一种基于ＲＣＰ与ＤＳＰ运动控制器的设计方法技术

本发明专利技术涉及一种基于ＲＣＰ与ＤＳＰ的运动控制器的设计方法，包括运动控制算法设计与仿真，在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中调用对应ＤＳＰ芯片以及所需要的芯片的各个模块，结合Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中相关控制模块搭建出系统控制模型，利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ强大的仿真功能，对搭建好的系统控制模型进行实时仿真，调节相应的控制参数，直到在仿真中达到控制要求；自动代码转换，代码移植，信息反馈，重复以上步骤调节控制系统的各个参数，完善整个运动控制系统。本发明专利技术的优点：降低了运动控制器开发的门槛，而且开发的周期和成本得到很大的缩减。

【技术实现步骤摘要】
一种基于RCP与DSP运动控制器的设计方法
本专利技术涉及控制器的设计
，具体地说，是一种基于快速控制 原型RCP(R即id Controller Prototyping)与数字信号处理器DSP(Digital SignalProcessing)运动控制器的设计方法。
技术介绍
现有运动控制器的开发往往包括两个大的环节，一是运动算法的软件开发，二是 运动控制器的硬件设计。传统的开发过程中，这两大环节都分别需要专业的软件开发工程 师和硬件开发工程师来针对专门的开发要求进行开发；然后共同调试，使控制算方法能很 好的应用于硬件中。只有这两个环节紧密的配合达到形成一个最优的系统，才称得上成功 的运动控制器的开发。 然而，在实际的运动控制器的开发过程中，运动算法的实现是一个相当复杂的软 件开发过程，这个过程往往需要专业的软件开发工程师来实现。现在的控制系统的自动化 设计，大多都是在对应微处理器的开发环境中手动编写汇编或C语言或C++代码，开发周期 长，对程序员的要求较高，而且大多数程序员只熟悉某种语言，适应性很差，在大型开发项目中要互相结合开发就会出现明显的局限性。由于不同的程序员编程习惯的不同，同样的 系统不同的人用同样的语言写出的代码差别很大，使其易读性很差，甚至对程序员自己来 说，对于某些稍微复杂点的程序，亲自编写的程序在过一段时间后自己读起来都很吃力，尤 其对汇编语言更是如此。 而运动控制器的硬件则需要硬件工程师根据运动控制器的控制对象以及外围设 备来进行设计，选择MCU(如DSP)以及各种外围器件。这就要求硬件工程师对各种MCU以 及各种外围器件相当的熟悉，具有丰富的硬件开发经验。而硬件的设计不可能一次成功，往 往需要由验证到修改，由修改到验证这样反复的尝试。DSP系统模块很多，要用汇编或C语 言编写就一定要对其寄存器与内部结构了解很深，同时就像TI公司的DSP开发环境CCS学 习起来也很费时间，尤其在GEL与CMD文件的编写时，需注意的问题很多，这样对程序员的 要求很高，这样不但延长了系统开发周期，更是将一大批想用DSP技术人员拒之门外。 然而，硬件设计对于软件工程师是一个比较陌生的环节，而运动算法复杂的编程 也是硬件工程是一个比较薄弱的环节。所以在运动控制器的开发过程中存在着运动算法开 发和硬件设计脱节的环节；这是传统开发方法中存在不课避免的一个问题。同时，在控制系 统设计中，传统的手动编写代码的方法易读性差，开发周期长，对程序员要求较高，新手入 门较难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于RCP与DSP运动控制器的 设计方法。 本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的 —种基于RCP与DSP运动控制器的设计方法，所用的硬件包括通用运动控制器，软 件开发平台为MATLAB/Simulink/RTW，具体步骤为 (1)运动控制算法设计与仿真在Matlab/Simulink中调用对应DSP芯片 (TMS320F2812)以及所需要的芯片的各个模块，结合Simulink中相关控制模块搭建出系统 控制模型，利用Simulink强大的仿真功能，对搭建好的系统控制模型进行实时仿真，调节 相应的控制参数，直到在仿真中达到控制要求； 本步骤要求开发者能较熟练的运用Matlab软件，对Simulink的工具箱以及Ti公 司的SDP系列模块有一定的了解；该步骤可以模拟仿真输出的结果，可以让设计者很好的 观察系统控制模块的效果，大大提高了设计的效率； (2)自动代码转换利用自动代码生成功能将仿真好的控制模型转换成需要的代 码，同时设置好要生成代码的类型(如汇编代码，C代码或者C++代码)，生成对应的控制 代码，并自动将代码转到CCS开发环境中； 本步骤利用自动代码生成功能，使开发者能在不写一行代码的情况下获得复杂的运动控制代码，降低了运动控制算法开发的开发门槛，提高了运动控制算法程序的开发效 率； (3)代码移植将运动控制代码在CCS开发环境中进行综合，做必要的修改后移植 到嵌入式实时操作系统中； 由于系统采用嵌入式开发方法，所以给代码的移植带来很大的便利；该步骤要求开发者对CCS开发环境有一定的了解，并且能够在CCS开发环境下进行汇编代码或者C代码的编程工作，本步骤将自动生成的代码进行必要的修改，使其符合具体开发应用的需要，最后将移植有运动控制算法的嵌入式实时系统代码编译成最终的可执行代码； (4)验证将CCS环境中生成的二进制代码通过SEEDXDS-usb2. 