基于CPLD/DSP的賽車(chē)全電防滑剎車(chē)控制器設計

2.6 壓力信號放大電路及其調理電路

壓力信號放大器采用差分式實(shí)現的減法運算的放大電路,以超低漂移電壓運算放大器為核心,放大倍數為40倍,放大器還配有調零位和靈敏度調節的功能。其中芯片7809為電源芯片7660提供+9V電壓的,芯片7660將+9V的電壓變?yōu)?9V,這兩個(gè)電壓+9V和-9V同時(shí)為OP07供電。

由于從電壓信號放大器出來(lái)的電壓信號范圍為+1V~+5V,而DSP的A/D模塊的參考電壓為+3.3v,則采樣的電壓信號的最大值不能超過(guò)+3.3V。因此電壓信號要經(jīng)過(guò)調理電路將電壓信號減小到+3.3v以下。調理電路采用精密的運算放大器OPA2344,將電壓信號由+1V~+5V調理到+3V以下,需要設定放大倍數為0.6,以便于DSP進(jìn)行采樣。

3 控制器軟件設計

本賽車(chē)剎車(chē)控制器的軟件以C語(yǔ)言為主體,適當的采用匯編語(yǔ)言,這樣的軟件編寫(xiě)給整個(gè)系統軟件帶來(lái)了方便。C語(yǔ)言使DSP程序的開(kāi)發(fā)速度加快,而且可讀性和可移植性也大大增加,在TI公司的C2000 Code Composer Studio(CCS)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下進(jìn)行程序調試。由于篇幅限制,此處僅介紹系統程序初始化以及主程序流程。

1、系統程序初始化。系統的程序在運行前,必須對DSP的時(shí)鐘源、定時(shí)器、看門(mén)狗、AD模塊、I/O口、捕獲單元、中斷等等進(jìn)行初始化設置,使系統的內部資源、外圍設備和硬件電路相匹配。系統在運行前,必須關(guān)掉所有的中斷,以防止程序運行時(shí)產(chǎn)生不必要的中斷或者程序跑飛等現象。因此在初始化后,系統才啟動(dòng)中斷,使程序正常運行。

2、系統主程序流程。賽車(chē)全電剎車(chē)系統的主程序包括程序初始化模塊、定時(shí)器中斷服務(wù)、模擬量定時(shí)采樣模塊、速度信號的捕獲模塊、滑移率控制模塊、壓力調節模塊、電流調節模塊等等。其中,定時(shí)器中斷服務(wù)程序給電流、壓力、滑移率模塊提供固定的時(shí)鐘觸發(fā),以此時(shí)間作為各個(gè)模塊的調節基準。當程序運行時(shí),首先關(guān)斷系統的總中斷,完成初始化,接收到剎車(chē)命令后,開(kāi)啟總中斷,進(jìn)入程序調節的死循環(huán),直到程序運行結束。電流環(huán)調節的時(shí)間最短,反映最快,其調節時(shí)間長(cháng)短與電流信號濾波參數、DSP采樣速度、CPU時(shí)鐘周期、軟件濾波程序等都有關(guān)系,一般時(shí)間為零點(diǎn)幾個(gè)毫秒。而壓力調節環(huán)的時(shí)間設定為電流調節環(huán)的N倍,電流調節環(huán)和壓力調節環(huán)的調節次數可以現場(chǎng)測定調節時(shí)間而確定,滑移率調節時(shí)間更長(cháng)。系統的主程序流程圖如圖3所示。

4 系統模糊控制策略

模糊控制器是模糊控制在控制系統中應用的關(guān)鍵部分,其主要過(guò)程為將取到的系統控制回路中被控過(guò)程輸出的精確量進(jìn)行模糊化,并且作為模糊控制器的輸入。模糊控制器的輸入和輸出都是實(shí)際的精確量。然后進(jìn)行模糊推理,在內部建立語(yǔ)言型的模糊控制規則,由輸入條件判斷模糊輸出。最后將模糊量轉化為實(shí)際的精確量,即去模糊化。模糊控制器設計的具體過(guò)程如下圖4所示。

圖4 模糊控制器原理圖

本文作者創(chuàng )新點(diǎn)

本文主要完成了賽車(chē)剎車(chē)控制系統的設計,主要是硬件設計、軟件設計和控制策略研究。硬件設計方面采用高速的DSP芯片和CPLD并設計其外圍的電路。系統還設計了以IR2130為核心的驅動(dòng)電路,電流信號硬件放大電路、濾波電路和保護電路,壓力信號的放大電路和濾波電路,賽車(chē)速度和機輪速度的處理電路等等?？刂撇呗苑矫娌捎媚：刂普{節PID參數。