《DSP数字控制技术》课程教学大纲.docx

DSP数字控制技术教学大纲课程名称DSP数字控制技术DSP Digital Control Technology课程编码CNE320121020开课院部新能源学院课程团队电力电子课程组学分2.0课内学时34讲授28实验6上机0实践0课外学时32适用专业电气工程及其自动化授课语言中文先修课程程序设计（C/C+）、电路分析、电机学（2-1）.电机学（2-2）.电力电子技术、电力拖动自动控制系统课程简介 （限选）DSP数字控制技术是电气工程及其自动化专业的一门专业限选课，是电力电子技术、电机学和电力拖动自动控制系统的后续课程。本 课程以TI公司的高性能浮点数字信号处理芯片TMS320F28335为例进行讲解，重点介绍TMS320F28335的基本结构、内存分配、系统时 钟、中断控制以及通用输入输出、脉宽调制、A/D转换、增强型捕捉、增强型正交编码等集成外设模块的原理与应用。通过本课程学习， 使学生熟悉国际上先进的DSP处理器及其结构性能特点，掌握数字信号处理器（DSP）及与之相关的数字控制基本概念和原理，掌握DSP 的使用方法，掌握使用DSP设计数字控制系统的方法和软硬件设计原则，掌握利用DSP为柔性交直流输电系统、新能源发电以及电力拖动 等应用场景设计硬件平台的基本能力，为以后从事相关领域的工作和科研打下坚实基础。DSP digital control technology is a limited optional course for electrical engineering and automation specialty, and is a follow-up course for power electronics technology, electrical machinery and electric drive automatic control system. This course takes TI's high-performance floating-point digital signal processing chip TMS320F28335 as an example to explain, focusing on the basic structure, memory allocation, system clock, interrupt control, general input and output, pulse width modulation, principles and Applications of integrated peripheral modules such as A/D conversion, enhanced capture, and enhanced orthogonal coding. Through the study of this course, students will be familiar with the international advanced DSP processor and its structural and performance characteristics, master the basic concepts and principles of digital signal processor (DSP) and related digital control, master the use of DSP, master the method of designing digital control system using DSP and the design principles of software and hardware, and master the use of DSP as a flexible AC/DC transmission system, the basic ability to design hardware platforms for application scenarios such as new energy power generation and electric drive will lay a solid foundation for future work and scientific research in related fields.一、课程基本信息负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1Ml目标1 ：掌握CCS软件的使用方法，能够利用其进行DSP程序编写和调试；掌握DSP结构特点和使用 方法；掌握直流电压源、万用表以及示波器等仪器的使用方法，并能够利用这些仪器结合CCS软件 进行DSP系统设计。是2M2目标2 ：掌握利用DSP设计控制系统的基本方法和理念，结合DSP特点，能够设计电力系统及电机控 制等相关领域的DSP控制方案。是三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课 程目标课内 学时教学方式课外 学时课外环节1第一章第1章DSP概述本章重点难点：DSP术语，DSP与单片机的关系DSP概述、DSP 与单片机的关系、DSP的特点、DSP相关术语介绍、DSP技术展 望。Ml, M21讲授/讨论1作业2第二章第2章TMS320E28335 DSP概述本章重点难点：TMS320F 28335的内存映射，中断结构和中断 程序设计。/32. 12. 1 S3201-28335的特点和结构TMS320F28335的主要特点,TMS320F28335的内核结构,存储器 结构与映射，通用I/O 介绍，外设简介，DSP编程开发工具 CCS的用法Ml, M22讲授/讨论1作业/自学42.22. 2时钟系统和定 时器TMS320F 28335时钟结构及其配置、外设时钟、定时器及相关 寄存器设置Ml, M22讲授/讨论2作业/自学52.32. 3中断系统TMS320F 28335的中断系统结构、外设中断扩展、中断程序设 计Ml, M22讲授/讨论2作业/自学6实验1实验1 ： GPIO操 作实验学习使用CCS开发环境编写和下载程序的方法，了解DSP数字 控制实验箱的硬件组成及原理，学习GPTO操作方法，利用按 键、LED和万用板等，实现跑马灯或者按键控制灯光Ml2实验2实验报告7第三章第3章基于 TMS320F28335 的 数据采集系统设计本章重点难点：A/D采集模式、外围信号调理电路的设计/83. 