基于以太网通信的电液伺服实验台控制器研发

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控制器是电液伺服控制系统的核心环节,是完成控制算法的关键,其性能的优劣直接影响系统的响应速度与控制精度。传统控制器多采用串口、现场总线等通信方式,速率普遍较低,难以迎合控制器的高速发展方向。针对此种现象,本文以哈尔滨理工大学机电液一体化技术与产品研究所的电液伺服实验台为控制对象,设计一种基于以太网通信的电液伺服控制器,可实现电液位置系统的闭环控制,并具有与上位机快速通信的功能。本文根据电液伺服实验台控制器的功能需求,提出控制器的总体设计方案,分别从硬件、软件及控制算法三方面进行设计。针对控制器的硬件功能需求,将控制器划分为信号采集模块、伺服阀驱动模块和以太网通信模块。以浮点型DSP为核心处理器,设计DSP的电源及时钟电路、A/D信号采集电路、D/A转换电路、V/I转换电路以及以太网通信电路。在DSP的开发环境CCS中,用C语言开发A/D、D/A、以太网通信的软件驱动及主程序。设计一种基于模糊规则切换的Fuzzy-PID复合控制算法,在小范围偏差内实行PID控制以保证系统的稳态特性;在大范围偏差内实行模糊控制以调节系统震荡。对所设计控制器的各模块进行实验验证,验证电液伺服实验台控制器各功能模块能完成相应的功能。并对比PID控制、模糊控制和基于模糊规则切换的Fuzzy-PID复合控制这三种算法下电液伺服实验台的阶跃响应。结果表明基于模糊规则切换的Fuzzy-PID复合控制器的控制性能最优。基于以太网通信的电液伺服实验台控制器,对改善电液伺服系统的通信速率及控制性能具有重要的工程应用价值。
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