TMS320F2812型DSP在车辆四轮转向控制系统中的应用

　　4.1 前轮转角信号采集

　　前轮转角由绝对式角位移传感器得到，输出电压与前轮转角成线性正比例关系，范围0~12V。本文采用CS4U9806板的ADCHA0引脚采集，采样外围电路DSP芯片内部集成。此板单通道采样时间200nS，输入信号范围可通过跳线选择-5～+5V,0～10V,0～20V，默认－5～＋5V。由于前轮转角范围有限，故跳线选择0～10V，采样频率设为96HZ。部分程序设计过程如下:

　　4.2 后轮转角信号采集

　　后轮转角信号由高精度的增量式光电编码器获得。它将蜗杆转动的角度根据转动的方向变为相应的增、减计数脉冲，每转一圈产生2048个脉冲，输出量为一时钟信号和一方向信号。本文采用DICH0(CAP2)引脚捕捉时钟信号，输入引脚DICH19(GPIOF12)取得方向信号。带光耦的开关量输入电路设计如图4，捕获单元电路DSP芯片内部集成。

图4 输入电路框图

　　部分程序设计过程如下:

　　4.3 算法设计与D/A输出

　　算法的基本思路是:4WS启动时，输入一前轮转角，通过横摆率反馈，将其与速度相关的理想横摆率稳态响应增益G0进行比较，然后经控制器G1控制后轮转角，实现四轮转向，输出质心侧偏角、横摆率、侧向加速度用于监测，控制框图如图5所示。电机的驱动电压由DSP的比较寄存器产生PWM信号，在通过D/A 转换电路输出。本文采用定时器4产生PWM,由DA4引脚输出，一级放大的D/A转换电路如图6所示。

图5 控制框图

图6 D/A转换电路

　　部分程序设计过程如下:

　　5 结束语

　　本文应用上面设计的控制算法对4WS车辆进行了基于TMS320F2812型DSP硬件在环仿真，车辆参数选为:m=1740kg;I= 3214kg.m2;a=1.058m;b=1.756m;K1=29000N/rad;K2=60000N/rad;同时为简便起见，截取速度u= 30m/s，结果如图7所示，结果表明横摆率跟踪控制的4WS车辆在高速范围的转向操控时其质心横摆率、侧偏角和侧向加速度响应相比两轮转向能够保持较好动态和稳态性能，同时采用CCS2000进行调试开发，周期短、成本低。因此，基于DSP的硬件控制系统在工业控制和汽车控制领域具有广阔前景。

图7 仿真结果

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