0仿真编程器，下载到通用运动控制器的处理器(DSP)中，进行实际对象的在线运动控制，并且做好数据记录工作； 本步骤要求设计者熟练的使用SEEDXDS-usb2. 0仿真编程器，正确的将编译的可 执行文件下载到处理器中，在硬件实体是进行调试，做好数据记录，以便进行再次修改； (5)信息反馈将记录的数据与期望的控制输入进行对比，将对比结果反馈到 Simulink中的控制模型中，如果实际结果和期望值有所出入，则相应的对Simulink中的系 统控制模型或者系统参数进行修改； 本步骤为运动控制器算法的优化提供了试验数据，在记录下实际结果的基础上进 行再编程，提高了运动控制算法开发的效率，也体现了 RCP开发方法不可比拟的有点； (6)重复以上步骤调节控制器的各个参数，完善整个运动控制器。 与现有技术相比，本专利技术的积极效果是 本专利技术可以根据运动控制程序在RCP硬件平台上的运行情况以及产品硬件系统 的需要，在RCP硬件平台的基础上，同步的进行控制算法和产品硬件电路的设计，提高了开 发效率；采用Matlab的自动代码装换技术，可以很好的将在Matlab中很容易实现的各种运 动控制算法(如PID控制，模糊控制等)转换成可读可写的C代码，而且能够很好的移植嵌 入到CCStudio开发环境中进行调用，这些运动控制的C代码很复杂，往往需要专业有经验 的程序员进行编写，这样就大大的降低了运动控制器开发的门槛，而且开发的周期和成本得到很的縮减。附图说明图1为基于RCP的DSP运动控制器的开发方法的总体框图。图2本专利技术的结构示意图；图3定速度PID控制流程图；图4 QEP设置示意图；图5定速度控制的RCP实现的程序图；图6定扭矩PID控制流程图；图7 AD模块设置示意图；图8定扭矩控制的RCP实现的程序图；图9电源的原理图；图10 TPS75733封装图；图11 TPS76801Q封装图；图12a TPS75733接线原理图；图12b TPS76801Q接线原理图；图13电压转换芯片SN74CBTD3384 ;图14光栅编码器接口电路原理图；图15a，图15b，图15c力传感器接口及其放大器接线原理16 AD620引脚封装图。具体实施方式以下提供本专利技术一种基于RCP与DSP的运动控制器的设计方法的具体实施方式。 下面以一种基于RCP与DSP的运动控制器的材料试验机，来详细说明其设计方法， 附图1为一种基于RCP与DSP的运动控制器的设计方法的总体框图。 请参见附图2， 一种基于RCP与DSP的运动控制器的材料试验机，控制器通过SPI 串行总线与DA连接，DA与伺服控制器相连；伺服控制器通过50针的数据线与伺服电机相 连；光电编码器通过物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＲＣＰ与ＤＳＰ的运动控制器的设计方法，其特征在于，其具体步骤为：　　　　（１）运动控制算法设计与仿真：在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中调用对应ＤＳＰ芯片以及所需要的芯片的各个模块，结合Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中相关控制模块搭建出系统控制模型，利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ强大的仿真功能，对搭建好的系统控制模型进行实时仿真，调节相应的控制参数，直到在仿真中达到控制要求；　　　　（２）自动代码转换：利用自动代码生成功能将仿真好的控制模型转换成需要的代码，同时设置好要生成代码的类型，生成对应的控制代码，并自动将代码转到ＣＣＳ开发环境中；　　　　（３）代码移植：将运动控制代码在ＣＣＳ开发环境中进行综合，修改后移植到嵌入式实时操作系统中；　　　　（４）验证：将ＣＣＳ环境中生成的二进制代码通过ＳＥＥＤＸＤＳ－ｕｓｂ２．０仿真编程器，下载到通用运动控制器的处理器中，进行实际对象的在线运动控制，并且做好数据记录工作；　　　　（５）信息反馈：将记录的数据与期望的控制输入进行对比，将对比结果反馈到Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中的控制模型中，如果实际结果和期望值有所出入，则相应的对Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中的系统控制模型或者系统参数进行修改；　　　　（６）重复以上步骤调节控制器的各个参数，完善整个运动控制器。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：易建军，陈昌明，赵少华，王巍巍，袁野，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]