DSP控制的转台速率数字控制系统设计与实现

"这篇论文是关于基于DSP的转台速率数字控制系统设计的研究，主要讨论了以锁相环控制为基础的转台速率控制系统的设计方法。作者是于志伟和曾鸣，来自哈尔滨工业大学空间控制与惯性技术研究中心。该系统硬件采用TM320F2812 DSP芯片、高速A/D和D/A转换器，以及FPGA技术，包括指令脉冲发生器、精密移相器和鉴相器等关键逻辑电路。此外，还设计了相应的控制器，并进行了软件设计流程的阐述及仿真实验，结果显示系统稳定可靠，能够满足转台的性能要求。该论文的关键词包括转台、速率系统、DSP和FPGA，分类号为TP273，文献标志码为A，文章编号为1007—2683(2009)04—0071—05。" 详细知识点: 1. **锁相环控制**：锁相环（Phase-Locked Loop, PLL）是一种频率和相位同步技术，用于在数字通信、信号处理和控制系统中实现信号的精确跟踪和同步。在本论文中，锁相环作为转台速率控制的基础，确保转台旋转速度的精确控制。 2. **数字信号处理器（DSP）TM320F2812**：TI公司的TM320F2812是一款高性能浮点DSP，适用于实时控制应用，如本设计中的转台速率控制系统。它提供了高速计算能力，适用于处理数字控制算法。 3. **高速A/D和D/A转换器**：模拟到数字（A/D）和数字到模拟（D/A）转换器是将物理量转化为数字信号的关键组件。在转台控制系统中，A/D转换器用于将转台的实际速度信号转换为数字信号，而D/A转换器则将数字控制信号转换回模拟信号以驱动转台。 4. **现场可编程门阵列（FPGA）技术**：FPGA是一种可编程逻辑器件，可以灵活地配置为实现各种逻辑功能。在本文中，FPGA被用来设计和实现系统的关键逻辑电路，如指令脉冲发生器、精密移相器和鉴相器。 5. **指令脉冲发生器**：此部分电路生成控制转台旋转速度的指令脉冲，根据系统的控制需求生成适当的频率和宽度的脉冲。 6. **精密移相器**：在锁相环系统中，精密移相器用于调整输入信号的相位，以达到与参考信号的相位匹配，从而实现对转台速率的精细控制。 7. **鉴相器**：鉴相器比较输入的参考信号和反馈信号之间的相位差，生成误差信号，这个误差信号被用于调整系统以减少相位差，实现转台速率的稳定控制。 8. **控制器设计**：控制器是整个系统的核心，负责根据系统性能需求制定控制策略，例如PID控制算法，以调节转台的速率。 9. **软件设计流程**：文中提到了软件设计的流程，可能包括控制算法的开发、实时操作系统（RTOS）的集成、中断服务程序的编写等，这些软件组件协同工作以确保系统的高效运行。 10. **仿真结果和系统验证**：通过仿真，作者验证了控制算法的性能和系统的稳定性。实际运行证明，设计的系统能够满足转台速率控制的各项性能指标。 这篇论文详细介绍了如何利用现代数字信号处理技术和可编程逻辑器件设计一个高效的转台速率控制系统，该系统具有高度的稳定性和可靠性，对于需要精确控制旋转速度的应用具有重要意义。