基于TMS320F2407的主动振动控制系统

2.3 控制器软件

2.3.1 控制算法

控制算法是整个系统的核心，要求较高的实时性和一定的自适应能力。算法由两部分组成，如图5所示，上半部分根据隔振对象相对位移输入完成的控制量的计算，下半部分根据隔振对象加速度反馈完成控制参数的实时优化。算法先根据式（5）估算出各个系数的值，运用PID算法根据隔振对象加速度反馈输入依次对各系数进行校正，得到最优控制参数。之后脱离PID算法，完全依靠式（5）计算输出。当中环境发生变化，控制效果变差时，再重新调用PID校正参数。这样既满足了实时性的要求，又提高了适应能力。



2.3.2 中断控制

根据系统控制要求，A/D需定时采样隔振对象加速度和相对位移信号，为提高效率，A/D转换结果以中断方式读取。因此中断控制包括定时器中断控制和A/D转换结束中断控制。

TMS320F2407有二级中断服务程序，分别为通用中断服务程序GISR和特定中断服务程序SISR。所有可屏蔽中断分为六级（INT1-INT6），如图6所示。中断产生时，系统通过通用中断向量表自动跳到该中断所属级PIVR的值，根据外设中断向量表，使程序跳转到中断对应的SISR中。所以进行中断处理需要二级中断向量表（通用中断向量表和外设中断向量有）和二级中断服务程序（GISR和SISR）。其中，通用中断向量表必须映射到零地址开始的片内FLASH程序存储空间中。

2.3.3 PWM及A/D转换接口程序

PWM接口程序实现PWM初始化，控制输出的PWM调制、载波频率、死区宽度等参数的功能。A/D转换接口程序包括A/D转换初始化、转换的通道选择、定时启动和数据读取等部分。  

  

3 实验测试

根据课题的要求，对5Hz～2kHz范围内的信号进行控制。按照采样定理的规定，采样频率应大于4kHz，为精确控制，将系统采样频率扩大到原来的2.5倍，达到10kHz，即系统A/D转换、控制算法、PWM调制均要求在100μs以内完成。

TMS320F2407内置A/D转换器最小转换周期可达到500ns(2MHz)，PWM亦有较高响应速度，经过测试，A/D转换器和PWM完全可以满足要求。DSP工作在30MHz时钟下时，速度为300MIPS，故控制算法要求不能超过3000条汇编指令，由于控制算法的简化和去除了浮点运算，实际程序没有超过2000条指令。

本设计解决了主动振动控制系统的实时性问题，提高了系统适应性，简化了电路结构，使得系统隔振率大幅提高。在5Hz-2kHz频段内，对振动的隔振率达到6%以上。