基于DSP的磁存儲設(shè)備抗沖擊技術(shù)控制系統(tǒng)

　　3.1　控制算法

　　經(jīng)過深入研究和大量的分析、計(jì)算,得出該系統(tǒng) 的機(jī)電動力學(xué)模型如下：

　　其中：為基礎(chǔ)振動加速度;c1,k1分別為與基礎(chǔ)振動相關(guān)的二次積分和一次積分系數(shù)。

　　設(shè)u為的電荷放大信號,根據(jù)控制要求,該系統(tǒng)主要利用DSP完成以下運(yùn)算：

　　并采用均值補(bǔ)償法對積分結(jié)果進(jìn)行修正,實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)的控制。將上式離散化則生成：

　　其中：m1(n),m2(n)分別是一、二次積分運(yùn)算的均值。

　　3.2　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　系統(tǒng)頭文件(擴(kuò)展名為.h)的主要功能就是將DSP內(nèi)部的各個特殊功能寄存器的名稱與其默認(rèn)地址相對應(yīng)。在匯編語言的執(zhí)行過程中DSP指針會直接按寄存器名去訪問在頭文件中規(guī)定過的地址。命令文件(擴(kuò)展名為.cmd)實(shí)際上是DSP的資源配置文件,在PAGE0頁(程序空間)他定義了各程序模塊的起始地址和空間長度,對片內(nèi)、外各程序段、中斷矢量表的定義等;在PAGE1頁(數(shù)據(jù)空間)他定義了各數(shù)據(jù)模塊的起始地址和空間長度,如對各種參數(shù)、片內(nèi)、外 66數(shù)據(jù)區(qū)的定義等。此外,應(yīng)注意遵守DSP實(shí)際存儲器及存儲空間的約定。

　　由于該系統(tǒng)主要是通過DSP的ADC模塊和SPI模塊與其外圍器件通信,所以在軟件設(shè)計(jì)中需要對他們的工作模式進(jìn)行配置[1]。對于片內(nèi)ADC的工作模式：首先應(yīng)該確定ADC的啟動模式,然后使ADC達(dá)到10 kHz的采樣率。為了保證準(zhǔn)確的采樣率,通過DSP內(nèi)部計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷作為ADC的啟動方式。由于TMS320F243的機(jī)器指令周期為50 ns,所以在兩次采樣時間間隔內(nèi)至多可以運(yùn)行約2 000個指令周期,否則就不能完成實(shí)時運(yùn)算。對于SPI模塊：首先設(shè)定其通信方式為主模式,使數(shù)據(jù)按時序從SPISIMO管腳移出;然后設(shè)定每次傳輸串行數(shù)據(jù)的位數(shù)、時鐘信號方式、傳輸速率等。由于DSP片外D/A器件為12 b,而DSP的數(shù)據(jù)總線位16 b,所以必須將最后的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整后再由SPI送出。

　　另外,DSP內(nèi)部的A/D由數(shù)值0～1 023(十進(jìn)制數(shù))來分別對應(yīng)0～5 V的輸入電壓信號,所以應(yīng)由值511來表示零均值點(diǎn),這一點(diǎn)在均值補(bǔ)償時要特別注意。系統(tǒng)程序流程圖如圖3所示。

　　4　結(jié)　語

　　采用DSP直接實(shí)現(xiàn)機(jī)電控制是近年才發(fā)展起來的一項(xiàng)技術(shù),他比傳統(tǒng)控制方法具有鮮明優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明,以DSP為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時控制,而且低頻段的相位誤差非常小,同時又可以兼顧較高頻段,適用范圍大。此外,他穩(wěn)定性好、精度高,并易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜模型的控制。