AB羅克韋爾PLC1734-TBS

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一種用基于FPGA的DSP技術來設計電液伺服系統(tǒng)控制器的方法。該方法克服了傳統(tǒng)伺服控制器的一些不足，可將許多復雜的實時控制算法硬件化實現，并根據控制效果的優(yōu)劣調整控制算法，從而提高了控制器的控制效果、運算速度和可靠性。使用該方法，設計者不必十分了解FPGA（可編程邏輯門陣列）和VHDL（硬件描述語言），在Matlab中便可設計出需要的伺服控制器。

1現代DSP技術概述

近幾年來，應用數字信號處理技術設計的數字控制器被越來越多地應用到電液伺服系統(tǒng)中。在過去很長的一段時間里，以美國TI公司TMS320系列為代表的DSP處理器幾乎是數字信號處理應用系統(tǒng)的選擇。但面對當今迅速變化的DSP應用市場，其硬件結構的不可變性，早已顯得力不從心?；贔PGA的現代DSP技術是用FPGA等可編程門陣列實現數字信號處理算法，它是一種面向對象的DSP系統(tǒng)，用戶可根據需要來定制和配置自己的DSP系統(tǒng)。但是，應用FPGA開發(fā)DSP系統(tǒng)專業(yè)性強，使其應用受到很大限制。目前，在利用FPGA進行DSP系統(tǒng)的開發(fā)應用上，已有了全新的設計工具和設計流程，世界兩大FPGA生產廠商Xilinx公司和Altera公司都相繼推出了自己的DSP解決方案。DSPBuilder就是Altera公司推出的一個面向DSP開發(fā)的系統(tǒng)級工具。MathsWork公司Matlab是功能強大的數學分析工具。Simulink是Matlab的一個工具箱，用于圖形化建模仿真。DSPBuilder作為Simulink中的一個工具箱，使得用FPGA設計DSP系統(tǒng)可以通過Simulink的圖形化界面進行。DSPBuilder中的基本模塊是以算法級的描述出現的，易于用戶從系統(tǒng)或者算法級進行理解，甚至不需要十分了解FPGA本身和硬件描述語言。這為傳統(tǒng)控制系統(tǒng)領域的工程師開發(fā)基于FPGA的可靠控制系統(tǒng)芯片自頂向下的算法級設計提供了便利的條件。

控制元件可以是液壓控制閥或液壓伺服型變量泵等，執(zhí)行元件可以是液壓缸或液壓馬達等。筆者結合文獻［5］帶鋼卷取電液伺服系統(tǒng)中電液伺服閥及液壓缸的參數，研究如何使用Matlab及DSPBuilder來設計電液伺服系統(tǒng)控制器。

采用TR2h7/20EF型動圈雙級滑閥式位置反饋式電液伺服閥，其主要參數為：額定電流ΔiR=013A;供油壓力ps=415MPa;額定流量qR=015×10-3m3/s;零位泄漏流量qc=813×10-6m3/s;顫振電流幅值和頻率分別為25mA和50Hz。由實驗可得出伺服閥固有頻率ωsv=112rad/s，阻尼比ξsv=0.6。

控制系統(tǒng)結構設計

伺服控制器設計可以從與硬件*無關的系統(tǒng)級開始，首先利用Matlab強大的系統(tǒng)設計、分析能力和DSPBuilder提供的模塊完成控制系統(tǒng)的結構設計。本文控制器采用位置式PID控制器，在Simulink搭建如圖2所示的模型。

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公司宗旨： “以專業(yè)技術比質量、以精英團隊比服務、以海量采購比價格、以客戶口碑比信譽。

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