毕业设计（论文）-基于DSP的磁悬浮小灯控制系统.doc

基于 DSP 的磁悬浮小灯控制系统Ⅰ摘要我们组设计的磁悬浮小灯控制系统是基于 TMS320F28 377s DSP 芯片。本设计采用了上下两个霍尔元件作为感应器,通过 DSP 中的 AD模块去采集这两路信号,然后经过 PID 控制后把输出通过 DSP 的DA模块将数据发送到驱动器控制线圈电流大小,以改变磁场来控制灯的位置使其保持悬浮,整个系统够成了一个闭环控制系统,抗干扰能力强,新颖且可广泛于教育领域,增加学生的学习兴趣。 Abstract 关键词: TMS320 F 28 337 SPID 控制闭环控制系统基于 DSP 的磁悬浮小灯控制系统 I 目录摘要……………………………………………………………………Ⅰ Abstract ………………………………………………………………Ⅰ引言…………………………………………………………………… 1 第一章磁悬浮小灯控制系统的结构……………………………… 1 电源部分………………………………………………………… 2 AD转换部分……………………………………………………… 2 PID 部分………………………………………………………… 3 DA转换部分……………………………………………………… 4 驱动器部分……………………………………………………… 5 第二章程序流程图………………………………………………… 6 结论…………………………………………………………………… 6 致谢…………………………………………………………………… 6 参考文献……………………………………………………………… 7 附录…………………………………………………………………… 8 引言目前在现实生活中,磁悬浮技术得到了广泛的应用, 本设计采用把磁悬浮技术使得小灯并发亮保持悬浮,改变了传统的照明技术,其中也用到了 PID 闭环控制。非常新颖,且系统比较稳定,能够很好的应用于教育领域,增加学生的学习兴趣。对其他领域也有广泛的启发意义。第一章磁悬浮小灯控制系统的结构分析仪使用 DSP28377S 开发平台作为基础。整个系统可以分成 5个部分: ( 1)开关电源部分:给系统提供 24V 电源。( 2) AD 采集部分:使用 TMS320X28 377 S内部的 AD 外设,对待测的的霍尔元件两端进行模数转换。得到数字量表示的电压值。( 3) PID 部分:在 DSP 中,使用 AD 模块采集到的外部信号,并转化为数字信号作为 PID 控制器的反馈信号,然后设定期望值,在 DSP 中经过数字 PID 计算后通过 DA 模块传送给驱动器,从而使得驱动模块能够调整电流的大小, 一控制磁场的强度,是灯保持悬浮。( 4)驱动模块部分:根据 DA 传送过来的信号输出相应大小电流给线圈。(5) DA 输出部分:使用 TMS320F28 377 S内部的 DA外设,把经过 PID 计算的输出量传送给外部的驱动器。磁悬浮小灯控制系统整体结构图,如图 1所示。图1 磁悬浮小灯控制系统整体结构图基于 DSP 的磁悬浮小灯控制系统 2 开关电源部分设备的电源部分的目的是为了给整个系统体提供 24v 的电源。图2 系统的电源部分 AD 转换部分 AD 转换本设计采用 TMS320 F28377S 内部的 A/D 转换器来采集外部霍尔元件的信号。 TMS320 F28377S 内部的 A/D 转换器的特性如下 16位的转换精度 25MHz 的转换速度、 。由于控制系统的整体工作频率比这芯片内部 25MHz 的最高转换速度慢。为了得到更加精确的转换值,可以采用采集 10次数据, 讲采集到的数据就行快速排序,去掉采集到系统的最高和最低的值,然后将这 8次数据求其平均值。把这样处理后的结果再当做一次采集的数据。 AD 转化的实现 AD 转换的时钟信号 LK ,系统预分频。 AD 转换的采样模式,本设计才用 12位通道,单端模式。 AD 转换的通道以及转换完成后中断标志清零。基于 DSP 的磁悬浮小灯控制系统 3 PID 控制部分 PID 控制原理 PID 控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件。这个控制器把收集到的数据和一个参考值进行比较,然后把这个差别用于计算新的输入值,这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。和其他简单的控制运算不同, PID 控制器可以根据历史数据和差别的出现率来调整输入值,这样可以使系统更加准确,更加稳定。可以通过数学的方法证明,在其他控制方法导致系统有稳定误差或过程反复的情况下,一个 PID 反馈回路却可以保持系统的稳定。图3 PID