基于DSP的同步碎石封层设备控制系统研究

论文摘要

同步碎石封层技术是将碎石和粘结材料(改性沥青或乳化沥青)同步铺洒(撒)在路面上,通过及时碾压和通车自然碾压形成单层沥青碎石磨耗层。同步碎石封层设备是实现同步碎石封层技术的核心。本文综合分析了国内外同步碎石封层设备的研究现状、发展趋势及先进技术,根据同步碎石封层设备的施工要求、结构特点和作业环境,确定了同步碎石封层设备控制系统的具体功能和组成,分析了洒布量控制原理,提出了以DSP TMS320LF2407为控制核心的控制系统组成方案。采用模块化设计完成硬件电路,如测速电路、测温电路、PWM波输出电路等;制定了符合设备工作要求的软件系统控制策略,建立了转速调节的数字PID模型;设计逻辑转换矩阵解决了系统工作时复杂的逻辑转换问题。在CCS软件开发环境下,采用C语言与汇编语言混合编程并调试通过。建立了控制系统的数学模型,分析了控制系统的特性,通过MATLAB仿真对PID参数进行了整定,从而改善了控制系统的稳定性,使控制器可以满足系统对控制精度的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 同步碎石封层技术简介
• 1.2 同步碎石封层技术国内外现状
• 1.2.1 国外现状
• 1.2.2 国内现状
• 1.3 课题的提出
• 1.4 论文研究的主要内容
• 第二章 控制系统方案设计
• 2.1 控制系统的基本功能
• 2.2 控制系统的基本组成
• 2.2.1 微控制器
• 2.2.2 输入模块
• 2.2.3 输出模块
• 2.3 洒布控制算法设计
• 2.3.1 洒布控制原理
• 2.3.2 数字PID 算法
• 第三章 控制系统硬件电路设计
• 3.1 微控制器选择及其功能简介
• 3.1.1 微控制器的选择
• 3.1.2 TMS320LF2407A 功能简介
• 3.2 控制器输入模块设计
• 3.2.1 开关量输入模块设计
• 3.2.2 速度信号输入模块设计
• 3.2.3 温度信号输入模块设计
• 3.3 输出模块设计
• 3.3.1 PWM 输出模块设计
• 3.3.2 开关量输出模块设计
• 3.4 其它模块设计
• 3.4.1 电源模块设计
• 3.4.2 系统复位电路模块设计
• 3.4.3 时钟电路模块设计
• 3.4.4 存储器接口电路模块设计
• 3.4.5 仿真器接口电路模块设计
• 第四章 控制系统软件设计
• 4.1 DSP 软件开发工具CCS2.0 简介
• 4.2 系统软件设计
• 4.2.1 主程序模块设计
• 4.2.2 作业流程控制模块设计
• 4.2.3 测速模块软件设计
• 4.2.4 测温模块软件设计
• 4.2.5 PWM 输出模块软件设计
• 第五章 控制系统调试与仿真
• 5.1 控制系统调试
• 5.2 仿真及结论
• 5.2.1 仿真的目的
• 5.2.2 控制系统数学模型的建立
• 5.2.3 负载的等效处理
• 5.2.4 系统传递函数参数确定
• 5.3 系统特性分析
• 5.4 PID 参数的整定
• 5.4.1 采样周期的确定
• 5.4.2 Simulink 简介
• 5.4.3 PID 参数的整定
• 5.4.4 结论
• 第六章 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