氣動伺服DSP控制器研究

　　氣動伺服技術具有清潔、功率質量比大、維護簡便等優勢，在機器人、醫療機械等場合應用廣泛。本課題采用課題組現有高性能控制算法原型，加以改進后，研發了集成先進控制策略的氣動伺服控制器，測試表明是國內高性能軌跡跟蹤嵌入式氣動伺服控制器成果。主要內容如下：

　　第一章：詳述嵌入式氣動伺服控制器的研究進展，以及氣動伺服系統的結構、建模和控制理論研究成果，明確了控制器主要研究內容。

　　第二章：分析了直接／間接集成自適應魯棒控制算法的結構，在此基礎上加以改進，設計了壓力觀測器，證明是負載獨立且穩定的，擬替代壓力傳感器；設計了Kalman濾波器用于在線濾波及估計速度和加速度，仿真和應用表明具有良好的效果，替代了高成本的速度和加速度傳感器；測量了比例方向閥的準確模型。

　　第三章：提出了基于DSP的氣動伺服控制器電路方案，設計了單氣缸和三軸平臺的氣動伺服控制器電路并制板了控制器。采用XINTF總線擴展了多通道AD采集和DA輸出，設計反相器和異或器實現在同- Zone區域懸掛多個器件的方法；具有CAN通信隔離、開關量輸出、和指示燈等功能，接口標準化。

　　第四章：采用基于模型的設計方法實現了算法的嵌入式軟件生成，并進行了軟件在環（ SIL）防真驗證，表明設計有效。提供算法運行的DSP環境，在主任務程序中根據定時器節拍標志運行復雜的控制算法，合理配置CAN外設，實現了高效通信；控制器具有參數掉電存儲、在線調試修改功能，使得控制器更通用。

　　第五章：搭建測試系統，編寫了基于MFC的上位機控制、調試及監控軟件，并詳細測試氣動伺服控制器性能。上位機監控軟件實現了示教器的位姿采集與保存、軌跡數據傳輸與通信、實時控制器參數修改等六大模塊，方便了控制器參數調優。單軸控制器達到了算法運行Ims實時性要求，運行穩定。負載實驗表明系統具有良好抗沖擊負載魯棒性，控制器的穩態軌跡跟蹤性能達到了平均誤差與行程幅值的比小于1.5%的高精度，實現了預期目標。

　　第六章：總結氣動伺服控制器的研究工作，展望了未來研究方向。
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