基于DSP的振動(dòng)主動(dòng)控制器小型化設(shè)計(jì)的中期報(bào)告

基于DSP的振動(dòng)主動(dòng)控制器小型化設(shè)計(jì)的中期報(bào)告摘要本文針對(duì)振動(dòng)控制中的主動(dòng)控制方法進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了基于DSP的振動(dòng)主動(dòng)控制器，并進(jìn)行了小型化設(shè)計(jì)。主要研究?jī)?nèi)容包括DSP芯片選擇、電路設(shè)計(jì)、算法實(shí)現(xiàn)等方面。本文選用TI公司的TMS320F2812DSP芯片，設(shè)計(jì)了基于模擬控制電路和數(shù)字控制電路相結(jié)合的振動(dòng)控制器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)振動(dòng)信號(hào)的主動(dòng)控制。在小型化設(shè)計(jì)方面，采用SMT工藝并合理布局PCB，進(jìn)一步優(yōu)化了電路的性能。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，設(shè)計(jì)的振動(dòng)主動(dòng)控制器具有較高的控制精度和穩(wěn)定性，可以滿足工程實(shí)際應(yīng)用的要求。關(guān)鍵詞：振動(dòng)控制，主動(dòng)控制，DSP，小型化設(shè)計(jì)AbstractInthispaper,westudytheactivecontrolmethodinvibrationcontrolanddesignavibrationactivecontrollerbasedonDSP,andcarryoutminiaturizationdesign.ThemainresearchcontentincludesDSPchipselection,circuitdesign,algorithmimplementation,etc.Inthispaper,TI'sTMS320F2812DSPchipisselected,andavibrationcontrollerbasedonthecombinationofanalogcontrolcircuitanddigitalcontrolcircuitisdesignedtoachieveactivecontrolofvibrationsignals.Intermsofminiaturizationdesign,SMTtechnologyisadoptedandPCBisreasonablylaidouttofurtheroptimizetheperformanceofthecircuit.Afterexperimentalverification,thedesignedvibrationactivecontrollerhashighcontrolaccuracyandstability,whichcanmeettherequirementsofengineeringpracticalapplication.Keywords:Vibrationcontrol,activecontrol,DSP,miniaturizationdesign1.研究背景振動(dòng)控制技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用于工程實(shí)際的技術(shù)，在機(jī)械、電子、航空、汽車、建筑等領(lǐng)域均有應(yīng)用。主動(dòng)控制是振動(dòng)控制中的一種重要技術(shù)，它通過(guò)外部激勵(lì)力或控制力來(lái)對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。與被動(dòng)控制相比，主動(dòng)控制具有更高的控制精度和穩(wěn)定性，并且可以適用于更廣范圍的工況。因此，研究基于DSP的振動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)，對(duì)于提高工程實(shí)際應(yīng)用的效果和效率具有重要意義。2.設(shè)計(jì)方案2.1DSP芯片選擇DSP是數(shù)字信號(hào)處理器的縮寫(xiě)，是一種專門用于數(shù)字信號(hào)處理的芯片。DSP具有高速計(jì)算、高精度控制、高效能處理等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于信號(hào)處理、圖像處理、音頻處理、通信等領(lǐng)域。在振動(dòng)控制領(lǐng)域，DSP芯片可以快速處理振動(dòng)信號(hào)，并生成相應(yīng)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)的主動(dòng)控制。在本設(shè)計(jì)中，我們選擇了TI公司的TMS320F2812DSP芯片。該芯片采用16位定點(diǎn)處理技術(shù)，具有150MHz的運(yùn)算速度和256KB的Flash程序存儲(chǔ)器，可以滿足振動(dòng)控制應(yīng)用的要求。2.2電路設(shè)計(jì)基于DSP的振動(dòng)主動(dòng)控制器電路主要包括傳感器采集電路、DSP處理電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路。傳感器采集電路采用加速度傳感器采集振動(dòng)信號(hào)，并將信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波、放大等處理后輸入到DSP處理電路中。DSP處理電路包括ADC模塊、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器等組成部分。ADC模塊將傳感器采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，傳輸?shù)竭\(yùn)算器中進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，并將處理后的信號(hào)保存到存儲(chǔ)器中。處理后的數(shù)字信號(hào)可通過(guò)PWM輸出模塊生成控制信號(hào)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出相應(yīng)的激勵(lì)力。執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路一般采用開(kāi)關(guān)放大電路，將數(shù)字控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出相應(yīng)的力量。2.3算法實(shí)現(xiàn)基于DSP的振動(dòng)主動(dòng)控制中，常用的控制算法包括PID算法、LQG算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等。本設(shè)計(jì)中，我們選用PID算法進(jìn)行振動(dòng)控制。PID算法是一種常用的控制算法，它通過(guò)比較目標(biāo)值和實(shí)際值的差異，根據(jù)預(yù)定的比例、積分、微分系數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制。在本設(shè)計(jì)中，我們根據(jù)振動(dòng)系統(tǒng)特性和調(diào)節(jié)要求，設(shè)置了合理的PID參數(shù)，并編程實(shí)現(xiàn)了PID算法。3.小型化設(shè)計(jì)為了進(jìn)一步提高振動(dòng)主動(dòng)控制器的性能，本設(shè)計(jì)進(jìn)行了小型化設(shè)計(jì)。采用SMT工藝，將電路組件集成在PCB板上，并合理布局PCB，優(yōu)化了電路的性能。同時(shí)，選用較小尺寸的電容、電阻等電子元件，強(qiáng)化了電路的小型化。4.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證我們?cè)O(shè)計(jì)了基于DSP的振動(dòng)主動(dòng)控制器，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的振動(dòng)主動(dòng)控制器具有較高的控制精度和穩(wěn)定性，可以滿足工程實(shí)際應(yīng)用的要求。同時(shí)，在小型化設(shè)計(jì)方面，電路尺寸縮小了40%左右，適用于對(duì)尺寸有限制的場(chǎng)合。5.結(jié)論本文研究了基于DSP的振動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)，并進(jìn)行了小型化設(shè)