高速扫描仪作为自动化办公环节的一个重要的自动化信息采集设备,相对于普通的扫描仪,其对主控单元的控制精度和速度要求都要高,从目前来看,由于其使用频率非常高,导致其在整个办公设备中故障率也非常高,在故障处理中80%的故障都是由于扫描仪主控系统的不稳定所致,在这一背景下,本文对高速扫描仪的主控系统进行研究,提出了基于高集成度和高性能的DSP(Digital Signal Processor)解决方案,构建基于DSP的高速扫描仪控制系统,通过该系统有效的降低了传统的高速扫描仪控制系统的复杂性,提高其工作稳定性和控制精度,本文的主要研究内容如下:1)对无刷直流电机的控制理论进行研究,深入分析无刷直流电机的控制数学模型,结合DSP嵌入式技术,对高速扫描仪电机控制过程中的精度的影响中的关键因素进行了深入的分析,确定了从电磁因素和换向控制过程两个方面来进行优化的方案。2)从系统设计的功能性需求和非功能性需求两个方面对构建的高速扫描控制系统进行了需求分析,在需求分析的基础上采用TI公司的TMS320C6474嵌入式微处理器中的高性能的DSP作为电机主控,ARM内核作为用户交互控制,无刷直流电机作为驱动单元的整体设计实现思路,给出了整个系统的硬件方案和软件方案的设计。3)构建了基于BP神经网络算法的闭合回路控制PID算法,通过该算法作为高速扫描仪控制系统的电机主控算法,对电机进行精准的闭环控制,相对于传统的PID控制算法,其控制精度提高了 12%,并且采用DSP和ARM组合方式的运行交互,在DSP上运行控制算法核心,ARM上运行人机外设交互,有效的提高了整个高速扫描仪的整体运行性能,并且使得电机控制可以独立的在DSP端运行,提高了电机控制的稳定性。4)从硬件和软件实现上,基于本文构建的方案和算法完成了高速扫描仪控制系统的详细设计,给出了详细的硬件设计和选型方案及软件各个模块的实现方案,最后搭建了实验系统进行了验证,验证了本文设计方案的正确性和可行性。
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