基于DSP的计算机控制实验系统设计与开发

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原有的基于FPGA的实验教学系统采用模型的设计方法,利用MATLAB/RTW工具箱实现Simulink模型到工程的转换。利用Simulink提供的绝大部分模块在Simulink完成控制器搭建及仿真,将搭建好的控制器放置到设计的用于实际控制的Simulink模型指定位置。这种实验教学方法不利于学生学习掌握嵌入式编程和算法的编写。为了取得更好教学和实验效果,提高教学质量,使学生能够更好学习理论知识和实际编程,设计一个以DSP工程编写为核心的计算机控制实验系统具有重大实际意义。本文基于DSP完成计算机控制实验系统的设计,采用嵌入式语言编程开发设计方法,根据实验目的,利用Microsoft Visual Studio2013、CCStudio3.3实现上位机操作界面的设计和下位机DSP工程的研发。为了完成《计算机控制理论与设计》教材上的多种控制算法,制定了合理的功能实现流程,搭建起完善的基本教学实验框架,将自己编写好的控制器算法放置在规定的位置,编译下载,即可实现对有刷直流电机的实时控制。并可通过上位机观测实时控制曲线,观察控制效果。与其他实验系统相比,该实验系统能够使学生了解DSP编程、掌握各种先进算法控制器的设计以及代码的编写,学生只需关注于算法的设计和DSP工程的编写,无需对DSP环境和上位机软件进行配置。本文的主要工作包括:设计了以DSP为核心的教学实验控制系统;完成被控对象直流电机、主控实验箱、器件的选型以及后期设计制作。利用CCStudio3.3配置实际DSP工程环境;利用Microsoft Visual Studio2013完成上位机软件的编写。设计了 PID控制器、积分分离PID控制器、微分先行PID控制器、不完全微分PID控制器、单神经元自适应PID控制器、滑模变结构控制器、极点配置控制器完成了仿真程序的编写和DSP程序的编写。最后进行仿真控制效果和实际控制效果的对比,来探究各算法之间的差异,从而使学生更好的理解《计算机控制理论与设计》中的理论内容。
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