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新型式线体在电业伺服情态试验机扼制装置的践行

日期:2019-02-05 13:18
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摘要:
新型式线体在电业伺服情态试验机扼制装置的践行
  为提高作动器的响应速度,本系统具备伺服阀颤振信号的产生功能,并且根据作动器的不同要求,颤振幅值可调整,因而极大的提高系统对不同作动器的适应性。伺服阀驱动电路可实现电压驱动和电流驱动方式的切换,从而控制器可适应电流驱动和电压驱动两种方式的伺服阀。在电流控制方式下,其电流可在10mA100mA范围调整。在电压控制方式,其输出电压可以达到10V范围。

  上位机采用工控机,因而提高了系统的可靠性。上位机实现数据存储、数据计算、曲线显示、人机交互等功能。DSP和上位机的通讯采用ISA总线,在CPLD的协调作用下,利用双口RAM实现并行通讯,其通讯速度快,完全满足动态试验快速采集、处理数据的要求。

  DSP是整个控制器的核心部件,整个控制在它的控制下完成采样、通讯及相关控制功能。

  ISA接口设计用CPLD和双口RAM实现DSP与工控机ISA总线接口的并行通信。由于工控机要实时完成曲线的绘制和数据采集,数据量大。所以要求双方通信的实时性很强,并且通讯必须可靠。因此在系统设计中,DSP和工控机都采用中断方式接收数据。

  系统使用8位总线通讯形式,使用的信号线包括8位数据总线,16位地址总线,读和写控制信号线,以及DSP向工控机发送的中断信号线。

  当DSP需要向工控机传送数据时,它先将所需传送的数据数据写入双口RAM,然后DSP向工控机发出中断信号,工控机响应中断信号后,通过ISA总线立即读取双口RAM中的数据,当工控机将数据全部读取完毕后,CPLDDSP发送信号,表明工控机已经将数据读取完毕,DSP可以继续向上位机发送数据。同理,当工控机要向DSP发送数据时,工控机将数据全部发送到双口RAM中,当所有数据都发送完毕后,通过CPLDDSP发送中断,DSP响应中断后,立即读取相应双口RAM中的数据,当DSP将双口RAM中的数据全部读取完毕之后,相应标志位置位,表明数据读取完毕。工控机通过读取该标志位,判断DSP是否已经读取了所发送的数据。如果DSP已经读出了数据,则工控机可以继续向DSP发送数据。利用这种通讯方式,通讯的可靠性和实时性都得到了很好的保证。

  DSP及其软件设计DSP器件是系统的核心部件。本设计采用美国TI公司的TMS320LF2XX系列芯片。该系列芯片具有UART接口、SPI接口、事件管理模块等丰富的外设资源,非常适合于信号采集和控制应用。

  其软件开发环境采用TI公司的DSP集成开发环境CCS2.0,它采用图形界面,为程序开发提供了一个统一的环境,它支持汇编、CC++语言及三者的混合编程。通过配置仿真器,可实现硬件的实时仿真,通过设置软件调试断点,方便地观察相关变量和寄存器的内容,从而大大的提高了开发效率,缩短了开发周期。

  在DSP上运行的软件程序中主要包括系统初始化模块,A/D信号采集和处理模块、函数发生器功能模块、伺服阀控制模块和通讯模块等。

  系统初始化模块的一个功能是对DSP芯片本身进行初始化,包括系统时钟和片内外围时钟、通用I/O端口、中断、事件管理器等进行初始化。另一个功能是对外围器件的初始化,如A/D芯片、CPLD等。

  A/D信号采集和处理模块的主要功能是实现高速的A/D信号采集,满足动态试验控制要求。同时,该模块可以保证位移、负荷、变形等通道的同步采集。工控机软件界面函数发生器模块可以根据试验要求,产生周期性信号。主要包含正弦波、三角波、方波及梯形波等波形发生功能。其幅值和频率根据试验要求可以随时修改,并且可以采集反馈信号的峰谷值。同时为了满足静态试验的要求,该模块还可以实现静态的拉伸和压缩试验。

  伺服阀控制模块根据给定量和反馈量进行PID运算,产生伺服阀的驱动信号,完成控制功能。根据液压动态系统的特性,在传统PID算法的基础上,对算法进行了若干优化,使得本系统的控制精度和稳定性较好,并可以完成负荷-位移-变形等控制状态的平滑切换。由于电液伺服阀通常具有零点偏移,该模块可根据伺服阀零点偏移情况进行调整。

  上位机软件上位机软件界面使用VB.Net开发。可实现波形显示、试验参数设定、报告打印等若干功能,完全满足动态试验的要求。

  结论本设计应用DSP为核心器件设计了控制卡,通过控制卡和工控机的有机结合,实现了电液伺服动静万能试验机的控制。该设计结构简单、可靠性高,调校方便。通过客户的实际使用,证明效果较好。

 

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