氣動(dòng)伺服DSP控制器研究

　　氣動(dòng)伺服技術(shù)具有清潔、功率質(zhì)量比大、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，在機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)械等場(chǎng)合應(yīng)用廣泛。本課題采用課題組現(xiàn)有高性能控制算法原型，加以改進(jìn)后，研發(fā)了集成先進(jìn)控制策略的氣動(dòng)伺服控制器，測(cè)試表明是國(guó)內(nèi)高性能軌跡跟蹤嵌入式氣動(dòng)伺服控制器成果。主要內(nèi)容如下：

　　第一章：詳述嵌入式氣動(dòng)伺服控制器的研究進(jìn)展，以及氣動(dòng)伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、建模和控制理論研究成果，明確了控制器主要研究?jī)?nèi)容。

　　第二章：分析了直接／間接集成自適應(yīng)魯棒控制算法的結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，設(shè)計(jì)了壓力觀測(cè)器，證明是負(fù)載獨(dú)立且穩(wěn)定的，擬替代壓力傳感器；設(shè)計(jì)了Kalman濾波器用于在線濾波及估計(jì)速度和加速度，仿真和應(yīng)用表明具有良好的效果，替代了高成本的速度和加速度傳感器；測(cè)量了比例方向閥的準(zhǔn)確模型。

　　第三章：提出了基于DSP的氣動(dòng)伺服控制器電路方案，設(shè)計(jì)了單氣缸和三軸平臺(tái)的氣動(dòng)伺服控制器電路并制板了控制器。采用XINTF總線擴(kuò)展了多通道AD采集和DA輸出，設(shè)計(jì)反相器和異或器實(shí)現(xiàn)在同- Zone區(qū)域懸掛多個(gè)器件的方法；具有CAN通信隔離、開(kāi)關(guān)量輸出、和指示燈等功能，接口標(biāo)準(zhǔn)化。

　　第四章：采用基于模型的設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)了算法的嵌入式軟件生成，并進(jìn)行了軟件在環(huán)（ SIL）防真驗(yàn)證，表明設(shè)計(jì)有效。提供算法運(yùn)行的DSP環(huán)境，在主任務(wù)程序中根據(jù)定時(shí)器節(jié)拍標(biāo)志運(yùn)行復(fù)雜的控制算法，合理配置CAN外設(shè)，實(shí)現(xiàn)了高效通信；控制器具有參數(shù)掉電存儲(chǔ)、在線調(diào)試修改功能，使得控制器更通用。

　　第五章：搭建測(cè)試系統(tǒng)，編寫(xiě)了基于MFC的上位機(jī)控制、調(diào)試及監(jiān)控軟件，并詳細(xì)測(cè)試氣動(dòng)伺服控制器性能。上位機(jī)監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)了示教器的位姿采集與保存、軌跡數(shù)據(jù)傳輸與通信、實(shí)時(shí)控制器參數(shù)修改等六大模塊，方便了控制器參數(shù)調(diào)優(yōu)。單軸控制器達(dá)到了算法運(yùn)行Ims實(shí)時(shí)性要求，運(yùn)行穩(wěn)定。負(fù)載實(shí)驗(yàn)表明系統(tǒng)具有良好抗沖擊負(fù)載魯棒性，控制器的穩(wěn)態(tài)軌跡跟蹤性能達(dá)到了平均誤差與行程幅值的比小于1.5%的高精度，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。

　　第六章：總結(jié)氣動(dòng)伺服控制器的研究工作，展望了未來(lái)研究方向。
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