13.1 TMS320F28335内部A/D功能介绍、自动转换排序器的工作原理、顺序采样模式、同步 采样模式、启停采样模式Ml, M21讲授/讨论2作业/自学93.23.2外围信号调理 电路基准电压设计、模拟信号预处理、模拟地和数字地处理Ml, M22讲授/讨论2作业/自学10实验2实验2 ： AD操作实 验学习28335内置AD的使用方法，利用板子上的电位器，实现对 外部输入模拟量的采集。Ml, M22实验2实验报告11第四章第4章基于 TMS320F28335 的 转速与频率测量系 统设计本章重点难点：正交编码脉冲模块工作原理，捕捉模块工作原 理，功能模块寄存器设置/124. 14.1基于eQEP的 转速测量增强正交编码脉冲(eQEP)模块、光电编码器原理、转速测量 的DSP实现方法、功能寄存器设置Ml, M22讲授/讨论2作业/自学134.24. 2基于eCAP的 频率测量增强捕捉(eCAP)模块、频率测量实现方法、功能寄存器设置Ml, M22讲授/讨论2作业/自学14第五章第5章TMS320F28335 的通信功能本章重点难点：SCI和SPI区别、CAN总线数据结构/155. 15. 1串行通讯SCI和SPT通讯方式简介、SCI通信模块、SPT通信模块Ml, M22讲授/讨论2作业/自学165.25. 2 CAN通讯CAN总线简介、通讯协议、eCAN模块及其配置Ml, M22讲授/讨论2作业/自学17弟八早第6章基于TMS320F28335 的PWM实现本章重点难点：SPWM及SVPWM基本原理和实现方法，基于 TMS320F28335的PWM实现方法/186. 16. 1 ePWM 模块ePWM子模块功能、死区控制、PWM斩波器、事件触发子模块Ml, M24讲授/讨论2作业/自学196.26. 2 SPWM波形生SPWM波形生成原理、TMS320F28335实现SPWM调制波Ml, M22讲授/讨论2作业/自学成原理206.36.3电压空间矢量PWM (SVPWM)控制 技术空间矢量的实现方法、TMS320F28335实现SVPWMMl, M22讲授/讨论2作业/自学21实验3实验3 : SPWM设计 实验利用TMS320F28335的PWM功能,设计一个可调范围宽,幅值和频率可调的SPWM调制器Ml2实验2实验报告22第七章第7章数字PID 控制本章重点难点：PID算法基本原理及其数字实现PID控制器、 数字PID控制器、增量PID控制器、改进数字PID调节器在 TMS320F28335中的实现Ml, M22讲授/讨论2作业/自学四、考核万式序号考核环节操作细节总评占比1实验1 .本课程6个学时实验，共3次实验。2 .成绩采用白分制，根据实验完成情况评分。3 .考核学生对CCS软件的使用方法，能够利用其进行DSP程序编写和调试；掌握DSP结构特点和使用方法；掌握直流电 压源、万用表以及示波器等仪器的使用方法，并能够利用这些仪器结合CCS软件进行DSP系统设计。20%2大作业1 .本课程要求根据抽取的题目利用DSP设计一套应用平台，实现相应的功能。2 .根据设计方案和实验结果的准确性评分。30%3期末考试1.开、闭卷考试相结合，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。3.主要考核学生对DSP数字控制系统基本知识的掌握情况，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主 要有填空题、选择题、程序分析题等。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml实验20%A-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，正确分析实 验数据，从技术角度优选解决方案获得有效结论。B-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述比较清楚，正确分 析实验数据，从技术角度优选解决方案获得比较有效的结论。c-实验过程中认真完成实验要求，不能得到正确的实验结果，实验报告格式正确，步骤叙述清楚，没有正确分析实验数据，但是结合理论分析可以从技术角度优选解决方案获得有效的结论。D-实验过程中不能完成实验要求，不能得到正确的实验结果，不能从技术角度优选解决方案获得有效的结 论2Ml大作业30%A-在题目要求的基础上，另有发挥，且全部实现。不同解决方案对比分析清楚，归纳全面正确，结论正 确。B-实现了题目要求，有部分发挥功能，但是不完善。不同解决方案对比分析较清楚，归纳全面，结论正 确。C-部分实现了题目要求。对不同解决方案进行对比分析，对分析结果进行归纳总结。D-程序未实现题目要求。没有对不同的方案进行对比分析，没有归纳总结。3Ml期末考试50%（见试卷评分标准）4M2大作业50%A-在题目要求的基础上，另有发挥，且全部实现。不同解决方案对比分析清楚，归纳全面正确，结论正 确。B-实现了题目要求，有部分发挥功能，但是不完善。不同解决方案对比分析较清楚，归纳全面，结论正 确。c-部分实现了题目要求。对不同解决方案进行对比分析，对分析结果进行归纳总结。D-程序未实现题目要求。没有对不同的方案进行对比分析，没有归纳总结。5M2期末考试50%（见试卷评分标准）评分等级说明：A, B, C, D = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书1手把手教你学DSP 基于TMS320F28335,张卿杰，北乐航天航空大学出版社，2015, ISBN:9787512416437.2图书TMS320x28335 DSP应用系统设计，苏奎峰，北市航空航天大学出版社，2016, TSBN: 9787512406070.3图书ITMS320F28335 DSP原理及开发编程，刘陵顺，北京航天航空大学出版社，2011, ISBN:9787512406070.4图书IDSP及其电气与自动化工程应用，徐科军，北京航空航天大学出版社，2010, 1SBN:97875124O1266.七、实验项目信息序号项目名称实验室名称门牌号组人数 学时实验类别要求实验类型上机1GPIO操作实验数字仿真实验室基础楼B20912专业必做验证性是2AD操作实验数字仿真实验室基础楼B20912专业必做验证性是3SPWM设计实验数字仿真实验室基础楼B21912专业必做设计性否