基于FPGA的DSP技术实现伺服控制器的应用方案与设

作者:摩纳哥城赌场 发布时间:2020-12-15 05:27

  随着电液伺服控制理论的发展,很多先进的控制策略被应用于电液伺服控制领域中。如:文献[1]阐述了基本运算为不完全微分伺服系统的特点进行了仿线]研究了基于RBFNN的PID控制在电液位置伺服系统中的应用。文献[3]对电液位置伺服系统采用滑模变结构控制,用最优控制理论设计滑模平面,均取得了良好效果。但大量文献均是理论与仿真研究,大多的工业应用仍然以实现PID控制算法为主,主要原因是实现这些先进的控制算法的方法目前都是由负责控制的下位机用程序实现的,而

  介绍了一种用基于FPGADSP技术来设计电液伺服系统控制器的方法。该方法克服了传统伺服控制器的一些不足,可将许多复杂的实时控制算法硬件化实现,并根据控制效果的优劣调整控制算法,从而提高了控制器的控制效果、运算速度和可靠性。使用该方法,设计者不必十分了解FPGA(可编程逻辑门阵列)和VHDL(硬件描述语言),在Matlab中便可设计出需要的伺服控制器。

  近几年来,应用数字信号处理技术设计的数字控制器被越来越多地应用到电液伺服系统中。在过去很长的一段时间里,以美国公司TMS320系列为代表的DSP处理器几乎是数字信号处理应用系统的唯一选择。但面对当今迅速变化的DSP应用市场,其硬件结构的不可变性,早已显得力不从心。基于FPGA的现代DSP技术是用FPGA等可编程门阵列实现数字信号处理算法,它是一种面向对象的DSP系统,用户可根据需要来定制和配置自己的DSP系统。但是,应用FPGA开发DSP系统专业性强,使其应用受到很大限制。目前,在利用FPGA进行DSP系统的开发应用上,已有了全新的设计工具和设计流程,世界两大FPGA生产厂商Xilinx公司和Altera公司都相继推出了自己的DSP解决方案。DSPBuilder就是Altera公司推出的一个面向DSP开发的系统级工具。MathsWork公司Matlab是功能强大的数学分析工具。Simulink是Matlab的一个工具箱,用于图形化建模仿真。DSPBuilder作为Simulink中的一个工具箱,使得用FPGA设计DSP系统可以通过Simulink的图形化界面进行。DSPBuilder中的基本模块是以算法级的描述出现的,易于用户从系统或者算法级进行理解,甚至不需要十分了解FPGA本身和硬件描述语言。这为传统控制系统领域的工程师开发基于FPGA的可靠控制系统芯片自顶向下的算法级设计提供了便利的条件。

  电液伺服系统是将电气和液压两种控制方式结合起来组成的系统。典型的电液系统方框图如图1所示

  控制元件可以是液压控制阀或液压伺服型变量泵等,执行元件可以是液压缸或液压马达等。笔者结合文献[5]带钢卷取电液伺服系统中电液伺服阀及液压缸的参数,研究如何使用Matlab及DSPBuilder来设计电液伺服系统控制器。

  若液压油弹性模量βe=7×108Pa,惯性负载质量mt=2175×104kg,则液压缸-负载环节的固有频率为:

  由于该环节的粘性阻尼系数和涉及到的伺服阀流量-压力系数都较小,取ξh=012。则可得到液压缸-负载环节的传递函数为:

  伺服控制器设计可以从与硬件完全无关的系统级开始,首先利用Matlab强大的系统设计、分析能力和DSPBuilder提供的模块完成控制系统的结构设计。本文控制器采用位置式PID控制器,在Simulink搭建如图2所示的模型。

  控制输入端及反馈输入端均采用了16位精度。由于DSPBuilder中尚不支持浮点数运算,为了实现比例、积分、微分系数的精确可调,在这里PID系数采用了位数转换的方法,先将PID系数取成整型,先放大数据值到24位,而在并行加法器运算单元后用IO&Bus中的总线转换器单元对累加后的数据进行位数转换为16位,可表示1/256=010039整数倍的浮点数,实现FPGA中的浮点数运算。

