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基于ARM的数字式比例放大器的研究

作　者: 张德盛
导　师: 朱世强
学　校: 浙江大学
专　业: 机械电子工程
关键词: ARM处理器数字式比例放大器 PWM 软件代替硬件人机界面
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 45次
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内容摘要

随着工业自动化的发展,各行业对液压控制系统的要求也越来越高。数字式比例放大器以其控制精度高、性能好等优点已经成为当今比例放大器的必然发展趋势。本文结合当今国内外比例放大器发展现状,提出并实现了一种控制性能好、可靠性高、稳定性强的数字式比例放大器。该放大器以ARM为主控制器,采用软件代替硬件的方式,在放大级中运用PWM反接卸荷式功率驱动电路代替传统的功率驱动电路,通过上位机人机界面对下位机进行参数读取和设置,提高了系统灵活性,减少了系统功耗,提高了比例放大器的稳态和动态性能。本论文共分为六章,主要研究内容如下：第1章,介绍了电液比例技术和比例放大器的发展历程及国内外研究现状,阐述了本论文研究的意义及主要内容。第2章,通过ARM处理器与单片机的比较,确立了以ARM处理器作为主控制器,从而提出了基于ARM的数字式比例放大器总体研究方案,并阐述了本论文研究的比例放大器的工作原理。第3章,详细阐述了以ARM系列LPC2368芯片作为主控制器的各个硬件模块的研究,完成了包括主控制模块、电源模块、输入接口模块、功率放大级模块、测量放大电路模块、通信模块等在内的整个硬件系统的研究开发。第4章,利用ADS1.2和Visual C++集成开发环境,分别完成了下位机ARM控制程序和上位机人机控制界面的开发,并阐述了下位机ARM程序各模块设计以及上位机人机界面功能。第5章,针对本论文研究的比例放大器,在PI和PID参数整定后,在试验台上完成比例放大器相关实验。第6章,总结了论文的主要研究工作,并对今后的研究工作做出展望。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-20
  1.1 电液比例技术的发展  11-13
  1.2 比例放大器的发展及国内外研究现状  13-17
    1.2.1 比例放大器的发展历程  13-16
    1.2.2 比例控制放大器国内外研究现状  16-17
  1.3 课题研究的内容及意义  17-19
    1.3.1 课题研究的意义  17-18
    1.3.2 课题研究的内容  18-19
  1.4 本童小结  19-20
第2章数字式比例放大器总体方案研究  20-30
  2.1 核心主控制器芯片选择  20-24
    2.1.1 主控制器芯片选用原则  20-21
    2.1.2 ARM和单片机的比较  21-23
    2.1.3 系统ARM芯片选型  23-24
  2.2 基于ARM的数字式比例放大器总体结构设计  24-27
  2.3 基于ARM的数字式比例放大器的工作原理  27-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章硬件系统  30-45
  3.1 主控制器模块  30-31
  3.2 电源模块  31-33
  3.3 输八接口模块  33-36
    3.3.1 模拟量输入接口  33-35
    3.3.2 数字量输入接口  35-36
  3.4 EEPROM存储器扩展模块  36-37
  3.5 功率放大级模块  37-39
  3.6 测量放大电路模块  39-40
  3.7 通信模块  40-43
    3.7.1 RS232串口通信模块  40-41
    3.7.2 USB通信模块  41-42
    3.7.3 CAN总线模块  42-43
  3.8 本章小结  43-45
第4章软件系统  45-60
  4.1 下位机ARM控制程序  45-51
  4.2 上位机人机界面  51-53
  4.3 串口通信协议  53-58
    4.3.1 串行通信处理过程  54-56
    4.3.2 串行通讯的具体命令搭式及其响应  56-58
  4.4 本章小结  58-60
第5章系统调试与实验  60-74
  5.1 PID参数整定  61-63
  5.2 开环比例放大器实验  63-65
  5.3 闭环比例放大器实验  65-73
  5.4 本章小结  73-74
第6章总结与展望  74-76
  6.1 总结  74-75
  6.2 工作展望  75-76
参考文献  76-80

基于ARM的数字式比例放大器的研究

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