基于DSP的飞剪控制系统设计

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大学毕业设计---飞锯机控制系统的设计

第一章绪论1.1 课题背景随着我国钢铁工业的飞速发展，以钢带产品为原料的焊管工业也在迅速发展。

“九五”计划以来的11年是我国焊管工业发展最快的时期，焊管产量屡创新高，年均增长16.7%。

进入21世纪以后，我国焊管产量呈急剧增长态势，2001年我国焊管年产量超越日本，至今稳居世界第一位。

我国焊管产量的大幅增长建立在焊管机组数量急剧增加的基础之上。

据不完全统计，20世纪70年代末，我国仅有焊管机组224套，80年代发展到400套，90年代约1600套，本世纪已发展到2000多套，增长了10倍。

我国已成为全球钢管出口大国之一。

目前国内新建焊管生产线的投资热度不减，一大批的建设项目又在策划和进行中。

在线定长切割飞锯机是冶金企业连续轧制各种型材、管材等生产线上不可缺少的重要设备，用于连续生产中将无限长的钢管按预定的长度在线自动切断。

定尺飞锯机在生产中决定着管材的质量、长度等。

它的精度保证了管材的精度。

1.1.1 锯切机械概述锯切机械广泛用来切断异型断面轧件，以获得断面整齐的定尺产品。

根据工作方式和结构形式，锯切机械可分为两类：(1) 锯机锯机用于（停放着的）单根或整束轧件的切头、切尾或切定尺长度。

锯切常温轧件的锯机称为冷锯机，锯切高温轧件的锯机称为热轧机。

(2) 飞锯机用于将运行中的轧件切头、切尾或切成定尺长度。

飞锯机也可分为冷飞锯机和热飞锯机。

1.1.2 φ32焊管机组φ32焊管机组是冶金、石油、建材、轻工业等生产部门生产直缝焊管的主要设备，它能将一定规格的带钢经开卷、成型、高频焊接机，再由飞锯剪切，生产出一定规格和长度的圆管。

飞锯机是焊管生产线上的主要设备之一。

它将连续生成的焊管按预定长度在线自动切断，以提高整套生产线的生产效率，满足用户对焊管长度的不同需要。

是焊管生产线实现自动化的重要设备。

1.2 飞锯机的国内外研究现状目前国内管径325以下的ERW焊管机组配套的在线锯切设备以普通飞锯为主，其特点是设备投资比较小，操作简单、容易掌握，具有良好的产品适应能力和较高的生产效率。

基于DSP的飞行控制计算机设计与研究

系统的体系结构和各功能模块的作用。软件设计以直接设计方式开发，括主模块、时／包定串行中断处理模块。软件系统载于ＤＰＦＡＨ中，ＳＬＳ并给出了相应的飞控软件流程图。整个系统成本低、
体积小、功率少，有实际应用价值。具
１０Ｈ，５Ｍｚ保证了处理信号的快速性和实时性，尤其是在飞行控制系统中，高速的信号可以提供实时的位置信息，保证控制信号响应的快速性。和许多其它种类的ＤＰ一样，Ｍ３０２１ＳＴＳ２Ｆ８２采用经典的哈佛总线结构，用多总线在线存储器、围模块和利外ＣＵ之间转移数据。程序读总线有２地址线和Ｐ２根３２根数据线，数据读写线都是３２位，种多总线结这构使得它可以在一个周期内并行完成取指令、读数据和写数据，同时它也采用了指令流水线技术，使得信号的处理速度明显提高。Ｔ３０８２芯片片内资源丰富。单个的ＭＳ２１Ｔ３０２１ＭＳ２Ｆ８２芯片有１ＫＲＭ，２ＫＦＡＨ，Ｋ８Ａ１８ＬＳ４ＢＯＯ丰富的片上存储资源可满足用户处理ＯＴＲＭ，
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈａｌａｉｎｆｌｉｈｃｎｔｏｃｍｐｔｒａｅｏａｉａｓｇｌｒｃｓｏｅｐｐｉｔｏｏｆｇｔｏｒｌｏｕｅｂｓｄｎｄｓｔｃｌｉｎａｐｏｅｓｒ
Ｔ３０２ｒｓｎｅ．ｅａｃｉｃｕｅｏｅｆｇｔｏ８ｉｐｅｅｔｄＴｒｈｔｔｒｆｈｌｈｎｏｍｐｔｒａｄｆｃｏｄｌｓａｅｉｔ１ｓ２ｈｅｔｉｃｒｃｕｉｏ

基于DSP的工业缝纫机控制系统设计

基于DSP的工业缝纫机控制系统设计
引言
传统的工业缝纫机，主轴驱动大多采用离合器电机，缝制过程中的动作都靠机械和人工配合完成，存在效率低、体积大、调速范围窄、位置控制难、自动化程度低。

另一方面，传统的工业缝纫机，由于主轴驱动靠离合器电机，通电后不管机器是否正处于缝制状态，电机都一直在高速运转耗电，不能实现有缝制动作时机器运转，没有缝制动作时机器停止，从而造成了大量电能浪费。

近年来德国杜克普(DURKOOP)，日本重机(JUKI)，日本兄弟(BROTHER)
等国外公司，相继推出了缝纫机电脑控制系统，实现了缝制动作的自动化，大大提高了工作效率，降低了能耗，深受市场欢迎，但其价格一直居高不下，国内一般企业很难承受。

为此开发低能耗、高可靠性，能实现较宽的调速范围、精确快速的位置控制并且价格低廉的高速工业缝纫机控制系统，替代进口，将会具有很好的市场前景。

系统设计
系统设计完成的是整体电控缝纫机的总体技术方案，它是完成电控缝纫机设计的最关键的一个步骤，该电控系统主要包括控制器、驱动器、电机、编码器、传感器、电磁铁等几个部分，系统框图如图1所示。

控制器
图1的控制器作为工业缝纫机控制系统的核心，一方面产生伺服电机驱动信号，送给驱动器控制缝纫机完成定针位，并完成各种不同线迹的控制功能，另一方面产生开关信号给功率开关电路，完成缝纫机的剪线、拨线、前后加。

