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基于DSP的振动主动控制器小型化设计的中期报告

摘要

本文针对振动控制中的主动控制方法进行研究，设计了基于DSP的振动主动控制器，并进行了小型化设计。主要研究内容包括DSP芯片选择、电路设计、算法实现等方面。本文选用TI公司的TMS320F2812DSP芯片，设计了基于模拟控制电路和数字控制电路相结合的振动控制器，实现了对振动信号的主动控制。在小型化设计方面，采用SMT工艺并合理布局PCB，进一步优化了电路的性能。经过实验验证，设计的振动主动控制器具有较高的控制精度和稳定性，可以满足工程实际应用的要求。

关键词：振动控制，主动控制，DSP，小型化设计

Abstract

Inthispaper,westudytheactivecontrolmethodinvibrationcontrolanddesignavibrationactivecontrollerbasedonDSP,andcarryoutminiaturizationdesign.ThemainresearchcontentincludesDSPchipselection,circuitdesign,algorithmimplementation,etc.Inthispaper,TIsTMS320F2812DSPchipisselected,andavibrationcontrollerbasedonthecombinationofanalogcontrolcircuitanddigitalcontrolcircuitisdesignedtoachieveactivecontrolofvibrationsignals.Intermsofminiaturizationdesign,SMTtechnologyisadoptedandPCBisreasonablylaidouttofurtheroptimizetheperformanceofthecircuit.Afterexperimentalverification,thedesignedvibrationactivecontrollerhashighcontrolaccuracyandstability,whichcanmeettherequirementsofengineeringpracticalapplication.

Keywords:Vibrationcontrol,activecontrol,DSP,miniaturizationdesign

1.研究背景

振动控制技术是一种广泛应用于工程实际的技术，在机械、电子、航空、汽车、建筑等领域均有应用。主动控制是振动控制中的一种重要技术，它通过外部激励力或控制力来对振动系统进行实时控制。与被动控制相比，主动控制具有更高的控制精度和稳定性，并且可以适用于更广范围的工况。因此，研究基于DSP的振动主动控制技术，对于提高工程实际应用的效果和效率具有重要意义。

2.设计方案

2.1DSP芯片选择

DSP是数字信号处理器的缩写，是一种专门用于数字信号处理的芯片。DSP具有高速计算、高精度控制、高效能处理等特点，被广泛应用于信号处理、图像处理、音频处理、通信等领域。在振动控制领域，DSP芯片可以快速处理振动信号，并生成相应的控制信号，实现振动的主动控制。

在本设计中，我们选择了TI公司的TMS320F2812DSP芯片。该芯片采用16位定点处理技术，具有150MHz的运算速度和256KB的Flash程序存储器，可以满足振动控制应用的要求。

2.2电路设计

基于DSP的振动主动控制器电路主要包括传感器采集电路、DSP处理电路和执行机构驱动电路。

传感器采集电路采用加速度传感器采集振动信号，并将信号经过滤波、放大等处理后输入到DSP处理电路中。

DSP处理电路包括ADC模块、运算器、存储器等组成部分。ADC模块将传感器采集的模拟信号转换为数字信号，传输到运算器中进行数字信号处理，并将处理后的信号保存到存储器中。处理后的数字信号可通过PWM输出模块生成控制信号，控制执行机构输出相应的激励力。

执行机构驱动电路一般采用开关放大电路，将数字控制信号转换为电压信号，驱动执行机构输出相应的力量。

2.3算法实现

基于DSP的振动主动控制中，常用的控制算法包括PID算法、LQG算法、神经网络算法等。本设计中，我们选用PID算法进行振动控制。

PID算法是一种常用的控制算法，它通过比较目标值和实际值的差异，根据预定的比例、积分、微分