劉洋

摘要：數(shù)字化控制（DSP）軟件的產(chǎn)生和發(fā)展逐漸取代了模擬和數(shù)字器件，提分高了產(chǎn)品的集成度，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和智能型，并逐漸成為不間斷電源系統(tǒng)（USP）技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)之一。本文基于現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上對(duì)USP控制中DSP技術(shù)的發(fā)展歷史進(jìn)行概述，并多角度分析了其在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的發(fā)展和應(yīng)用，希望對(duì)我國(guó)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：USP DSP 數(shù)字化技術(shù) 應(yīng)用 發(fā)展前景

中圖分類號(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）12-0019-01

1 引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，依托于數(shù)字技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，USP（uninterruptible power system，不間電源系統(tǒng)）已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障，特別是在當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大的背景下，USP技術(shù)系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)與電子商務(wù)飛速發(fā)展中扮演著重要的角色，也迎來(lái)了一個(gè)發(fā)展的黃金時(shí)期。但是時(shí)代的發(fā)展也給USP技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇與挑戰(zhàn)，對(duì)其自動(dòng)化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展水平提出了更高的要求。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)（DSP）是今后USP技術(shù)系統(tǒng)中發(fā)展的核心，具有高速、靈活、可編程以及低功耗等特點(diǎn)，將DSP技術(shù)應(yīng)用于USP電源控制環(huán)節(jié)是實(shí)現(xiàn)USP技術(shù)長(zhǎng)久發(fā)展的關(guān)鍵。

2 DSP技術(shù)的發(fā)展歷程

總結(jié)來(lái)說(shuō)，DSP技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：

（1）數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)產(chǎn)生于上世紀(jì)五六十年代的美國(guó)，當(dāng)時(shí)以信息技術(shù)和網(wǎng)路技術(shù)為代表的第三次工業(yè)革命正在美國(guó)興起，當(dāng)時(shí)人們只能在微處理器上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的處理，處理結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性都較低。直到七十年代人們才開(kāi)始逐漸提出給予DSP理論的計(jì)算方法與理論，基于這些數(shù)字化理論的發(fā)展，AMI公司在1987年成功研制成了第一個(gè)單片DSP芯片S2811，1989年美國(guó)因特爾公司生產(chǎn)了第一批可編程器件S2920，被認(rèn)為是DSP芯片技術(shù)發(fā)展的一個(gè)里程碑。但是兩款芯片都沒(méi)有現(xiàn)代DSP芯片所必須的單周期乘法器。直到1980，日本的NEC公司才制作出了第一款具有單周期乘法器的DSP芯片mPD7720，被認(rèn)為是現(xiàn)代第一款商用DSP器件。

（2）隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)德州儀器公司（TI）推出了世界上第一代DSP芯片TM32010，標(biāo)志著實(shí)時(shí)數(shù)字處理技術(shù)發(fā)展的重大突破。在隨后的幾年時(shí)間內(nèi)TI公司相繼推出了第二、第三代DSP數(shù)字模式處理芯片，并在進(jìn)入90年代以后又推出了第四、第五代DSP芯片，德州儀器公司也由此逐漸發(fā)展成為世界上首屈一指的DSP芯片生產(chǎn)和技術(shù)研發(fā)企業(yè)，取得了豐厚的市場(chǎng)利潤(rùn)，產(chǎn)品銷往世界各地。同樣在1982年，世界著名DSP芯片生產(chǎn)廠家Hitachi公司研發(fā)出了第一款基于CMOS芯片工藝的浮點(diǎn)DSP芯片，并在1983年相繼推出了指令周期為120ns的MB8764芯片，極大地提升了芯片的單位時(shí)間內(nèi)的信息處理量，同樣標(biāo)志著世界數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代。