  在本例中采用PD控制,取比例系数为1715,微分系数为4,相应地设置Kp=1715×256=4480,Kd=4×256=1024,得系统的闭环阶跃响应及正弦响应如图4、5所示。

  以FPGA的系统级设计工具DSPBuilder设计带钢卷取电液伺服系统控制器为例,介绍了现代DSP技术在电液伺服系统中的应用。该方法可以解决复杂控制算法在电液伺服系统实际应用中,分立元件的局限性,软件实现的实时性、可靠性等方面的矛盾。由于有了像DSPBuilder这样的系统级设计工具,设计是从与硬件完全无关的Matlab系统级仿真开始,因此便于传统控制领域的工程师迅速地将算法级的构思应用于控制系统设计中,从而可以将有限的精力专注于系统级算法的设计,而避免陷入重复繁琐的电路设计中去。可以预见,随着控制理论及电子技术的发展,该方法在未来的电液伺服控制系统设计中将会得到广泛应用。

  理解Verilog编码技巧掌握FPGA中状态机的写法掌握非重叠序列检测代器Verilog代码编写

  利用生物认证技术进行个人身份鉴定,取代传统的使用钥匙、身份证、密码等方法,可广泛应用于银行、机场、公....

  一般的雷达信号源实现主要有三种方式:第一种方式是采用DDS和MCU控制器件结合的方式;第二种是DDS....

  1. 技术架构概要 如图7-22所示,DSP系统从技术架构上涉及:投放平台、投放设置用户交互模块(setup UI)...

  FPGA的设计流程就是利用EDA开发软件和编程工具对FPGA芯片进行开发的过程。FPGA的开发流程一般如图...

  32 通道 E82.C32K 系列压电陶瓷控制器,具有 USB 通信接口,实现与上位机的实时通信。可....

  激励器是为发射机提供高精度、高稳定载波的器件。目前许多激励器的控制系统因其核心器件(如MCS-51)....

  上海润欣科技股份有限公司创研社 1.Verilog基础语法 1.1 可综合模块 以module为单元....

  上海润欣科技股份有限公司创研社 Verilog基础语法 1.1 可综合模块 以module为单元,具....

  随着全球工业自动化、智能化和人们生活水平的提高,电机在汽车、家用电器、电子音像、信息处理设备,以及工....

  随着微电子技术的迅猛发展,可编程逻辑器件从20世纪70年代发展至今,其结构、工艺、集成度、功能、速度....

  可编程逻辑控制(PLC)是一种基于计算机的紧凑的电子系统,它使用数字或者模拟输入/输出模块来控制机器....

  近日,紫光同创在接受天风证券调研时对外表示,公司FPGA产品已经应用于通信领域,主要应用场景有2G语....

  11 月 30 日上午消息,苹果的智能家居生态系统 HomeKit 在国内是不温不火的状态,但在国外....

  要求一个同时具备设计面积最小、运行频率最高是不现实的。更科学的设计目标应该是在满足设计时序要求(包括....

  安本天下呼叫通电梯管理系统由梯控设备、电梯运行信息检测设备、五方通话与视频监控、管理中心等四个大部分....

  推出低静态电流、两相双路输出同步降压型 DC/DC 控制器 LTC3858/-1。该器件在一个输出有....

  对新能源汽车而言,电池技术、电机技术、电机控制器技术被称为新能源汽车关键三电技术。在当前电池技术未能....

  随着机电液一体化技术的发展,电液比例控制技术的应用越来越广泛。电液比例控制系统范围较广,在液压传动与....

  日本三洋(SANYO)公司的POSCAP是“聚合物有机半导体固态电解电容器”的英文缩写。

  在一个10KV配电一次系统中,有两台1000KVA变压器并联运行。图1为该配电一次系统的原理图。

  LED驱动电源把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器,通常情况下:LED驱动电源....

