基于TMS320F2407的主動振動控制系統(tǒng)

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　　摘要：基于機(jī)械振動理論和控制理論，以TMS320F2407為核心處理器建立了一種數(shù)字式主動振動控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了該系統(tǒng)硬件電路，并用軟件實(shí)現(xiàn)了控制策略。實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)有效地解決了主動振動控制的實(shí)時(shí)性問題，并使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，隔振效能大大提高。

　　關(guān)鍵詞：主動振動控制 TMS320F2407 實(shí)時(shí)性

　　主動振動控制具有隔振率高、適應(yīng)性強(qiáng)、可抗強(qiáng)沖擊振動等優(yōu)點(diǎn)，可使關(guān)鍵設(shè)備在惡劣沖擊振動環(huán)境下可靠工作。但是，主動振動控制系統(tǒng)對相位要求較為嚴(yán)格，要求系統(tǒng)具有極強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，否則由于相位滯后，控制效果將會受到嚴(yán)重影響。因而在數(shù)字式主動振動控制系統(tǒng)中，通常在單片機(jī)難以達(dá)到實(shí)時(shí)性要求，本文采用高速DSP器件解決控制的實(shí)時(shí)性問題。

　　TMS320LF2407是TI公司專為實(shí)時(shí)控制而設(shè)計(jì)的高性能16位定點(diǎn)DSP器件，指令周期為33ns，其內(nèi)部集成了前端采樣A/D轉(zhuǎn)換器和后端PWM輸出硬件，在滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求的同時(shí)可簡化硬件電路設(shè)計(jì)。本文在總線模擬主動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了以TMS320F2407為核心的數(shù)字式主動振動控制系統(tǒng)。

　　1 主動振動控制系統(tǒng)及其數(shù)學(xué)模型

　　1.1 控制系統(tǒng)工作原理

　　主動振動控制系統(tǒng)模型如圖1所示。隔振對象通過弱性體與基礎(chǔ)相連接，基礎(chǔ)振動（振幅為u）通過弱性體（剛度為k）傳遞到隔振對象上，引起隔振對象振動。傳感器置于二者之間檢測相對位移并輸入到控制器，控制器輸出的控制量經(jīng)過功率驅(qū)后輸出到電磁作動器控制隔振對象的振動，同時(shí)控制器根據(jù)隔振對象的加速度反饋實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制參數(shù)。

　　1.2 系統(tǒng)數(shù)字模型描述

　　根據(jù)主動振動控制系統(tǒng)工作原理建立的系統(tǒng)振動模型如式（1）所示。為使隔振對象加速度x最小，控制力f的計(jì)算式如式（2）所示。其中，u-x為基礎(chǔ)和隔振對象相對位移，可通過光電位移傳感器（PSD）測得。

　　mx+cx+kx=cu+ku+f （1）

　　f=c(x-u)+k(x-u) (2)

　　式中，m為隔振對象質(zhì)量，x為隔振對象加速度，u為基礎(chǔ)加速度，k為隔振彈性體剛度，c為隔振系統(tǒng)阻尼。

　　系統(tǒng)作用力f由置于氣隙磁

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