激光雕刻切割控制系统DSP5

2.1.1图层参见第五章。

2.1.2手动：移动工作台。

2.1.5.92.1.5.102.1.5.113.1 激光输出参见“第二章 2.1”对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为导入数据控制面板设置激光头停靠位置编辑工具条图层工具条状态栏对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为。

对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为点击“选择”按钮对应工具条上的图标为旋转图形。

点击“选择”按钮对应工具条上的图标为点击“选择”按钮对应工具条上的图标为点击“选择”按钮对应工具条上的图标为缩放图形。

点击“选择”按钮对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为点击“重置”按钮，选中某个图形，点击“空格键”或者即可将代表该图形的数字对应工具条上的图标为左图右图分别为挂网前后的效果，如用户对挂网质量要求很高，建议借助“Photoshop 专业软件进行处理对应工具条上的图标为：将引出线的参数设置为引入线相同的参数。

对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为或者按钮即可。

如果加工数据有几个图层，在图层管理列表里面选中其中一行后，点击改变图形或者加工参数后，请点击按钮保存工艺参数。

在“输出”栏中可以选择是否输出该图层。

表示该图层输出，表示该图层不：设置高级参数。

点击该按钮，如下图所示：：设置高级参数。

点击该按钮，上图中，右边的图形是选择“图案填充”的。

：设置高级参数。

点击该按钮，，，，，，：定长移动激光头。

基于DSP四旋翼飞行器姿态控制系统硬件设计

进而输出控制信号给电机。在硬件设计阶段，需要考虑到传感器的选择、电路设计、PCB布局等因素，以确保系统的稳定性和性能。
设计思路
1、传感器选择
姿态控制系统需要获取飞行器的角速度和角度信息，因此需要选择相应的传感器。角速度传感器通常采用陀螺仪，而角度传感器则可采用加速度计或磁力计。考虑到系统的性能和稳定性，我们选择了基于MEMS技术的角速度传感器和加速度计，以及磁力计作为姿态信息的获取手段。
阔的发展前景。未来我们将继续深入研究四旋翼飞行器的相关技术，为推动其发展做出贡献。
谢谢观看
为四旋翼飞行器的姿态控制系统提供了强大的支持。本次演示将介绍一种基于DSP的四旋翼飞行器姿态控制系统的硬件设计。
关键词：四旋翼飞行器、DSP、姿态控制系统、硬件设计
概述
四旋翼飞行器姿态控制系统的主要任务是通过对四个电机的精确控制，实现飞行器在空中的稳定飞行。为了实现这一目标，姿态控制系统需要实时获取飞行器的姿态信息（包括角速度和角度），并通过DSP对这些信息进行处理和计算，
然而，在实验过程中也出现了一些问题，如信号干扰和噪声等。为了解决这些问题，我们采取了相应的措施，如优化PCB布局、增加滤波电路等，从而减小了干扰和噪声对系统性能的影响。
结论
本次演示介绍了一种基于DSP的四旋翼飞行器姿态控制系统的硬件设计。该设计包括传感器的选择、电路设计和PCB布局等关键环节。通过实验验证，该硬件设计可以快速、准确地获取飞行器的姿态信息，
。本次演示将介绍四旋翼飞行器姿态控制系统的设计与实现。
一、系统构成
四旋翼飞行器的姿态控制系统主要由以下几个部分构成： 1、传感器：包括陀螺仪和加速度计，用于实时感知飞行器的姿态信息。
2、控制算法：通过算法对传感器感知的姿态信息进行处理，计算出控制指令，实现对飞行器的控制。

基于DSP的无人飞行器飞行控制系统设计

基于DSP的无人飞行器飞行控制系统设计
1 引言
随着科技的发展以及军事战略思想的转变，无人飞行器在军事、民用领域具有广泛的应用前景和极其重要的现实意义。

各国正在研制和开发各种性
能独特的无人飞行器，改造的核心就是飞行控制系统。

DSP 以其丰富的指令系统、高速高精度的运算能力及丰富的片内外设资源等优势，为飞控系统的发展提供了一个很好的平台。

本系统选用的TMS320F2812(以下简称F2812)是TI 公司开发的一款32 位DSP 芯片，采用高性能静态CMOS 技术，工作主频可达150M ips。

片内集成了128K 字的FLASH 存储器，方便实现软件升级;还集成了丰富的外围设备，如: 采样频率高达12. 5M IPS 的12 位16 路A /D 转换器，两个面向电机控制的事件管理器和多种标准串口通信外设。

在此基础上设计出一种高精度、扩展性强、小型化和低成本的新型飞行
控制系统。

2 硬件系统方案要求和设计
基于DSP 的飞控系统硬件设计，关键在于系统的整体方案设计。

接口设计是一个重要环节，将直接影响系统的性能。

为了减轻系统的负担，外部输入信号用中断方式读入，信号输入输出时要考虑抗干扰性。

充分考虑TMS320F2812 的片内资源以及系统的接口要求，仅需对DSP 芯片进行少量的外部接口扩展，即可满足飞控系统所有功能和未来扩展性的要求。

同时由于系统的输入逻辑量较多，采用A ltera 公司CPLD 芯片EPM7128，完成数据处理和逻辑运算功能，以减少控制电路的体积，增加系统的可靠性，实现对控制系统各单元状态的监视和控制。

