基于dsp控制的simulink快速代码生成机制的双轮自平衡小车研究.doc

基于dsp控制的simulink快速代码生成机制的双轮自 平衡小车研究 编写：徐鹏 可以看到小车的框架结构，底部有两个直流电机控制两个轮子，中间有个金属盒用来固定dsp核心板及驱动板，电池放在底座上增加重量，金属杆顶部是倾角传感器。 小车设计原则有： 1、金属杆与底部电机轴是固定一起的。 2、金属杆竖直时必须有一个平衡点，处在无扰动情况下可以自己立住。 3、小车重心低一些有利于平衡的实现。 现在我设计的系统是实现最基本的功能，即小车的站立平衡，故只需要倾角的输入，而输出则只需要给电机一路PWM信号，两个电机共用，现在我将系统硬件部分与软件部分介绍如下： A、硬件部分介绍： 框图如下： 1）、倾角传感器我们采用SCA60C这款单轴倾角传感器，其参数如下： 发现这款传感器-90度时输出0.5V，90度时输出4.5V,水平时输出约为2.6V,而DSP上的AD输入为0V到3V之间，因此需要在变送调理部分进行处理，同时，注意到该小车不可能用到-90度到90度的范围，因此我们可以在倾角传感器安装上着手，将其安装一个负角度，也就是现场调试一下，使得小车金属杆完全竖直时，倾角传感器输出为1.8V，因为一度是1/45V,输出1.5V时实际上倾角传感器角度为36度，这样输出0.5V的时候倾角传感器实际角度为-90度，金属杆实际角度为-54度，输出3V时倾角传感器角度为18度，金属杆实际角度为54度，倾角传感器角度范围为-90度到18度，而加了一个偏移量后，使得金属杆角度范围为-54到54度，满足了我们的要求。 角度检测电路如图所示。箭头方向为角度传感器有效方向，以电压量输出。SCA60C的7脚为模拟电压量输出端，水平位置时输出电压为2.60V，-90度时输出电压为0.5V，90度时输出电压为4.5V，该管脚接DSP A/D输入端口。SCA60C的1、2、3、5、6脚为厂家设置的，无需用户更改。 变送调理电路，需要对输入电压进行限幅、滤波，使用简单的RC低通滤波器，频率f=1/RC，取R=100欧，C=0.1uF，可去除100KHZ以上的高频噪声，限幅则可以用限幅二极管，采用3V的限幅二极管即可。电路图如下： DSP最小系统板详见力天DSP板子介绍，这里不再赘述。 L298驱动板可参考力天的直流电机驱动模块，为了是电机能够正反转，需要将一个电机接两路PWM。 这样硬件平台就搭好了。 B、软件部分 同样使用matlab的simulink生成DSP的工程文件，直接下载使用，不需要对DSP进行任何编程，这里简略讲一下过程： 打开matlab和simulink，新建一个model。（在此之前确认已经装好ccs并能和DSP连接上） 找到simulink库中的相应库，配置处理器类型。如果想把程序烧到DSP的FLASH中，可以进行如下配置： 双击，出现 上面三栏是板子类型，可以看到处理器是C2812是不对的，改成F2812。 点击Section，如下操作： 可以看到右栏选中RAMH0，表示烧到RAM中，选择FLASH，则烧到FLASH中，这样生成CMD文件不同。 在dsp2812库中找到相应模块，添加到模型中。 设计算法，建立完整模型。 按照步骤生成DSP工程文件，下载到dsp运行即可。 4 3 2 1 5 6 7 8 0.1uF GND Vout DD V