基于DSP的隨機振動控制器的研究與實現(xiàn).pdf

1、振動環(huán)境模擬試驗在航空航天、電子、汽車和建筑等領(lǐng)域有著十分廣闊的應(yīng)用。目前國內(nèi)使用的振動環(huán)境模擬試驗控制系統(tǒng)主要依賴國外進口，開展振動環(huán)境模擬控制技術(shù)的研究十分重要，開發(fā)數(shù)字式振動控制器有較強的商業(yè)和應(yīng)用價值。
　　本文以作者在“江蘇東華測試技術(shù)股份有限公司研究生工作站”所做課題“數(shù)字式隨機振動控制器的研究與開發(fā)”為背景，著重對振動試驗控制系統(tǒng)中的隨機振動功率譜復(fù)現(xiàn)控制算法進行了分析和研究，并論述了采用高性能DSP芯片設(shè)計和實現(xiàn)振

2、動控制器的方法。本文在理論和實際應(yīng)用上都做了一些研究，主要工作包括以下幾個方面:
　　首先，分析了隨機振動裝置控制技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、目前已經(jīng)取得的科研成果以及尚存在的不足之處。介紹了隨機振動功率譜復(fù)現(xiàn)控制算法的基本原理，總結(jié)了控制算法各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)的工程實現(xiàn)方法。
　　其次，著重研究了控制算法中的頻響函數(shù)估計方法和驅(qū)動譜修正方法。針對傳統(tǒng)控制技術(shù)采用H1估計法估計系統(tǒng)頻響函數(shù)誤差較大，并且在整個試驗過程中忽略系統(tǒng)頻響函數(shù)的

3、變化導(dǎo)致均衡速度慢的問題，提出基于風(fēng)估計迭代修正頻響函數(shù)的功率譜復(fù)現(xiàn)控制算法，提高了功率譜復(fù)現(xiàn)試驗的調(diào)節(jié)速度和控制精度。針對在試驗的全頻段采用固定步長修正驅(qū)動譜均衡速度較慢的問題，提出利用預(yù)試驗結(jié)果設(shè)置各頻率點迭代步長的驅(qū)動譜分頻變步長迭代算法，提高了驅(qū)動譜迭代修正的效率。在MATLAB中以某型振動臺的頻響函數(shù)模型對控制算法進行了功率譜復(fù)現(xiàn)試驗仿真，結(jié)果表明上述控制算法在理論上優(yōu)于傳統(tǒng)算法。
　　接著，完成了隨機振動控制器的開發(fā)工

4、作。在控制器硬件設(shè)計方面，選用高精度的DSP芯片TMS320C6713作為主控芯片、FPGA芯片EP1C3作為輔助芯片，詳細介紹了控制器數(shù)據(jù)采樣模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、電源電路以及TMS320C6713外圍電路模塊的設(shè)計方法。在軟件設(shè)計方面，論述了TMS320C6713中控制算法的整體實現(xiàn)過程以及各關(guān)鍵算法模塊的實現(xiàn)流程;設(shè)計和驗證了利用EP1C3內(nèi)部空間設(shè)計軟FIFO模塊實時接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的方法，減少了EP1C3對TMS320C6713的