基于+DSP的微型飞行控制器设计研究

作者签名：日期：
南京航空航天大学硕士学位论文
摘
要
飞行控制器作为无人机的控制和任务核心单元，其研究集成了自动控制、飞行原理、微电子机械、先进传感器等学科的前沿技术，是无人机飞行控制与应用的综合实践平台。本文以微小型无人机军事和民用领域的应用为背景，针对其飞行性能和任务要求，提出了微型飞行控制器的设计目标，详细进行了方案和硬件设计，并实现了控制器姿态参考系统，最终以四旋翼稳定飞行控制验证了控制器的软硬件综合性能。本文首先归纳和分析了多款成熟固定翼和旋翼无人机飞行控制器特点，优化和提出了针对微小型无人机的控制器设计要求和性能指标。嵌入式系统模块化的思想贯穿了微型控制器的整个设计流程，从系统整体方案设计、各传感器和主控核心选型、硬件和软件功能模块划分到最终的硬件调试和集成，满足了控制器高集成度、低耦合性和功能扩展要求。其次，根据硬件设计方案完成了控制器主控和各核心模块硬件电路，包括模块工作原理、电路参数选择、集成通信接口方案。针对控制性能对姿态测量模块的特殊要求，对惯性模拟传感器采用独立 PCB 设计，层叠安装集成的设计方案，将模拟信号隔离并保护，以提高测量精度。设计过程依据相关的规范并采取抗干扰措施，以达到设计要求，满足硬件性能指标。再次，对飞行控制器的基础功能姿态参考系统，进行了详细的理论分析和实现：通过 Allan 方差法对惯性传感器静态数据进行分析，辨识噪声和误差模型，并对数据进行工程应用校正，达到姿态解算的准确性要求；建立机体坐标系和惯性坐标系的转换表达关系，以四元数为基础推导了姿态状态方程和观测方程；利用扩展卡尔曼滤波对陀螺仪输出的姿态动态信息和加速度计磁场计的姿态静态信息进行融合估计，完善姿态信息的准确性和实时性要求。最后，面向四旋翼飞行器设计并实现姿态稳定飞行控制软件，对飞行控制器的软硬件性能进行全面验证。在四旋翼数学模型的基础上，简化、分析并设计悬停状态的稳定控制律。对飞行控制器的各底层功能模块软件进行设计实现，继而综合飞行控制算法实现四旋翼的悬停稳定飞行，并进行试飞验证。关键词：飞行控制器，姿态参考系统，嵌入式系统，DSP，四旋翼

基于双DSP的制导飞行器控制系统的软件设计

基于双DSP的制导飞行器控制系统的软件设计随着各种高新技术应用到制导飞行器武器,飞行器武器各方面的能力都有了极大的提升。

本课题通过采用两个DSP芯片作为飞控计算机对飞行器控制系统进行软件设计。

两个DSP芯片之间通过CAN总线进行实时通信,一个DSP芯片负责数据计算,另一个DSP芯片负责舵机控制,这样进一步提高了系统的控制精度和响应速度。

论文首先详细介绍了制导飞行器控制系统的总体设计方案,在研究了飞行器控制系统原理后,根据飞行器控制系统的总体硬件结构和功能要求,设计出总体软件方案。

其次结合飞行器控制系统的功能要求,设计了飞行器控制系统四个主要功能模块,对每个功能模快的软件设计流程进行了详细介绍。

结合课题在实际应用中的要求,采用增量式PID控制算法对输出信号进行处理,使用Matlab/Simulink 对控制回路进行仿真,并对仿真曲线和数据做了深入的分析。

为了能够进一步提高系统的稳定性,在程序中加入了软件抗干扰设计。

本文中的软件设计以模块化的方式,采用C语言和汇编语言进行混合编程,设计出飞行器控制系统总体软件以及四个功能模块。

最后,论文阐述了飞行器控制系统各个功能模块的调试过程,对存在的若干问题进行了总结分析,并采用最佳方案解决了问题。

然后将课题完成的情况进行了简要总结,并对系统中存在的不足之处提出了改进措施。

基于DSP的四旋翼无人飞行器控制系统

基于DSP的四旋翼无人飞行器控制系统【摘要】本文以四旋翼飞行器为研究对象，以TMS320F28335为核心，搭建飞行器硬件平台，实现四旋翼飞行器的姿态控制。

详细介绍了控制系统硬件设计方法，采用基于RBF神经网络整定的PID控制策略，最终实现了飞行器的垂直起降、稳定悬停和便携设备超远程控制。

【关键词】四旋翼飞行器;控制系统;DSP近年来，四旋翼飞行器日益受到学术界关注。

四旋翼飞行器融合了直升机与固定翼飞行器的优点，同时因该飞行器具有卓越的飞行控制性能和对各种环境极强的适应性能力，现已发展为集军用、商用、民用多位一体的无人驾驶工具。

本研究在现有的四旋翼飞行器的理论与技术基础上，选用32位DSP处理器，可快速编写控制算法，更好实现算法要求，达到设计目标。

通过对四旋翼飞行器工作原理的分析，开展对四旋翼工作模式与控制参数的研究，得到相应的控制算法，然后编程、仿真，实现对其飞行姿态控制的研发。

1.系统工作原理和结构框架1.1 四旋翼飞行器工作原理四旋翼飞行器飞行姿态通过调整四个旋翼转速实现，升降的垂直运动通过4个旋翼同时增（减）速得到，当4个旋翼的升力之和等于飞行器自重时，飞行器保持悬停。

水平面内的前后运动是在旋翼A、B分别增（减）速的同时，旋翼C、D减（增）速，这样机身就会发生向后或向前的倾斜，可在水平面内前后运动;俯仰运动通过旋翼A、C速度不变，旋翼B增（减）速的同时旋翼D减（增）速来实现的。

相似地可以实现滚转运动，即旋翼A增（减）速同时旋翼B减（增）速。

通过组合以上的基本运动，可实现飞行器的各种复杂运动。

四旋翼飞行器的结构俯视图如图1所示。

图1 小型四旋翼飞行器结构俯视图1.2 控制系统总体框架四旋翼飞行器的飞行控制系统由姿态传感器、主控制器和电机驱动等部分组成。

姿态传感器用来测量四旋翼飞行器的飞行状态信息，主控制器根据这些传感器反馈回来的状态信息、预先给定的状态和现场无线输入的控制指令进行处理，使控制系统根据控制算法处理结果输出4路PWM信号控制电调从而控制电机转速，以实现自动调节旋转力矩来稳定飞行姿态。

