DSP与CPLD在扫描探针显微镜中的应用

扫描探针显微镜(Scanning Probe Micmscope,SPM)经过二十多年的发展,已进入成熟期:应用最新的计算机软硬件技术实现SPM控制的优化及性价比的提高是该领域目前的研究热点之一.本文主要介绍DSP和CPLD在SPM控制系统的应用,并详细论述了具体的设计方案及软硬件的实现.通过采用将先进的DSP与小规模的CPLD相结合的方案,研制了一套新颖的SPM控制系统.测试表明该系统具有性能稳定、功能可扩展等显著特点.     

基于DSP的SPM反馈控制器设计

反馈是扫描探针显微镜控制的核心技术，但目前SPM通常使用基于模拟电路的反馈，因而基于数字信号处理器的数字反馈控制器具有较高的实用价值。该文设计了一种基于DSP的SPM数字反馈控制器，并介绍了其软硬件的设计及算法的改进。测试表明，该反馈控制器功能正常，稳定性和灵活性比模拟反馈控制器有较大的提高。     

基于DSP的BP神经网络PID控制器的设计

针对BP神经网络PID控制算法的复杂性及实现的困难性,本文提出了一种使用DSP芯片来实现的方案,外围功能接口则由辅助芯片FPGA来完成。利用TI公司提供的RTOS(DSP/BIOS)快速开发出该控制器原型,并通过对伺服电机的转速控制实验,对比传统的PID控制后,证明了该方案的实时性及控制性能都能满足工程需求。     

基于DSP的专家PID控制在无刷直流电机的应用

针对无刷直流电机传统控制的不足,在DSP控制框架内设计了电机的专家整定PID控制系统;系统将DSP技术和专家控制技术相结合,DSP在完成信息分析处理和协调各部件等工作的同时,计算出无刷直流电机转子转速,转速值与上位机设定值比较后,将差值送入专家整定PID控制器,利用专家整定PID控制器快速、灵活、准确的参数整定优势,输出合适的PWM占空比控制转速,实现电机的闭环控制;仿真结果显示,该控制方法与普通PID控制相比,具有响应快、误差小、抗负载扰动能力强等优点,验证该方案的有效性,具有一定的应用借鉴意义。     

基于DSP的新型数字式SPM系统硬件方案研究

本文以德州仪器公司的TMS320C6713DSP为基础。介绍了一种新型数字式SPM系统的硬件解决方案。文章首先指出原先的SPM系统的一些缺点，进而介绍数字信号处理器TMS320C6713芯片的一些优点，最后给出了基于该DSP芯片的主控板的主要结构以及整个数字式DSP-SPM系统的硬件方案。     

扫描探针显微镜的控制技术综述

扫描探针显微镜(SPM)具有高精度成像、纳米操纵等功能,是纳米科技、生命科学、材料科学和微电子等科学研究的重要工具.随着科学技术的发展,科学家和工程师们对科研工具SPM的性能也提出越来越高的要求.SPM控制技术作为提高SPM性能的关键技术之一,已经得到广泛的关注和研究.本文首先介绍SPM系统以及两种常用的SPM,讨论SPM扫描器(即压电驱动器)的特性及其数学模型;然后详细总结了SPM水平方向和竖直方向的控制技术,并且对扫描探针显微镜多输入多输出(SPM MIMO)控制技术进行了探讨;最后总结了SPM控制技术研究现状及其所面临的问题.     

基于USB的SPM图像实时传输模块设计

本文利用Cypress公司生产的USB2.0接口芯片CY7C68013,以及TI公司的DSP芯片TMS320C6713,通过CPLD建立DSP与USB接口芯片的通信通道,通过VB编写的通信软件建立USB与PC机的通信通道,完成了SPM在扫描过程中图像实时传输模块的设计。     

采用图形控制组态的多回路PID调节器设计

阐述了多回路PID调节器的硬件和软件总体设计方案，详细介绍了以DSP为CPU的多回路PID硬件设计和采用图形控制组态设计用户程序的多回路PID的软件设计。     

多轴运动控制器在机械手上的研究

为了提高工业上机械手的控制性能和精度,设计了一种基于DSP的多轴运动控制系统,该系统主要由PC上位机和机械手控制器组成,它们之间通过PCI总线进行通信;机械手控制器主要由DSP和CPLD组成,实现了四轴伺服运动控制功能;同时考虑到伺服电机的动力学特性,在运动平台上采用单神经元自适应PID建立了细化的控制方案,实现了高精确的运动控制;实验结果表明,该系统控制系统具有良好的开放性和通用性,实现了先进的控制策略,与传统PID控制相比,在性能和精度上都得到很大的提高.     

神经网络在细纱机中的应用

介绍了一种基于PLC和DSP的细纱杌控制系统.该系统针对细纱机控制系统的非线性与传统PID控制方法的不足,提出了一种改进型基于RBF神经网络在线辨识的单神经元PID自适应控制方法.该方法构造了一个RBF网络对系统进行在线辨识,建立起在线参考模型,由单神经元控制器完成控制器参数的学习,从而实现控制器参数的在线调整.仿真试验结果表明.该控制器控制精度高,动态性能好,其控制效果优于传统的PID控制器.     

