基于DSP的计算机网络直流电机转速PID控制系统–客户端开题报告

 2022-10-02 21:59:06

1. 研究目的与意义

随着DSP技术的迅速发展,DSP芯片的性能不断提高,并被广泛应用于控制、通信、图像处理等各个领域。TMS320F2812是TI公司推出的高性能32位定点数字信号处理器,它专为数字控制设计,片上集成了丰富的外设资源,如脉宽调制模块、正交编码脉冲电路等,十分适合用作直流电机控制系统的开发。

直流电机转速控制系统设计是现代工厂机电控制的一个重要课题,本课题旨在通过DSP数字信号处理器建立一个直流电机转速网络PID控制系统,让客户端通过DSP实验装置对直流电机转速加以PID控制。以达到较好的控制精度。本课题加入DSP2812数字信号处理器实验装置以实现控制系统的小型化。直流电机的转速控制系统通过改变TMS320F2812产生的脉宽调制PWM波的占空比进行电机调速,速度检测则使用正交编码脉冲电路捕捉光电编码器的两相脉冲计算获得。

2. 课题关键问题和重难点

本次毕业设计所采用的DPS芯片是美国德州仪器公司(TI)所生产的TMS320F2812处理器芯片。TI公司的TMS320F2812 型DSP数字信号处理器,作为电机控制系列专用的高端产品,在实现电机控制时能充分利用其高精度处理器的优势,更好的发挥电机良好的控制特性,降低了系统成本。它具有较高的数字信号处理和控制功能,在数字控制领域拥有广阔的应用前景。本次设计需要了解TMS320F2812芯片内部功能模块以及各个功能模块的基本原理。结合控制领域的应用详细了解各功能模块的使用。并运用CCS编译工具,利用VC++语言和VC语言进行编程。并以东南大学《计算机控制技术实验》的内容为基础,主要研究基于数字信号处理器TMS320F2812的小型网络计算机直流电机转数PID网络控制系统。围绕此核心。主要内容有:

1. 学习研究DSP TMS320F2812的基本架构、工作方式;

2. 课题以DSP控制直流电机实验装置为硬件平台,开发设计一个基于DSP的计算机小型网络直流电机转速PID控制系统。要求系统能对电机对象进行PID控制;

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3. 国内外研究现状(文献综述)

长期以来,直流电动机因其具有调节转速比较灵活,方法简单,易于大范围内平滑调速,控制性能好等特点,一直在传动领域占有统治地位。如今,自动化控制系统己经在各行各业得到了广泛的应用和发展,而直流电机调速控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。目前,对于直流电机调速系统的研究和使用,绝大多数情况下使用单片机、DSP、CPLD/FPGA、PLC以及ARM等。但是单片机的集成度小,后期系统增加设置会带来额外费用,而CPLD/FPGA和PLC从电机控制效果及发展前景来看都不是很有优势。

随着DSP技术的迅速发展,DSP芯片被广泛应用于各个领域。DSP构成的电机控制系统具有较高的精度和速度,而且存储量大,具有逻辑控制功能和各种中断处理能力,丰富的数字输入输出口、通信口、专用电机控制PWM输出口,各种控制硬件都集成在同一芯片中。因此,电机的DSP控制将会是今后电机控制的发展趋势,基于DSP的直流电机转速调节系统的研究具有十分重要的现实意义。

随着世界进入21世纪,计算机技术的发展日新月异。计算机在生活和科研等各个领域所发挥的作用越来越大。特别是近几年来,超大规模集成电路技术有了飞跃的发展。各种各样的数字处理芯片纷纷出现。这其中数字信号处理芯片尤为突出。传统的信号处理或控制系统采用模拟技术进行设计和分析,处理设备和控制器采用模拟器件例如电阻、电容和运算放大器等来实现。自20世纪60年代以来,数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)日渐成为一项成熟的技术,并在多项应用领域逐渐替代了传统模拟信号处理系统。与模拟信号处理系统相比,数字信号处理技术及设备具有灵活、精确、抗干扰能力强、设备尺寸小、速度快、性能稳定和易于升级等优点。

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4. 研究方案

基于DSP的计算机网络直流电机转速PID控制系统--客户端的设计根据假定的条件和实际要求,确定主要的研究内容:硬件设计(控制模块和运行模块)、直流电机单元电路设计、程序设计、数字PID及其算法的改进。课题拟以DSP控制直流电机实验装置为硬件平台,开发设计一个基于DSP的计算机小型网络直流电机转速PID控制系统。要求系统能对电机对象进行PID控制,并且客户端通过DSP实验装置对电机实验装置对象进行控制,客户端需显示电机对象的工作状态;从而达到客户端能通过DSP实验装置对直流电机对象进行有效的控制,控制精度小于正负2转。超调小于3%。

5. 工作计划

第一周  查阅资料,阅读文献

第二周  查阅资料,阅读文献

第三周  熟悉相关软件的使用方法。

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