DSP的飞控系统信号处理模块设计

DSP 的飞控系统信号处理模块设计赵菲菲,田梦君,李侦(西北工业大学机电学院,陕西西安710072)Design of Sig nal Processing M odule of Flight Control System Based on DSPZHAO Fei f ei,TIAN Meng jun,LI Zhen(School of M echanical Eng ineering ,N o rthwester n P olytechnical U niver sity,Xi an 710072,China)摘要:依据飞行控制系统对实时性,可靠性和稳定性的要求,设计并实现了基于DSP 的飞控信号处理模块.以TM S320F2407A 芯片为主控制器,外围附加A/D 和D/A,采用JT AG 进行芯片内部测试,扩展了存储器和串口通信,通过容错抗干扰确保系统的稳定性.详细给出了系统整体方案的分析设计和具体的硬件选型及接口设计.关键词:飞行控制;抗干扰;DSP 中图分类号:T P391.8;V249.1文献标识码:A文章编号:10012257(2010)04001704收稿日期:20090925Abstract:According to the real tim e perfo rm ance,reliability and stability required by the flig ht control sy stem,the sig nal pr ocessing m odule based on DSP is designed w ith TM S320F2407A chip as the host co ntro ller and A/D,D/A added to the pe r ipher al.In this design,JT AG is applied for chip testing,memo ry and ser ialpor t communicatio nar e ex panded,and anti interfer ence w ith fault to ler ance is adopted to ensure the stability of the system.An analysis of the w hole desig n,the specif ic selection of hardw ar e and interface design w ill be given in details in this ar ticle.Key words:flight control;anti interfer ence;DSP0 引言飞行控制系统是一种具有高性能的飞行控制、自主导航和任务管理的综合系统,需要进行大量复杂的数据处理与数学运算.数字信号处理器(DSP)以其较强的性能和低廉的成本应用在通用数字信号处理、通讯、语音处理、图像处理、自动控制和仪表仪器及军事科技等尖端技术方面,具有速度快、开发方便等特点.DSP 的这些性能,可以有效地解决高速与微型的矛盾,使飞行控制系统集高速度、高精度和小型化于一体[1].1 DSP 的选择考虑到飞行控制系统对计算速度和控制性能的较高要求,采用了T I 公司的16位定点低功耗T MS320LF2407A 芯片.它是专为基于控制应用而设计的,最大运行速度可达40M IPS,指令周期为25ns(40M H z),改进的哈佛总线结构,运行速度高,处理能力强,易实现系统实时性.2407A 集成了许多片内外设,包括:16通道的10位A/D 转换器;控制器局域网(CAN)模块;串行通信接口(SCI)模块;16位的串行外设(SPI)接口模块;高达40个可单独编程或复用的通用I/O 引脚;5个外部中断;看门狗定时模块(WDT );3种电源管理的低功耗操作模式[2-3].2 飞控系统信号处理模块设计飞行控制系统主要包括信号处理模块和主计算机模块.信号处理模块决定了整个飞控系统的基本性能,其总体结构如图1所示.信号处理模块主要完成机载测量信号的调节和数据解算、数模模数转图1 信号处理模块总体结构换等;主计算机模块主要完成任务管理与控制.以2407A 为主控制芯片,从存储器扩展、信号调理、数据解算、A/D 与D/A 转换、串口通信和容错抗干扰6个方面对信号处理模块进行设计和研究.2.1 存储器扩展TM S320L2407A 芯片所带的数据存储空间只有64kB,不能满足更多的数据存储,因此需要对2407A 芯片进行存储器扩展.考虑到数据量的大小和防止掉电数据丢失问题,选用64kB !16的SRAM CY7C1021作为片外扩展存储器,CY7C1021为12ns 读写周期,3.3V 供电的异步存储器,其中32kB 用作数据存储,32kB 用作程序存储.同时考虑容量、速度以及DSP 总线的延迟等因素,选择512!8的串行EEPR0M AT24LC04用作数据保存和初始化空间.2.2 信号调理信号调理负责空速、高度、航向和陀螺等传感器信号的调理,飞控系统中,绝大多数传感器输出的模拟信号的工作频率小于10H z,属于低频信号,易受到飞控计算机等高频设备的干扰,为防止传输器输出阻抗太大、负载能力过小而带来的采集误差,需要在采集前对模拟信号进行一定的处理以减小信号的阻抗.在设计中,具体采用了二阶低通具有最大平坦响应的巴特沃斯滤波器进行滤波,截止频率为10H z,带外衰减特性为-12dB 每倍频程.信号调理电路如图2所示.图2 信号调理电路2.3 数据解算机载测量信号数据解算,主要负责将信号调理出来的模拟信号量进行数字转换和实时的解算.本课题通过软件程序来实现对气压高度、空速这2种基本大气数据的解算.2.3.1 气压高度解算在重力场内,随着高度的增加,大气压强减少,可以利用测量大气压强而间接地测量高度.设P s 为传感器静压,气压高度公式为:H p =44330.761-P s 101.3250.1902552.3.2 空速解算飞行速度是飞机一个重要的性能指标.为了安全准确地完成各种飞行任务,必须不断地测量飞机的飞行速度.在实际飞行中,经常使用的是指示空速,即将飞机相对迎面气流的速度(真空速)规划到海平面[4].不考虑大气密度随高度的变化,将静压和静温看作常数,令其等于海平面标准大气的静压P 0和气温T 0,设K 为绝热指数,这样通过测量动压P q 而得到的指示空速计算表达式为:V =2RT 0(KK -1)(P q P 0+1)1K -1-12.4 信号转换2.4.1 A/D 转换尽管2407A 自带有16通道10位的A DC 转换器,可以满足飞控系统中一般精度模拟信号的采集要求,但是由气压传感器输出的高度和速度信号采集精度要求具备12位的高精度A/D 转换器,所以需要在2407A 并行连接的基础上外接A/D 转换器.A/D 转换模块采用基于M AX197的数据采集系统的设计方案.MAX197系统电路如图3所示.M AX 197芯片是美国MAXIM 公司近年的新图3 M AX197系统电路产品,是多量程、8通道、12位A/D转换器.