  几年前,英特尔启动了“以数据为中心”的转型,这是一场自我革命的战役,而战役背后的六大秘密武器起到了关....

  单向散列函数是密码学中一种重要的工具,它可以将一个较长的位串映射成一个较短的位串,同时它的逆函数很难....

  FPGA(现场可编辑门阵列)作为赛灵思(Xilinx)的一项重要发明,以其可编程和灵活性著称。起初,....

  AVS视频编解码标准中的核心技术包括:帧内预测、1/4精度像素插值、特殊的帧间预测运动补偿、8×8整....

  特征 允许安全插入和移除电路板从带电的48V背板 工作电压从-10V到-80V 可编程浪涌电流 允许50mA反向漏极引脚...

  在Kintex-7 FPGA上搭建MicroBlaze软核,并由MicroBlaze配置PAL视频模....

  2021中国IC风云榜“年度新锐公司”征集现已启动!入围标准要求为营收过亿元的未上市、未进入IPO辅....

  可综合模块最终生成的bit文件会烧录进芯片运行,而仿真模块编译过后是在仿真软件(例如modelsim....

  FPGA(现场可编辑门阵列)作为赛灵思(Xilinx)的一项重要发明,以其可编程和灵活性著称。起初,....

  LTM4614 具 -40ºC 至 125ºC 的内部工作温度范围。该器件是 RoHS 兼容的,在电....

  近日,IC设计厂商联发科通过旗下立锜斥资8500万美元收购英特尔旗下Enpirion电源管理芯片产品....

  数字信号处理器(DSP)是数字信号处理理论与超大规模集成电路(VLSI)技术融合的结晶。目前DSP技....

  随着电力电子和计算机技术的发展,高性能的异步电动机调速系统得到了广泛的应用。而高性能的交流调速系统,....

  FPGA(现场可编辑门阵列)作为赛灵思(Xilinx)的一项重要发明,以其可编程和灵活性著称。起初,....

  2019年“国际研讨会”上,发表了两篇长论文,详细介绍了“自适应计算加速平台”ACAP的系统架构和技术细节。本文将...

  就μDSP的总线结构、流水线设计、特殊的指令系统、寻址方式、强大的控制部件和高速的运算单元等几个方面....

  根据建筑设计防火规范,不具备自然排烟措施的防烟条件的防烟楼梯间、消防电梯间前室和合用前室,应设置独立....

  2020年11月26日,EDA(电子设计自动化)智能软件和系统领先企业芯华章今日发布高性能多功能可编....

  基于TCP/IP通信服务的网络门禁系统的强大性能和使用上的便利是RS485和CANBUS等总线型的门....

  据报道,俄罗斯联邦工业和贸易部已竞标开发基于Elbrus VLIW架构的32核处理器。CPU将针对各....

  设置数据通信接口主要是考虑芯片还可以同外部CPU或网络构成更加复杂的测控系统。为了方便芯片的设计,节....

  大多数存储器接口都是源同步接口,从外部存储器器件传出的数据和时钟/ 选通脉冲是边沿对齐的。在 Vir....

  随着数字信号处理(DSP)技术的迅猛发展,以数字信号处理器及相关算法为技术的数字降噪声技术也不断出现....

  训练一个神经网络并移植到Lattice FPGA上,通常需要开发人员既要懂软件又要懂数字电路设计,是个不容易的事。好在...

  什么是暗硅效应 FPGA:解决暗硅效应的有效途径 使用FPGA的独特优势是什么 什么是Catapul...

  SPI-4.2(System Packet Interface)是 OIF(Optical Inte....

  TMS320F280049C 程序在仿真器仿真可以运行,但是断电重新上电就无法自动运行

  下文是配置的CMD文件: MEMORY { PAGE 0 : /* BEGIN is used for the boot to S...


摩纳哥城赌场
© 2013 北京格林吉能源科技有限公司.版权所有 冀ICP备15020429号-1