在汽車製造過程中，大量應用電液位置伺服式機械手(焊裝、噴漆)、工具機(衝、壓)以及其他加工裝置。電液位置伺服系統具有功率大、響應快、精度高的特點，這就要求控制系統不僅有良好的定位精度，而且要有好的伺服跟蹤性能，因此是控制領域中的一個重要組成部分。電液位置伺服控制系統的典型特徵是非線性、不確定性、時變性、外界幹擾和交叉耦合幹擾等，系統精確的數學模型不易建立。因此，對電液系統的控制一直是一個複雜控制系統問題。
常規PID控制器具有結構簡單、參數意義明確、控制的動態和靜態特性優良等特點。人工神經網絡(NNC)具有信息綜合、學習記憶和自適應能力、逼近任意非線性函數的能力，可以處理那些難以用模型和規則描述的過程，但也存在局部最小點，不易達到最優控制。
將NNC與PID控制相結合組成智能控制器可以取得更好的控制效果，這裡提出採用DSP實現NNC-PID控制器對電液位置系統進行智能控制，滿足電液位置伺服對控制系統響應快和高精度的要求。
1 電液位置伺服系統構成
以噴漆機械手第一關節為對象，構造了研究實驗裝置，如圖1所示。其中反饋器件採用精密導電塑料電位計。整個控制系統以DSP為核心、由噴漆機械手第一關節、位置傳感器、12位A／D轉換器和D／A轉換器、信號調理電路和輸出放大驅動電路以及上位機PC等組成，實現定位和伺服跟蹤控制。
2 控制系統硬體設計
TMS320F2812是TI公司推出的2000系列的數位訊號處理(DSP)，主要應用在控制領域。頻率達150 MHz，定點32位的CPU，可運行16×16和32×32的運算。片上高達128 KB的程序存儲器，128 KB的ROM和18 KB的SARAM，外部接口16位數據線和19位地址線，可外擴l MB的ROM。此外還集成有16通道的12位的A／D轉換器，最小化周期80 ns，以及56個可單獨編程的通用I／0(GPIO)引腳。高速的數位訊號處理能力及豐富的外擴資源使TMS320F2812適合應用在要求較高的控制系統。
2．1 控制系統總體結構
控制系統採用了PC+DSP的控制方案，系統總體結構如圖2所示。其中PC機主要用來顯示控制界面，調節各控制參數，實時顯示各相關信號。而DSP則完成低層的控制功能，通過A／D轉換器採集各路信號，經過一定的算法處理後，由D／A口輸出，以及通過I／0口、光電隔離驅動放大電路來控制各電磁閥的開關。同時通過通信，向PC機發送採集來的信號，並接收PC機的起動、停止等指令以及各控制參數。
2．2 A／D轉換電路
TMS320F2812的A／D轉換器模塊時鐘可達25 MHz，轉化精度為12位，可採集16個通道，0～3 V的電壓模擬信號。多種觸發方式：軟體觸發(DOC)、事件管理器A(EVA)、事件管理器B(EVB)。其轉化數據與輸入電壓的關係為：數字量=4 095x(V輸入-VADCLO)／3，其中VADCLO為各通道的基準電壓。
在PCB布線時，信號引入端到TMS320F2812引腳的距離要儘量的短，同時各通道遠離數位訊號，並且大面積鋪地。A／D轉換器電路模塊中J3接傳感器，J19可接示波器等，可供其他儀器採集數據。
2．3 I／O及驅動設計
I／0板主要用來驅動各電磁閥，驅動電流可達數安培，電磁噪聲較大，各繼電器的開關會產生較強電磁幹擾，開關的電流衝擊及電壓峰值較大，這會影響DSP的運行。因此與DSP主板分開布線制板。I／O板設計中採用74LS244作為驅動元件，TLP521作為光電隔離和繼電器來驅動外負載。在PCB布線時，有大電流通過的導線適當加粗，該板可驅動8路(可擴展至16路)的電磁閥。
2．4 通信電路
USB通信電路設計中採用的ISPl581是Philips公司的通用串行總線接口器件，它完全符合USB2．0規範。支持USB2．0的自檢工作模式和USBl．1的返回工作模式，直接與ATA／ATAPI外設相連，集成8 K字節的多結構FIF0存儲器；高速的DMA接口：7個0UT端點和一個固定的控制IN／OUT端點。通過一個高速的通用並行接口，ISPl581為基於微控制器／微處理器的系統提供了高速的USB通信能力。使用已有的結構和參考的固件，不僅縮短了開發時間，還減少了開發風險和費用，是一種簡捷、經濟的USB外設解決方案。