三态数据I/O口用做8位数据总线,数据总线的时序与绝大多数通用的微处理器兼容,全部逻辑输入和输出与TT L/CMOS电平兼容.MAX197采用逐次逼近工作方式,内部的输入跟踪/保持电路把模拟信号转换为12位数字量输出,其并行输出口很容易与DSP连接.2.4.2 D/A转换控制舵面有4个,分别是2个副翼舵、升降舵面和方向舵.数模转换器就是将控制量(数字信号)相应转换为模拟信号以控制舵机,4个模拟量经过运算放大器搭成的加法器融合后,经功率放大,输出给舵机控制升降舵面运动.由于2407A芯片内部没有D/A转换模块,因此采用T I公司的T LC5620D/A转换芯片, TLC5620是一款具有高阻抗基准输入的4路串行8位电压输出型数模转换芯片,它采用单一+5V电源供电,是一种低功耗芯片.T LC5620兼容CM OS 电平,只需要通过4根串行总线就可以完成8位数据的串行输入,可编程实现1~2倍的输出范围,器件内集成上电复位功能,确保启动时的环境是可重复的.2.5 串口通信在飞行控制系统中,要求飞控计算机具有多串口的通信能力,同时系统要求一系列的电平输入输出接口,信号处理模块通过扩展串行口向主计算机传输机载传感器信号和导航数据流,将解算出来的气压高度、空速和导航控制量等飞行数据单向传输给主机载计算机.显然T MS320LF2407A自带的串行通信接口,满足不了飞控系统与多外设的通信要求,为了减少飞控计算机和外围单元串行通讯的时间,同时也为了减少接口器件的数目,提高整体系统的可靠性,本课题采用RS232C串行接口.RS232C 被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准,RS232C采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯.典型的RS232C信号在正负电平之间摆动,在发送数据时,发送端驱动器输出正电平在+5~+15 V,负电平在-15~-5V.当无数据传输时,线上为TT L电平,从开始传送数据到结束,线上电平从TT L电平到RS232电平再返回TT L电平.接收器典型的工作电平在+3~+12V与-12~-3V.其传送距离最大为15m,最高速率为20kbit/s,适合本地设备之间的通信.RS232C的接口电路如图4所示.图4 R S232C接口电路2.6 容错抗干扰基于DSP技术开发设计的飞行控制系统,是一种现代高速数字处理系统,具有更大的机动性和更高的灵活性,但同时因为飞行控制系统采用了体积小、集成度高、封装密集和工作频率高的DSP等一系列器件,而导致该系统比低速系统更易受到各种干扰.飞控计算机干扰来自系统内部和外部,主要是通过传导和辐射2种方式进行传播.为有效抑制干扰问题,可以采取抑制干扰源、阻断干扰传播途径及干扰源与传播途径共同抑制的方案来解决.2.6.1 硬件抗干扰设计采用的硬件抗干扰技术包括:滤波技术、屏蔽技术和良好的接地技术.a.滤波.滤波有电感滤波和电容滤波2种方式,可以有效地抑制来自公共电源的传导干扰.本课题中在每个集成芯片的电源引脚加一个0.1 F旁路电容进行滤波.b.屏蔽.传输电缆全部采用高性能屏蔽导线,在电路板外部制作一个全封闭的机箱外壳,并将电缆屏蔽端与机箱良好接地.c.接地.将数字地和模拟地分别布线,对于频率不高的模拟信号电路采用单点接地,有效地清除公共阻抗,避免了回路之间的干扰.在PCB布线时,尽量加粗地线和电源线,把电路板上没有被占有的面积进行敷铜接地.2.6.2 软件抗干扰设计采用的软件抗干扰技术有:数字滤波、重复检测与输出技术.a.数字滤波.采用软件数字滤波技术,应用程序判断法,减少飞控计算机采集的模拟量的噪声干扰.b.重复检测与输出.飞控计算机输入输出中有很多开关量,随机干扰引起的虚假输入状态信号,可能会使系统产生误动作,在软件中采用重复检测的方法,能够滤除掉虚假的输入状态信号.而为了维持既定的输出端口状态,则需要反复向可编程输出端口定期重写控制字和输出状态[5].3 软件设计和系统仿真3.1 软件设计飞行控制系统对软件设计的一个重要要求就是实时性设计,因此对软件进行了模块化设计,通过DSP编程将各功能模块组成整体软件.随着高级语言开发工具的不断完善,将C语言编程和汇编语言编译相结合,既能保持算法的实时性,又能做到程序结构的清晰明了.在具体软件设计过程中还需考虑抗干扰部分程序编写.主程序流程如图5所示.图5 主程序流程软件编程具体步骤:a.用汇编语言和C语言的混合来编写程序后,把它们分别转化成DSP的汇编语言并传到编译器进行编译,生成目标文件.b.将目标文件送入链接器进行链接,得到可执行文件.c.将可执行文件调入到调试器,进行调试,检查运行结果是否正确.如果正确继续,否则返回修改.d.进行代码转换,将代码写入Flash Memor y,并脱离仿真器运行程序,检查结果是否正确.如果不正确返回,否则继续软件测试.3.2 系统调试仿真首先通过JT AG接口对TM S320LF2407A主控制芯片进行调试以及搭建配置目标硬件.仿真系统是在T I公司的开发平台CCS(co de com poser studio)上完成的,CCS代码调试器是一种合成开发环境,一种针对标准T M S320调试器接口的交互式方法.在Windo w s操作系统下,采用图形接口界面,提供环境配置、源文件编辑、程序调试、跟踪和分析等工具,可以实现在软件环境下的编辑、编译、调试和数据分析等.CCS有2种工作模式,即软件仿真器和硬件仿真器.软件部分编写完成后脱离DSP芯片,在PC 上模拟DSP的指令集和工作机制实现算法和调试软件;硬件仿真主要包括A/D采集、D/A转换和串口通信部分的调试,将电路板和DSP芯片运行相结合,实时进行在线编程和应用程序调试.4 结束语信号处理模块经过初步调试,硬件平台各项功能均符合设计要求,已达到设计目的,系统能够快速、可靠和稳定地运行.采用汇编和C的混合语言编写程序保持了算法的实时性,又使得结构清晰明了.硬件和软件分别设计完成后,通过仿真和联调实现总体性能.采用硬件抗干扰和软件抗干扰相结合的抗干扰措施,能够提高效率,降低成本,节省硬件资源,使得体积小、封装密集、频率高的飞行控制系统能够更加稳定地运行.参考文献:[1] 江思敏.T M S320LF240x DSP硬件开发教程[M].北京:机械工业出版社,2005.[2] 清源科技.T M S320L F240x DSP应用程序设计教程[M].北京:机械工业出版社,2005.[3] T ex as Instruments Inco rpor ated.T M S320L F/LC24系列DSP的CP U与外设[M].徐科军,等译.北京:清华大学出版社,2004.[4] 张明廉.飞行控制系统[M].北京:国防工业出版社,1994.[5] 黄信安,翁梓华,陈智敏.飞控计算机的抗干扰性设计[J].现代电子技术,2006,(6):119-121.作者简介:赵菲菲 (1985-),女,河南洛阳人,硕士研究生,研究方向为电工理论及新技术应用;田梦君 (1954-),女,陕西渭南人,副教授,研究方向为电工电子技术、计算机应用和机电控制等.。

