基于DSP及FPGA智能控制开放式伺服系统的研究.rar

随着工业技术的发展，伺服控制系统在卫星姿态控制、机器人、精密机床等工业技术中的应用越来越广泛，特别是交流伺服系统得到了迅速发展。对于全闭环的伺服系统由于其本身的半定制特性，其关键是外环调节的设计使整个伺服系统达到稳态和动态的响应要求；对于不带位置传感器的稀土永磁无刷直流电机作为伺服电机的伺服控制系统，由于本身的换向位置特性，则对其控制的关键依据是换向位置的准确检测。现代的伺服控制系统并不是单点的控制系统，而要求具备多机协同处理和远程控制的能力，则要求底层网络的建立与系统接入抗干扰的能力。 本文以全闭环的位置伺服控制系统为研究对象，着重从两个方面提出了系统的设计以及改进方法。一是针对全闭环系统的模型不确定性提出了基于RBF网络的位置环调节技术，分析了RBF网络的控制规则以及在线的自学习方法，以及基于DSP控制器的实现过程；另一个则是提出了LMS自适应噪声抵消的方法来实现无刷直流伺服电机换向位置信号的检测，改进采用端电压检测确定换向位置信号的方法，使其能在电机低速工作的时候仍能有效工作，不易出现失步现象。 由于数字信号处理技术的飞猛发展，利用功能强大的数字信号处理芯片设计的计算机控制系统代替微处理机以及微控制器，实现高速的控制和达到更快的系统响应速度成为可能。本文以TI公司的高速DSP芯片TMS320F2812为核心处理芯片与ALTERA公司的FPGA芯片协同工作构建系统的控制单元，并讨论了：FPGA的高速数字信号的处理的并行运算、流水线、折叠技术等设计方法，在频率与面积之间寻求最优值，并通过算法仿真以及功能和时序仿真对设计进行验证与调试。分析了RBF网络的控制方法，以及在线学习的方法，采用DSP实现系统在线学习和控制。系统的通讯接口则采用了DSP芯片集成的SCI串口以及eCAN接口，使系统作为单点可以连接到CAN总线网络，利于系统的扩展以及多机联合控制。最后讨论了本系统存在的问题以及改进的方法和控制系统集成的方案，提出了基于SOC的控制系统的方法。

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