PID数字控制器多指标优化模拟设计方法研究

建立PID数字控制器多指标统一优化模拟设计方法;用SIMULINK仿真研究数字PID控制对模拟PID控制的复现能力和PID计算机控制系统的阶跃响应,用MATLAB仿真筛选PID参数的优化组合值;提出并建立了一种新的PID数字控制器多指标优化模拟设计方法,包括:PID初值确定方法、模拟PID优化参数MATLAB筛选方案和软件流程图、模拟PID参数转换数字PID参数的方法、SIMULINK仿真验证设计结果的有效性的方法等;研究表明,该方法可用于1～5ms采样周期的PID数字控制器多指标优化模拟设计,且能独立使用、无需PID经验数据和其它设计/整定方法;提供了4个代表性的实例设计,验证了该方法的有效性。     

柴油发电机数字电压调节技术研究

发电机调压器是维持柴油机组正常运行不可缺少的重要部分,对机组的安全稳定运行起到重要作用。目前,主要存在基于晶体管式的模拟调压器以及基于微处理器的数字调压器两种。鉴于数字调压器具有传统的模拟式调压器无法比拟的优势,本文针对某型车辆柴油发电机设计了基于TMS320F28335芯片的数字电压调节器。设计了数字电压调节器的输入输出接口电路,包括模拟量调理电路、数字量调理电路、励磁主电路和励磁驱动电路等,制作功率板。采用以TMS320F28335为核心的DSP最小系统作为核心控制器,利用电压、励磁电流双环调节的方式,采用复合PID控制算法。搭建系统实验平台,对调压器进行测试,满足预期功能要求。     

基于模糊神经网络PID控制器的EEC数字化设计

为实现航空发动机模拟式电子控制器(EEC)的数字化设计,以其低压压气机导流叶片调节通道为主要研究对象,提出一种模糊神经网络PID控制器,将模糊控制、神经网络、PID控制相结合,利用模糊控制专家经验优势和神经网络的自学习、自适应能力,优化PID控制参数,实现控制性能提升。仿真结果显示,基于模糊神经网络的PID控制器控制性能有较大提高,具有比常规神经网络PID控制器更小的超调量和更好的抗干扰性;适用于定常系统和非定常系统,具有更好的自适应性与鲁棒性;可应用于航空发动机模拟式电子控制器(EEC)的数字化设计。     

STATE‐SPACE DIGITAL PID CONTROLLER DESIGN FOR MULTIVARIABLE ANALOG SYSTEMS WITH MULTIPLE TIME DELAYS

This paper presents a discrete‐time state‐space methodology for optimal design of digital PID controllers for multivariable analog systems with multiple time delays. The multiple time‐delayed multivariable analog systems are formulated in a state‐space generic form so that the exact discrete‐time state‐space model can be constructed. Then, the optimal digital PID controller is designed via a state‐feedback and state‐feedforward LQR approach. The developed PID controller can be applied to a general time‐delayed multivariable analog system represented by a semi‐proper or strictly proper transfer function matrix. Illustrative examples are given to compare the performance of the proposed approach with alternative techniques.     

规则自适应模糊PID数字电压调节器设计

应用自适应模糊控制理论,结合航空电源发电机控制器系统的实际情况,设计了基于规则自适应模糊PID算法的数字电压调节器系统.介绍了系统的硬件组成和相应规则自适应模糊PID控制器算法的具体实现.该算法克服了不能建立精确的数学模型所带来的弊端,经过验证,该系统具有良好的稳定性和快速的跟踪性,具有一定的现实意义.     

模糊神经网络pH控制器的DSP实现

针对pH值控制过程具有较强非线性、纯滞后性的特点，传统PID控制往往达不到满意控制效果。介绍一种将模糊控制技术与神经网络技术相结合构成的模糊神经网络pH控制器，通过数字仿真显示了该控制算法的控制效果优于传统的PID控制和一般的模糊控制算法。并将提出的模糊神经网络控制算法在DSP上进行了实现．通过模拟实验验证了该控制器的可行性。     

基于FPAA的模糊自整定PID控制器设计

为提高过程控制的响应速度,提出了一种基于现场可编程模拟阵列(FPAA)模糊自整定PID控制器的硬件实现方法。在8块AN221E04芯片中实现模拟乘法器、求小求和以及除法等单元电路,由各单元电路组合成完整的控制器。作为硬件电路,该控制器与软件编程实现的模糊PID控制器相比具有很强的实时性;作为纯模拟电路,该控制器内部传输信号均为连续值的模拟量,不需要A/D、D/A转换电路,与采用数字电路实现的控制器相比具有电路简单、运算速度快的特点。仿真实验结果表明：基于FPAA的模糊自整定PID控制器超调量小、稳态误差小,控制器响应时间降到了微秒级。     

基于DSP的数字电子负载控制器设计

为改善传统的电子负载的可靠性和适应性差的问题,设计了一种基于DSP的高速数字控制器。该控制器利用数字PID控制的优点,以定点32位DSPTMS320LF2812为控制环的数字电子负载,具有根据设定值快速调整负载电压和电流的特点,较好地满足了测试系统快速性和稳定性的要求,不仅精度有了一定的提高,而且提高了电子负载控制系统的稳态和动态特性。试验结果表明,采用DSP作为控制器的数字电子负载,更适合于对控制性能要求较高的电源测试场合,具有广阔的应用前景。     

模拟电路实现的神经元控制器的仿真研究

该文研究一种适用于电动机控制的模拟电路实现的神经元自适应控制器。根据神经元的特性,将数字神经元控制器模拟化,获得模拟神经元控制器。该文还研究用MATLAB中的动态仿真工具SIMULINK对其进行仿真的方法。仿真结果表明模拟电路实现的神经元控制器比模拟PID具有更良好控制特性,并实现神经元权值的自动调节。该仿真方法为用电路仿真软件进行电路设计、仿真以及实际电路的实现打下良好的基础,提高设计效率。