激光雕刻切割控制系统DSP50讲解

2.1.1图层参见第五章。

：移动工作台。

2.1.5.92.1.5.102.1.5.113.1激光输出参见“第二章 2.1”3.2导出数据导入数据设置激光头停靠位置编辑工具条图层工具条状态栏对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为。

对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为点击“选择”按钮对应工具条上的图标为旋转图形。

点击“选择”按钮对应工具条上的图标为点击“选择”按钮对应工具条上的图标为点击“选择”按钮对应工具条上的图标为缩放图形。

点击“选择”按钮对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为点击“重置”按钮，选中某个图形，点击“空格键”或者即可将代表该图形的数字对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为对应工具条上的图标为如果加工数据有几个图层，在图层管理列表里面选中其中一行后，点击：设置高级参数。

点击该按钮，：设置高级参数。

点击该按钮，，，：定长移动激光头。

点击一次，激光头移动一次。

，：点击该按钮后，工作台会慢速（空程速度（慢）：打开激光。

：关闭激光。

：激光头将根据加工数据的大小空走一个矩形。

该功能主要用于确定待加工工件：将加工好的工件从加工材料上切下来。

显示表示有信号输入。

本系统没有用该信号，如果程序显示有该信号则线表示有信号输入。

如果激光头已经离开了原点开关，而还是有该信号显示表示有信号输入。

如果有该类信号输入，则运动控制卡不会输出任何显示。

机电系毕业设计基于DSP控制的无人机飞行控制系统设计

《机电系毕业设计：基于DSP控制的无人机飞行控制系统设计》摘要随着无人机市场的不断发展，越来越多的人开始对无人机技术有所关注。

本文基于DSP控制技术，设计了一套无人机飞行控制系统，旨在提高无人机的安全性、稳定性和控制精度。

本文首先介绍了无人机的概念和分类，对无人机的飞行控制系统进行了详细的分析和研究。

然后，分析了DSP控制技术在无人机控制系统中的应用，并给出了控制系统的结构图和系统功能描述。

最后，通过实验验证了系统的性能，结果表明，本设计的无人机飞行控制系统具有较好的稳定性和高精度控制能力。

关键词：无人机、DSP控制技术、飞行控制系统、稳定性、精度AbstractWith the continuous development of the drone market, more and more people have begun to pay attention to drone technology. Based on DSP control technology, this paper designs a set of drone flight control system, aiming to improve the safety, stability and control accuracy of drones. This paper first introduces the concept and classification of drones, and analyzes and studies in detail the flight control system of drones. Then, the application of DSP control technology in the drone control system is analyzed, and the structure diagram and system function description of the control system are given. Finally, the performance of the system is verified through experiments. The results show that the designed drone flight control system has good stability and high precision control ability.Keywords: drone, DSP control technology, flight control system, stability, accuracy1. 引言近年来，随着人工智能技术、自动化技术和先进的传感器技术的不断发展，无人机逐渐成为人们关注的热点话题。

基于DSP的小型无人机飞行控制系统设计(1)

