毕业设计（论文）-基于DSP的磁悬浮小灯控制系统精选.doc

摘 要 我们组设计的磁悬浮小灯控制系统是基于TMS320F28377s DSP芯片。本设计采用了上下两个霍尔元件作为感应器，通过DSP中的AD模块去采集这两路信号，然后经过PID控制后把输出通过DSP的DA模块将数据发送到驱动器控制线圈电流大小，以改变磁场来控制灯的位置使其保持悬浮，整个系统够成了一个闭环控制系统，抗干扰能力强，新颖且可广泛于教育领域，增加学生的学习兴趣。 Abstract 关键词：TMS320F28337S PID控制 闭环控制系统目 录 摘要……………………………………………………………………Ⅰ Abstract………………………………………………………………Ⅰ 引言……………………………………………………………………1 第一章 磁悬浮小灯控制系统的结构 ………………………………1 1.1 电源部分 …………………………………………………………2 1.2 AD转换部分 ………………………………………………………2 1.3 PID部分 …………………………………………………………3 1.4 DA转换部分 ………………………………………………………4 1.5 驱动器部分 ………………………………………………………5 第二章 程序流程图…………………………………………………6 结论……………………………………………………………………6 致谢……………………………………………………………………6 参考文献………………………………………………………………7 附录……………………………………………………………………8 引言 目前在现实生活中，磁悬浮技术得到了广泛的应用,本设计采用把磁悬浮技术使得小灯并发亮保持悬浮，改变了传统的照明技术，其中也用到了PID闭环控制。非常新颖，且系统比较稳定，能够很好的应用于教育领域，增加学生的学习兴趣。对其他领域也有广泛的启发意义。 磁悬浮小灯控制系统的结构 分析仪使用DSP28377S开发平台作为基础。整个系统可以分成5个部分： 开关电源部分：给系统提供24V电源。 AD采集部分：使用TMS320X28377S内部的AD外设，对待测的的霍尔元件两端进行模数转换。得到数字量表示的电压值。 PID部分：在DSP中，使用AD模块采集到的外部信号，并转化为数字信号作为PID控制器的反馈信号，然后设定期望值，在DSP中经过数字PID计算后通过DA模块传送给驱动器，从而使得驱动模块能够调整电流的大小，一控制磁场的强度，是灯保持悬浮。 驱动模块部分：根据DA传送过来的信号输出相应大小电流给线圈。 DA输出部分：使用TMS320F28377S内部的DA外设，把经过PID计算的输出量传送给外部的驱动器。 磁悬浮小灯控制系统整体结构图，如图1所示。 开关电源部分 设备的电源部分的目的是为了给整个系统体提供24v的电源。 图 2 系统的电源部分 1.2 AD转换部分 1.2.1 AD转换 本设计采用TMS320F28377S内部的A/D转换器来采集外部霍尔元件的信号。TMS320F28377S内部的A/D转换器的特性如下 1. 12位或16位的转换精度 2. 最高25MHz 的转换速度、 3. 16路独立通道。 由于控制系统的整体工作频率比这芯片内部25MHz的最高转换速度慢。为了得到更加精确的转换值，可以采用采集10次数据，讲采集到的数据就行快速排序，去掉采集到系统的最高和最低的值，然后将这8次数据求其平均值。把这样处理后的结果再当做一次采集的数据。 1.2.2 AD转化的实现 配置AD转换的时钟信号ADCCLK，系统预分频。 配置AD转换的采样模式，本设计才用12位通道，单端模式。 配置AD转换的通道以及转换完成后中断标志清零。 1.3 PID控制部分 1.3.1 PID控制原理 PID 控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件。这个控制器把收集到的数据和一个参考值进行比较，然后把这个差别用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。和其他简单的控制运算不同，PID控制器可以根据历史数据和差别的出现率来调整输入值，这样可以使系统更加准确，更加稳定。可以通过数学的方法证明，在其他控制方法导致系统有稳定误差或过程反复的情况下，一个PID反馈回路却可以保持系统的稳定。 图 3 PID控制原理图 1.3.2 PID控制的实现 在DSP中，使用AD模块采集到的外部信号，并转化为数字信号作为PID控制器的反馈信号，然后设定期望值，在DSP中经过数字PID计算后通过DA模块传送给驱动器，从而使得驱动模块能够调整电流的大小，一控制磁场的强度，是灯保持悬浮。 1.定义变量 float ek