选用了高性能数字信号处理芯片TMS320F2812作为CPU,完成了比例放大器的电源电路、功率放大级、时钟电路、A/D转换电路、测量放大电路、串行通讯电路和输入接口等电路的设计。第四章利用Code Composer Studio开发环境,完成了A/D采样程序、串行通讯程序、信号处理程序、数字PID算法程序等DSP控制程序和上位机人机接口界面程序的设计。第五章阐述了基于DSP的可编程比例控制放大器设计中所采用的抗干扰技术。第六章运用比例电磁铁,对基于DSP的可编程比例控制放大器进行了实验研究。第七章总结了基于DSP的可编程比例控制放大器的研究工作,并对今后的研究方向提出了建议和展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 电液比例技术的发展
• 1.2 比例控制放大器简介及其发展
• 1.2.1 比例控制放大器概述及其典型组成
• 1.2.2 比例控制放大器的分类
• 1.2.3 比例控制放大器的发展过程
• 1.2.4 比例控制放大器发展概况
• 1.2.5 比例控制放大器的发展方向
• 1.3 DSP技术简介
• 1.3.1 DSP技术的发展历程
• 1.3.2 DSP在流体传动与控制中的应用
• 1.4 选题意义
• 1.5 课题的研究对象
• 1.6 课题的研究内容
• 第二章 基于DSP的可编程比例控制放大器的总体方案研究
• 2.1 采用DSP作为可编程比例控制放大器的处理芯片
• 2.1.1 处理芯片选用原则
• 2.1.2 数字信号处理器（DSP）与通用微处理器（MPU）比较
• 2.1.3 采用DSP作为处理核心的优势及特点
• 2.2 基于DSP的可编程比例控制放大器的总体结构
• 2.3 基于DSP的可编程比例控制放大器的特点
• 2.3.1 信号的数字化控制
• 2.3.2 采用PWM反接卸荷式功率放大级
• 2.3.3 预调式参数设定
• 2.4 基于DSP的可编程比例控制放大器的工作原理
• 第三章 基于DSP的可编程比例控制放大器的硬件设计
• 3.1 放大器的DSP选型
• 3.2 基于DSP的可编程比例控制放大器硬件电路设计
• 3.2.1 模拟量输入接口电路
• 3.2.2 数字量输入接口电路
• 3.2.3 功率放大级电路
• 3.2.4 串行通信电路
• 3.2.5 测量放大电路
• 3.2.6 D/A转换电路
• 3.2.7 A/D转换电路
• 3.2.8 外部存储器扩展电路
• 3.2.9 DSP电源电路
• 第四章 基于DSP的可编程比例控制放大器的软件设计
• 4.1 软件开发环境简介
• 4.2 软件总体设计
• 4.3 DSP控制程序设计
• 4.3.1 系统初始化模块
• 4.3.2 A/D采样模块
• 4.3.3 信号处理模块
• 4.3.4 数字PID控制模块
• 4.3.5 串行通信模块
• 4.4 人机界面模块的程序设计
• 第五章 基于DSP的可编程比例控制放大器的抗干扰设计
• 5.1 硬件电路的抗干扰设计
• 5.2 印刷电路板的抗干扰设计
• 5.3 软件抗干扰设计
• 第六章 放大器的实验与分析
• 第七章 总结与展望
• 7.1 工作总结
• 7.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