第36卷　增刊Ⅰ2008年　10月　华　中　科　技　大　学　学　报(自然科学版)J.Huazhong Univ.of Sci.&Tech.(Natrual Science Edition )Vol.36Sup.Ⅰ　Oct.　2008收稿日期:2008207215.作者简介:何清华(19462),男,教授;杨　敏(通信作者),硕士研究生,E 2mail :yangmin850313@.基金项目:湖南省科技计划重点资助项目(2007FJ 1006).基于DSP 的小型无人机飞行控制系统设计何清华　杨　敏　贺继林　刘银春(中南大学现代复杂装备设计与极端制造教育部重点实验室,湖南长沙410083)摘要:针对无人机性能指标和体积限制,设计了一种基于DSP56F807的新型飞行控制系统.阐述了系统的设计思想及软硬件结构和控制策略,给出了相应的飞行控制流程图与神经网络动态逆控制原理图.DSP 采用哈佛结构,使得指令处理和数据存取可以同时进行,大大提高了处理效率,测量精度及计算速度等也得到了相应的提高.通过在环回路仿真验证表明,所设计的系统具有计算速度快、可靠性好等优点,从而赋予无人机更大的机动性和更广泛的适用性.关　键　词:数字信号处理器;无人机;神经网络;飞行控制系统;控制策略中图分类号:TP249 文献标识码:A 文章编号:167124512(2008)S120254204Design of a small UAV flight control system based on DSPHe Qi ng hua Yang M i n He J ili n L i u Yi nchun(Key Laboratory of Modern Complex Equipment Design and Extreme Manufacturing ,Central South University ,Changsha 410083,China )Abstract :A new type of flight control system based on DSP56F807is designed ,based on t he perform 2ance of UAV (unmanned aerial vehicle )and t he limitation of volume.The design scheme ,hardware and software st ruct ure and control st rategy are expatiated.The corresponding flight cont rol flow chartand t he schematic diagram of neural network dynamic inverse cont rol are p ropo sed.DSP (digital sig 2nal processor )adopt s t he Harvard st ruct ure ,t hen inst ruction p rocessing and data accessing can be run at t he same time ,and t he efficiency is imp roved greatly.Measurement accuracy and comp ute speed are increased accordingly.The design is noted for it s calculation speed and high reliability by in 2t he 2loop simulation and it can give t he UAV greater mobility and more extensive applicability.K ey w ords :digital signal processor (DSP );unmanned aerial vehicle (UAV );neural networks ;flightcont rol system ;control st rategy 无人机(UAV )是一种无人驾驶、可重复使用的航空飞行器.飞行控制系统(以下简称飞控系统)是无人机的核心,其性能直接关系到无人机的应用范围及任务的完成.随着航空技术的发展,尤其是综合技术的发展,对无人机机动性能的要求越来越高,这就要求无人机的控制核心向高精度和小型化发展.高精度要求无人机的制导精度高、稳定性好,能够适应复杂的外界环境.小型化对控制系统的质量和体积提出了更高的要求,要求控制计算机的性能越高越好,体积越小越好[1～3].性能指标要求与体积限制迫切需要设计研制新型的飞控系统.基于PC 机和单片机是目前飞控系统设计中最常用的2种方式.基于PC 机的无人机飞控计算机寻址能力强,能够进行实时的高精度和高速度计算,但接口能力差,需要较多的外围接口器件配合,体积大,不易实现小型化[4].基于单片机的飞控计算机接口能力强,但运算速度相对较慢,片内集成度低,I/O 资源少,系统资源不足.其解决办法就是采用多单片机并行处理,但这样无疑会使系统复杂化,可靠性降低,系统之间的协调性也难以得到保证[5].针对以上系统所存在的问题,开发了基于DSP56F807的飞控系统.DSP 体积小、成本低、设计灵活,为以DSP 为核心的飞控系统的实现奠定了坚实的硬件基础.1　DSP56F807数字信号处理器DSP56F807是飞思卡尔结合数字信号处理器(DSP )和微控制器(MCU )功能的混合型处理器技术的结晶[6],具有如下主要特征:集成了56800Hawk V1内核,处理速度在内核工作频率80M Hz 时,可达40M I/s ;拥有2个六通道PWM 模块,1个符合CAN 2.0A/B 标准的MSCAN 模块,2个串行通信接口等丰富接口资源;片内有60Kbit ×16byte 的程序Flash ,2Kbit ×16byte 的程序RAM ,8Kbit ×16byte 数据Flash ,4Kbit ×16byte 数据RAM ,2Kbit ×16byte 启动Flash ;共4个通用积分定时器;J TA G/OnCETM 在线调试端口[6].DSP56F807具有丰富的片内外资源、较低的功耗、良好的抗干扰能力和工作稳定性以及高速的数据处理能力,所以非常适合于无人机的飞控系统.2　无人机飞控系统设计2.1　系统硬件设计如图1所示,整个系统由地面监控站(GCS )、机载飞控计算机和图像部分3部分构成.GCS 负责无人机飞行状态监控,在目标识别的实现及紧急情况下切换至手动控制.机载飞控计算机包括无人机本体、各种传感器、主控制器以及无线传输设备.图像部分主要为摄像头和图像传输设备.其中,平台串口通信采用最精简的RS232通信协议,即双线通信的异步串行通信接口.控制器与其他远程设备或控制器进行全双工、异步、不归零串口通信,可以实现GPS信号接收及与地面监控站图1　飞控系统图的远程通信.2.2　信号采集及处理2.2.1　信号采集信号采集主要包括ADC 和GPS 等信号采集.ADC 信号采用中断接收方式,首先在主程序中设置好中断条件,当中断条件满足时,CPU 自动调用中断服务子程序;由于GPS 采用ASCII 码接收,因此其帧长度不定,采用接收到字符即产生中断的方法.2.2.2　信号处理通常情况下信号采集处理系统的对象都为大信号,但在一些特殊场合,采集的信号很微弱,其幅值只有几个μV ,并且可能会淹没在大量的随机噪声中.为此,优化前端调理电路,并利用测量放大器抑制共模信号(包括直流信号和交流信号),保证采集数据的精度[7].这里采用时域信号的取样积累平均方法,降低了算法的实现难度.时域信号的取样积累方法就是在信号周期内将时间分成若干间隔,在这些时间间隔内对信号进行多次测量累加.时间间隔的大小取决于要求恢复信号的精度.某一点的取样值都是信号和噪声的叠加,若信号值是S in ,噪声值为N in ,则信噪比为S in /N in .对这一采样点经N 次采样,并对N 个采样值线性积累平均,则信号的值将增加N 倍,即S out =N S in .由于噪声信号的随机性,其平均输出值为N out =N N in ,累加后信号输出的信噪比为S out /N out =N S in /N in ,信噪比改善为P out /P in =N ,其中:P out =S out /N out 表示输出信噪比;P in =S in /N in 表示输入信噪比.・552・增刊Ⅰ 何清华等:基于DSP 的小型无人机飞行控制系统设计若要恢复的信号逼近真实信号,则理论上采样时间越短越好,重复采样次数越多越好,但实际上由于实时控制要求以及运算能力和存储能力的制约,不能做到任意多次的重复采样.因为IMU (惯性测量单元)等传感器输入的信号幅值往往较小,所以在进行信号处理之前必须进行信号调理放大.这里选用BU RR 2BROWM 公司的INA129小功率通用仪表放大器进行信号调理.它具有优异的精度和很宽的带宽,在增益高达100时,带宽达200k Hz ,其放大倍数G =(1+49.4)k Ω/R G ,其中R G 为可调电阻器电阻值.2.3　软件设计与控制策略2.3.1　神经网络动态逆控制方案目前,在众多的非线性控制系统设计方法中,真正能应用到飞控系统设计的只有反馈线性化方法,并且该方法在有人机上已经得到成功应用,故可以直接基于无人机的非线性模型,采用非线性控制系统设计方法进行设计,非线性动态逆控制就是一种切实可行的非线性控制系统设计方法[4].但是动态逆技术难以克服逆误差与增强鲁棒性[8],所以本文在动态逆控制方案基础上进行基于神经网络动态逆控制的飞控系统设计,控制原理如图2所示.基本思想是用神经网络逼近对象的逆模型,同时用神经网络辨识逆误差.该方案通过神经网络较好地解决了无人机精确模型无法获得的缺陷,其自适应律具有一定的鲁棒性与容错性.图2　神经网络动态逆控制原理图2.3.2　软件流程图3为系统软件总体流程,主要分为4部分:a .初始化,系统软硬件的初始化和参数预置;b .遥控遥测,接收、执行地面监测指令,同时将飞行参数和遥测数据发送回地面监测站;c .自主导航,接收、处理传感器数据,进行控制解算,自主完成导航任务;d .定时与中断处理,完成已规划好图3　系统软件总体流程的相关任务.3　在环回路仿真为进一步验证飞控系统的性能,以DSP56F807为核心,利用Simulink 所建立的无人机模型和RS232串口通信,构建硬件在环回路仿真系统.限于篇幅,在此不详细介绍无人机模型构建方法以及详细的仿真实验步骤,只给出滚转角与偏航角响应图(如图4所示).该飞控系统通过试验验证,达到了预期目的,满足了现代无人机的性能指标并实现了小体积化.基于DSP 的飞控系统具有较高的集成度、较好的实时性和高性价比,在此基础上可以很好地・652・华　中　科　技　大　学　学　报(自然科学版)　第36卷图4　滚转角与偏航角响应图实现无人机更大的机动性、更高的灵活性和更广泛的适用性.参考文献[1]古月徐,杨　忠,龚华军.基于DSP的飞行控制器的设计与半实物仿真[J].自动化技术与应用,2005, 24(2):28232.[2]Roberts J M,Corke P I,Buskey G.Low2cost flightcontrol system for a small autonomous helicopters[C]∥Proc2002Australasian Conference on Roboticsand Automation.[s.n.],2003:27229.[3]G avrlets V,Shterenberg A,Martinos I,et al.Avi2onics system for aggressive maneuvers[J].IEE Aess Systems Magazine,2001,9(2):14217.[4]赵　鹏,蒋烈辉,吴金波.基于A T91m55800的无人机飞行控制系统设计与实现[J].微计算机信息, 2005,21(4):97298.[5]刘　波.无人机非线性控制律研究和仿真[D].长沙:中南大学机电工程学院,2006.[6]范寿康,康广荃,尹　磊,等.Freescale16位DSP原理与开发技术[M].北京:机械工业出版社,2006.[7]华　容.信号分析与处理[M].北京:高等教育出版社,2004.[8]曹云峰,苏丙未,沈春林.无人机飞行控制系统先进设计技术评述[J].飞机设计,2001,12(4):10214.・752・增刊Ⅰ 何清华等:基于DSP的小型无人机飞行控制系统设计。