（3）高性能浮點(diǎn)DSP芯片DSP32以及IEEE浮點(diǎn)格式兼容的浮點(diǎn)DSP芯片MC96002的生產(chǎn)和應(yīng)用標(biāo)志著數(shù)字控制技術(shù)真正走向了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，AT&T公司和Motorola公司在1984年和1990年先后推出了這兩款芯片，并迅速占有了巨大的市場(chǎng)份額，同時(shí)DSP芯片逐漸成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的決定性因素。經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展，DSP芯片的計(jì)算能力提升了幾十倍，單位運(yùn)算時(shí)間從80年代的400ns下降到了20ns，片內(nèi)的RAM總數(shù)也增加了一個(gè)數(shù)量級(jí)，同時(shí)芯片引腳數(shù)也實(shí)現(xiàn)了一個(gè)跨越式提升。標(biāo)志著DSP芯片技術(shù)更加靈活，數(shù)據(jù)傳輸和處理能力更加強(qiáng)勁。

3 USP控制中DSP技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1 DSP技術(shù)技術(shù)在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的控制元件較多，開(kāi)關(guān)量、檢測(cè)量較為分散，且對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)傳輸?shù)馁|(zhì)量要求也較高。DSP技術(shù)在變電站系統(tǒng)中的應(yīng)用可以極大地改善傳統(tǒng)的控制技術(shù)所帶來(lái)的弊端，利用其集成度高、控制方便以及編程簡(jiǎn)單的特點(diǎn)增加了系統(tǒng)的可靠性與完整性，為變電站自動(dòng)化和智能化工作的發(fā)展提供了必要的技術(shù)支持。同時(shí)DSP芯片的多借口為通訊以及實(shí)現(xiàn)多機(jī)任務(wù)提供了容易的擴(kuò)展，使得勵(lì)磁、調(diào)速器以及繼電保護(hù)等系統(tǒng)的工作準(zhǔn)備了條件。

3.2 DSP技術(shù)在軟件無(wú)線電中的應(yīng)用

軟件無(wú)線電技術(shù)是一種基于同一平臺(tái)的、利用多種軟件硬件實(shí)現(xiàn)多功能無(wú)線電信號(hào)傳輸?shù)男滦蜔o(wú)線電通訊技術(shù)。近幾年隨著DSP技術(shù)的飛速發(fā)展，使得軟件無(wú)線電技術(shù)的研和應(yīng)用成為自動(dòng)控制領(lǐng)域的焦點(diǎn)話題。DSP技術(shù)以其穩(wěn)定性好、可靠性高、互操作性良好以及可編程能力強(qiáng)等特點(diǎn)可以代替專用的數(shù)字電路，可以實(shí)現(xiàn)軟、硬件功能的相互獨(dú)立，這也是傳統(tǒng)的無(wú)線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電發(fā)展的關(guān)鍵和先決條件。

3.3 DSP在機(jī)器人控制中的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、機(jī)械設(shè)備制造技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及傳感器科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人作為先進(jìn)科技的典型代表已經(jīng)走進(jìn)了人們的日常工作和生活中，很多工作領(lǐng)域中機(jī)器人完全可以代替人力完成。但是隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)器人控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、自動(dòng)性以及計(jì)算速度等都提出了更高的要求，DSP技術(shù)作為一種高性能的控制技術(shù)，其在機(jī)器人控制中的應(yīng)用成為一項(xiàng)熱門的研究話題，利用其運(yùn)算速度快的特點(diǎn)可以構(gòu)成并行處理網(wǎng)絡(luò)，無(wú)疑會(huì)大大提升機(jī)器人控制系統(tǒng)的綜合性能。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，USP控制中的DSP技術(shù)可以向用戶提供更加穩(wěn)定的、精確的、高質(zhì)量的電壓波形，同時(shí)使得控制也更加柔化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化，對(duì)于智能技術(shù)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。DSP技術(shù)在其他發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展已經(jīng)取得了突出的成績(jī)，但是在我國(guó)還處于起步階段，因此國(guó)家技術(shù)部門應(yīng)該抓住歷史發(fā)展機(jī)遇，向其他發(fā)達(dá)國(guó)家學(xué)習(xí)先進(jìn)的DSP技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上投入大量的人力、物力、財(cái)力進(jìn)行新技術(shù)的研發(fā)和推廣工作，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展提供必要的技術(shù)支持。

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