基于AM5728的振动控制器软硬件设计

上世纪由于技术的限制，大都主要发展单轴振动控制系统，但随着实验

环境和要求的复杂化，单轴的振动控制系统已经不能满足工业试验的要求，

因此，世界各国开始研究多轴振动控制系统来满足测试要求。

液压伺服控制技术的发展与计算机控制技术和微电子技术的发展密不可

分，随着 DSP 技术的发展以及控制理论的成熟，数字化、通用型的液压伺服

控制系统已经成为今后液压伺服控制系统发展的趋势。

传统的振动控制器大多使用单片机作为核心控制芯片，主要实现位置调

节、反馈信号处理等功能。控制系统的伺服周期以及控制精度等都受到 CPU

运算速度的限制，而 DSP 芯片，即数字信号处理芯片。 DSP 是基于基本哈佛

结构的类型，程序存储器和数据存储器采用不同的总线进行读取存储器，有

别于冯诺依曼结构采取的程序和数据共用一条总线，因此 DSP 可以并发的执

行程序和处理数据，可以快速的进行数字信号处理。

美国 Spectral Dynamics(SD) 公司研制的 Jaguar 控制器在过去是最具代表

性的振动控制器之一。该控制系统采用上位机负责控制、下位机负责运算的

结构，上位机是工作站，负责控制命令的传输、试验数据的处理、人机交互、

网络通讯等功能。下位机采用板卡组的结构形式如图 1-1 所示。下位机与主

机通讯的通讯方式采用以太网的传输方式。

图 1-1 SD 公司 Jaguar 控制器

美国 MTS 公司在振动台以及力学模拟试验系统方面处于世界领先地位 [4] ，

MTS 公司的主要涉及领域为工业测试领域，该公司在液压伺服控制技术领域

一直处于世界领先水平。 MTS 公司生产了大量的电液伺服测试设备，在世界

各地被广泛使用，其中包括地震模拟台、道路模拟台等等。另外该公司生产

的液压伺服控制器也十分先进，其中 Flex Test494 系列为其该系列控制器最

新产品。该控制器采用上下位机结构，上位机责控制命令的传输、试验数据

的处理、人机交互、网络通讯等功能。下位机主要是进行信号采集、信号处

理等功能，该控制器的 CPU 芯片由 TI 公司早期生产的 DSP-TMS320C40 担

当。采用协处理器 PowerPC 作为控制管理芯片，负责对数据采集模块、通信

模块进行控制，主要功能是与上位机、 DSP 交换数据，减轻 DSP 的负担，同

时也提高了运算效率。图 1-2 为 MTS 生产的液压振动试验系统、 1-3 为 Flex

Test [3] 系列控制器