气动伺服DSP控制器研究

　　气动伺服技术具有清洁、功率质量比大、维护简便等优势，在机器人、医疗机械等场合应用广泛。本课题采用课题组现有高性能控制算法原型，加以改进后，研发了集成先进控制策略的气动伺服控制器，测试表明是国内高性能轨迹跟踪嵌入式气动伺服控制器成果。主要内容如下：

　　第一章：详述嵌入式气动伺服控制器的研究进展，以及气动伺服系统的结构、建模和控制理论研究成果，明确了控制器主要研究内容。

　　第二章：分析了直接／间接集成自适应鲁棒控制算法的结构，在此基础上加以改进，设计了压力观测器，证明是负载独立且稳定的，拟替代压力传感器；设计了Kalman滤波器用于在线滤波及估计速度和加速度，仿真和应用表明具有良好的效果，替代了高成本的速度和加速度传感器；测量了比例方向阀的准确模型。

　　第三章：提出了基于DSP的气动伺服控制器电路方案，设计了单气缸和三轴平台的气动伺服控制器电路并制板了控制器。采用XINTF总线扩展了多通道AD采集和DA输出，设计反相器和异或器实现在同- Zone区域悬挂多个器件的方法；具有CAN通信隔离、开关量输出、和指示灯等功能，接口标准化。

　　第四章：采用基于模型的设计方法实现了算法的嵌入式软件生成，并进行了软件在环（ SIL）防真验证，表明设计有效。提供算法运行的DSP环境，在主任务程序中根据定时器节拍标志运行复杂的控制算法，合理配置CAN外设，实现了高效通信；控制器具有参数掉电存储、在线调试修改功能，使得控制器更通用。

　　第五章：搭建测试系统，编写了基于MFC的上位机控制、调试及监控软件，并详细测试气动伺服控制器性能。上位机监控软件实现了示教器的位姿采集与保存、轨迹数据传输与通信、实时控制器参数修改等六大模块，方便了控制器参数调优。单轴控制器达到了算法运行Ims实时性要求，运行稳定。负载实验表明系统具有良好抗冲击负载鲁棒性，控制器的稳态轨迹跟踪性能达到了平均误差与行程幅值的比小于1.5%的高精度，实现了预期目标。

　　第六章：总结气动伺服控制器的研究工作，展望了未来研究方向。