采用DSP和STM32的双核智能电液伺服控制器（2） 转换器, 控制器, 触摸屏, 曲线图, 伺服

yuyang911220

2 软件设计　　2.1 STM32主程序设计
　　待系统上电初始化完成后，首先执行故障自诊断程序，当STM32F103RET6（以下简称STM32）无故障且外围硬件电路无故障时，启动STM32内部A/D转换器，对指令信号（或本地给定信号）与反馈信号进行采样和模数转换，并将采集的数据通过SPI通信传给DSP进行运算。DSP再将计算结果通过SPI传给STM32，STM32经过内部的D/A变换输出模拟量来控制电液伺服阀，并可以通过触摸屏查询各种参数、输出控制量的曲线图，判断计算偏差的大小。若偏差为0，则退出程序；反之，则继续执行以上过程，直至偏差为0.系统工作的流程如图4所示。

　　控制器的软件设计采用模块化编程方案，软件由STM32部分和DSP部分组成，STM32部分包括了系统初始化子程序、A/D转换子程序、D/A转换子程序、系统自检报警子程序、SPI通信子程序。DSP部分包括控制算法子程序、以太网通信子程序、EEPROM存储子程序、SPI数据通信子程序、系统初始化设置子程序。
　　2.2 DSP主程序设计
　　DSP部分的主程序主要的功能是：与STM32进行SPI通信，将STM32采集的数据通过控制算法计算出控制输出量和以太网通信。在主函数中，首先禁用DSP内部看门狗，初始化DSP时钟；其次，初始化DSP各个内部模块，然后禁用全局中断，初始化中断向量表，根据需求对中断进行配置；待所有初始化完成后再打开全局中断，最后程序进入无限循环等待SPI和以太网中断。主程序流程图如图5所示。

　　3 系统测试
　　本系统设计了参数在线设定、故障自检测等功能，在系统整体的测试过程中，液晶显示出故障的部分。经过各项测试，测试结果表明该控制器运行可靠，具备良好的稳态性能和动态品质，能够获得精密且实时的控制效果。表1为伺服控制器瞬时测试结果。
　　其测试条件为：本地控制工作模式下，输入信号均为4~20 mA，且伺服阀为正作用，位置反馈为正作用。根据伺服阀电流的变化趋势来确认控制算法是否正确，在整个测试过程中，当指令信号小于反馈信号时。伺服阀电流呈现减小变化的趋势；当指令信号大于反馈信号时，伺服阀电流呈现增大变化的趋势。根据变化趋势得出控制算法符合实际的调节规律。本伺服控制器的线性拟合度可达到0.078%，能完全满足线性拟合度优于0.1%的要求，完全达到了预期设定的目标。
　　结语
　　本课题根据电液伺服控制系统的性能要求，研制了一款采用32位浮点DSP芯片TMS320F28335和Cortex-M3为内核的ARM芯片STM32F103RE T6为控制核心的智能伺服控制器，并且通过系统测试证明了本控制器的稳定性、可靠性及实用性。