基于DSP的定尺飞锯控制系统研究

基于DSP的定尺飞锯控制系统研究
中国是管材生产与加工的大国,生产量和加工量均居世界前列。

然而由于技术和设备的落后,相关企业的管材损耗率在切割加工时居高不下,而精度、效率和稳定性却差强人意,利润率也因此大打折扣。

而以]TMS320F28069为运动控制器、由变频器驱动三相异步电动机的定尺飞锯控制系统,精度、效率和稳定性均可满足企业的要求,并且与同性能设备相比有价格优势。

本文所述定尺飞锯控制系统由以TMS320F28069处理器为核心的运动控制器、伺服型变频器、触摸屏、锯车系统以及测速系统等组成。

该系统引入脉冲长度简化运算和操作,提高了更换设备时的效率。

测量各运动组件的速度时采用M/T加权平均过渡法来进行测速,使转速在切换处可平滑过渡,测量误差较为稳定无波动,从而提高系统的稳定性。

锯车的速度控制在各个阶段采取不同的策略：加速和减速时速度控制函数分别以函数"sin2x”和“cos2x”为基础,可减小对控制电机的冲击；锯车同步调整阶段采用内环为分区式PID控制的双闭环调节策略,以满足系统较高的动态特性要求；锯车零点调整阶段采取双闭环PID调节策略。

切管时,锯片转速实时调整,与锯片和管材的接触面积呈正相关,可有效减少切口毛刺。

本文对定尺飞锯控制系统的硬件电路和软件进行了设计,并搭建实验平台,得到如下实验结果：通过在触摸屏界面上操作可实现参数设定、状态监测、手动试车、自动操作和模拟操作等功能；各试车动作执行过程正确;各运动组件的行进长度和速度测量准确稳定；模拟了对管材进行2m-6m定长切割的过程,定尺精度可达到3mm,锯车的速度控制曲线也与设计方案一致。

基于DSP的自动跟踪飞锯机控制系统设计

基于DSP的自动跟踪飞锯机控制系统设计
李平;吴涛
【期刊名称】《重型机械》
【年(卷),期】2007(000)004
【摘要】探讨了将先进的DSP技术应用于自动跟踪定尺飞锯机控制系统,设计其硬件电路及软件流程.DSP技术适时性好,控制精度高,采用DSP技术,可以提高锯切定尺精度.
【总页数】3页(P55-56,60)
【作者】李平;吴涛
【作者单位】昆明理工大学机电工程学院,云南,昆明,650093;昆明理工大学机电工程学院,云南,昆明,650093
【正文语种】中文
【中图分类】TG333.2+2
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基于DSP的无人飞行器飞行控制系统设计

基于DSP的无人飞行器飞行控制系统设计
李侦;田梦君;赵菲菲
【期刊名称】《微处理机》
【年(卷),期】2010(031)004
【摘要】根据先进无人飞行器对实时性和小型化的要求,介绍了某型无人飞行器飞行控制系统的总体设计和具体实现方案.本系统以TMS320F2812数字信号处理器为核心,外围扩展了高精度的AD/DA转换器、多串口通道和外部存储器,使系统具有较丰富的硬件资源.软件设计以直接设计方式开发,软件系统载于DSP FLASH中,并给出了相应的飞控软件流程图.整个系统性能优良,可扩展性强,成本低,适用于小型无人飞行器.
【总页数】4页(P125-128)
【作者】李侦;田梦君;赵菲菲
【作者单位】西北工业大学机电学院,西安,710072;西北工业大学机电学院,西安,710072;西北工业大学机电学院,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TP368;V247
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