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基于ARM多通道振动迭代控制系统研究

作　者: 黄海宝
导　师: 吴学杰
学　校: 西南交通大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 振动台 DDS PID 自适应逆控制 LMS STM32
分类号: TN741
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

振动试验台是用于在实验室内模拟真实振动环境效应的试验设备,可以用于评定元器件、零部件及整机在预期的振动环境中的抵抗能力,在国防、航空、航天、通讯、电子、汽车、家电等行业都有使用。因此振动试验台对产品设计和工业生产都有着及其重要的作用。振动试验在振动台上通过输入不同的激励信号实现不同的振动效果,所以振动台的关键环节就是波形的产生和控制方法。随着振动台往多自由度,便携化的发展。本文选取了DDS直接数字合成技术实现多通道严格同步的高速正弦波的产生,并进行峰峰值、基准值PID控制。对于随机波,由于系统复杂的非线性因素,本文给出了LMS的自适应逆控制方法,将系统参数估计和控制器设计二者的算法结合在一起,实时控制试验系统,使得试验系统输出期望响应。本文了根据通用性电磁振动台特点给出总体设计。之后,在波形生成方面介绍了DDS技术的原理及特点。在控制方法上介绍了PID控制原理,并给出了适合本系统设计的PID计算方法；介绍了基于LMS的自适应控制方法,对于单通道、双通道、任意多通道通道进行了公式推导,并作出matlab仿真。最后搭建了单通道试验电路,编写控制算法并移植到ARM系统下进行调试,试验运行结果良好。该系统具有精度高、可靠性高、操作简单、性能良好的特点。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章绪论  10-14
  1.1 研究的背景与意义  10-11
  1.2 国内外振动台控制系统研究现状  11-12
  1.3 主要研究内容  12-14
第2章振动台控制系统设计方案  14-18
  2.1 振动台控制系统设计要求  14
  2.2 振动台控制系统的总体设计  14-17
  2.3 本章总结  17-18
第3章波形合成技术与控制算法  18-36
  3.1 频率合成技术  18-19
    3.1.1 频率合成技术简介  18
    3.1.2 频率直接合成系统的结构与原理  18-19
  3.2 PID控制器设计  19-22
    3.2.1 PID控制原理  19-21
    3.2.2 位置式PID控制  21-22
    3.2.3 系统PID控制器设计  22
  3.3 自适应逆控制器设计  22-35
    3.3.1 自适应控制理论  23-26
    3.3.2 单通道自适应的逆向控制  26-29
    3.3.3 双通道自适应的逆向控制  29-35
    3.3.4 任一多通道自适应的逆向控制  35
  3.4 本章小结  35-36
第4章系统硬件设计  36-49
  4.1 总体硬件电路设计  36
  4.2 主芯片及基本外围电路设计  36-39
    4.2.1 STM32微控制器  37
    4.2.2 基本外围电路  37-39
  4.3 RS232通信  39
  4.4 信号采集模块  39-42
    4.4.1 信号调理部分  40-41
    4.4.2 AD转换模块  41-42
  4.5 信号输出模块  42-48
    4.5.1 DDS信号发生模块  42-46
    4.5.2 DA模块  46-47
    4.5.3 乘法器AD633模块  47-48
    4.5.4 信号放大模块  48
  4.6 本章小结  48-49
第5章系统软件设计及实现  49-61
  5.1 上位机软件介绍  49-50
  5.2 下位机软件设计  50-57
    5.2.1 下位机软件总体介绍  50-54
    5.2.2 定时器程序  54-55
    5.2.3 AD9959程序  55-56
    5.2.4 A/D、DMA程序  56
    5.2.5 D/A输出程序  56-57
  5.3 实际系统的ARM实现及结果分析  57-61
结论与展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-66
攻读硕士学位期间发表的论文  66

基于ARM多通道振动迭代控制系统研究

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