TMS320F2812在車(chē)輛四輪轉向控制系統中的應用

　　4 控制系統硬件設計與仿真

　　根據上文設計的控制策略，ECU單元要采集前輪轉角信號、后輪轉角信號、輪速信號并經(jīng)過(guò)CPU運算輸出電機的驅動(dòng)電壓，實(shí)現后輪自動(dòng)轉向。本文用C語(yǔ)言編制程序來(lái)實(shí)現設計的控制算法，并在仿真器連接的情況下，在CCS(Code Compose Studio)環(huán)境下完成硬件在環(huán)仿真調試。CCS2000是TI公司針對TMS320C2000系列DSP提供了一套基于Windows的DSP集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，也是目前最優(yōu)秀的DSP開(kāi)發(fā)軟件。在CCS環(huán)境下，可進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)、調試、編譯、鏈接，支持匯編及C/C++進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，強大的調試工具如斷點(diǎn)、探針、剖析及圖形顯示等，并最終可以進(jìn)行輸出目標文件的燒錄。

　　4.1 前輪轉角信號采集

　　前輪轉角由絕對式角位移傳感器得到，輸出電壓與前輪轉角成線(xiàn)性正比例關(guān)系，范圍0~12V。本文采用CS4U9806板的ADCHA0引腳采集，采樣外圍電路DSP芯片內部集成。此板單通道采樣時(shí)間200nS，輸入信號范圍可通過(guò)跳線(xiàn)選擇-5～+5V,0～10V,0～20V，默認－5～＋5V。由于前輪轉角范圍有限，故跳線(xiàn)選擇0～10V，采樣頻率設為96HZ。部分程序設計過(guò)程如下:

　　4.2 后輪轉角信號采集

　　后輪轉角信號由高精度的增量式光電編碼器獲得。它將蝸桿轉動(dòng)的角度根據轉動(dòng)的方向變?yōu)橄鄳脑?、減計數脈沖，每轉一圈產(chǎn)生2048個(gè)脈沖，輸出量為一時(shí)鐘信號和一方向信號。本文采用DICH0(CAP2)引腳捕捉時(shí)鐘信號，輸入引腳DICH19(GPIOF12)取得方向信號。帶光藕的開(kāi)關(guān)量輸入電路設計如圖4，捕獲單元電路DSP芯片內部集成。

圖4 輸入電路框圖

　　部分程序設計過(guò)程如下:

　　4.3 算法設計與D/A輸出

　　算法的基本思路是:4WS啟動(dòng)時(shí)，輸入一前輪轉角，通過(guò)橫擺率反饋，將其與速度相關(guān)的理想橫擺率穩態(tài)響應增益G0進(jìn)行比較，然后經(jīng)控制器G1控制后輪轉角，實(shí)現四輪轉向，輸出質(zhì)心側偏角、橫擺率、側向加速度用于監測，控制框圖如圖5所示。電機的驅動(dòng)電壓由DSP的比較寄存器產(chǎn)生PWM信號，在通過(guò)D/A 轉換電路輸出。本文采用定時(shí)器4產(chǎn)生PWM,由DA4引腳輸出，一級放大的D/A轉換電路如圖6所示。

圖5 控制框圖

圖6 D/A轉換電路

　　部分程序設計過(guò)程如下: