AB羅克韋爾PLC1746-HT

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一種用基于FPGA的DSP技術(shù)來設(shè)計(jì)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(fù)雜的實(shí)時(shí)控制算法硬件化實(shí)現(xiàn)，并根據(jù)控制效果的優(yōu)劣調(diào)整控制算法，從而提高了控制器的控制效果、運(yùn)算速度和可靠性。使用該方法，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)出需要的伺服控制器。

1現(xiàn)代DSP技術(shù)概述

近幾年來，應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)設(shè)計(jì)的數(shù)字控制器被越來越多地應(yīng)用到電液伺服系統(tǒng)中。在過去很長的一段時(shí)間里，以美國TI公司TMS320系列為代表的DSP處理器幾乎是數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用系統(tǒng)的選擇。但面對當(dāng)今迅速變化的DSP應(yīng)用市場，其硬件結(jié)構(gòu)的不可變性，早已顯得力不從心?；贔PGA的現(xiàn)代DSP技術(shù)是用FPGA等可編程門陣列實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理算法，它是一種面向?qū)ο蟮腄SP系統(tǒng)，用戶可根據(jù)需要來定制和配置自己的DSP系統(tǒng)。但是，應(yīng)用FPGA開發(fā)DSP系統(tǒng)專業(yè)性強(qiáng)，使其應(yīng)用受到很大限制。目前，在利用FPGA進(jìn)行DSP系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用上，已有了全新的設(shè)計(jì)工具和設(shè)計(jì)流程，世界兩大FPGA生產(chǎn)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(gè)面向DSP開發(fā)的系統(tǒng)級(jí)工具。MathsWork公司Matlab是功能強(qiáng)大的數(shù)學(xué)分析工具。Simulink是Matlab的一個(gè)工具箱，用于圖形化建模仿真。DSPBuilder作為Simulink中的一個(gè)工具箱，使得用FPGA設(shè)計(jì)DSP系統(tǒng)可以通過Simulink的圖形化界面進(jìn)行。DSPBuilder中的基本模塊是以算法級(jí)的描述出現(xiàn)的，易于用戶從系統(tǒng)或者算法級(jí)進(jìn)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(lǐng)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(jí)設(shè)計(jì)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(dá)等。筆者結(jié)合文獻(xiàn)［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(shù)，研究如何使用Matlab及DSPBuilder來設(shè)計(jì)電液伺服系統(tǒng)控制器。

采用TR2h7/20EF型動(dòng)圈雙級(jí)滑閥式位置反饋式電液伺服閥，其主要參數(shù)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(shí)驗(yàn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

伺服控制器設(shè)計(jì)可以從與硬件*無關(guān)的系統(tǒng)級(jí)開始，首先利用Matlab強(qiáng)大的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析能力和DSPBuilder提供的模塊完成控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。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。

本公司涉及產(chǎn)品廣泛擁有:

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公司宗旨： “以專業(yè)技術(shù)比質(zhì)量、以精英團(tuán)隊(duì)比服務(wù)、以海量采購比價(jià)格、以客戶口碑比信譽(yù)。

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