劉洋

摘要：數(shù)字化控制（DSP）軟件的產生和發(fā)展逐漸取代了模擬和數(shù)字器件，提分高了產品的集成度，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和智能型，并逐漸成為不間斷電源系統(tǒng)（USP）技術的主要發(fā)展趨勢之一。本文基于現(xiàn)實的基礎上對USP控制中DSP技術的發(fā)展歷史進行概述，并多角度分析了其在現(xiàn)代工業(yè)生產中的發(fā)展和應用，希望對我國自動化產業(yè)技術的發(fā)展有一定的指導意義。

關鍵詞：USP DSP 數(shù)字化技術 應用 發(fā)展前景

中圖分類號：TN86 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0019-01

1 引言

進入21世紀以來，依托于數(shù)字技術和自動控制技術的發(fā)展，USP（uninterruptible power system，不間電源系統(tǒng)）已經成為網絡系統(tǒng)安全運行的重要保障，特別是在當今互聯(lián)網規(guī)模的不斷擴大的背景下，USP技術系統(tǒng)在網絡與電子商務飛速發(fā)展中扮演著重要的角色，也迎來了一個發(fā)展的黃金時期。但是時代的發(fā)展也給USP技術的發(fā)展帶來了機遇與挑戰(zhàn)，對其自動化、智能化和網絡化的發(fā)展水平提出了更高的要求。數(shù)字信號處理技術（DSP）是今后USP技術系統(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，將DSP技術應用于USP電源控制環(huán)節(jié)是實現(xiàn)USP技術長久發(fā)展的關鍵。

2 DSP技術的發(fā)展歷程

總結來說，DSP技術的發(fā)展經歷了以下三個階段：

（1）數(shù)字信號處理技術產生于上世紀五六十年代的美國，當時以信息技術和網路技術為代表的第三次工業(yè)革命正在美國興起，當時人們只能在微處理器上實現(xiàn)數(shù)字信號的處理，處理結果的穩(wěn)定性和可靠性都較低。直到七十年代人們才開始逐漸提出給予DSP理論的計算方法與理論，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單片DSP芯片S2811，1989年美國因特爾公司生產了第一批可編程器件S2920，被認為是DSP芯片技術發(fā)展的一個里程碑。但是兩款芯片都沒有現(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)模集成電路技術的發(fā)展，美國德州儀器公司（TI）推出了世界上第一代DSP芯片TM32010，標志著實時數(shù)字處理技術發(fā)展的重大突破。在隨后的幾年時間內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芯片生產和技術研發(fā)企業(yè)，取得了豐厚的市場利潤，產品銷往世界各地。同樣在1982年，世界著名DSP芯片生產廠家Hitachi公司研發(fā)出了第一款基于CMOS芯片工藝的浮點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間內的信息處理量，同樣標志著世界數(shù)字控制技術的發(fā)展進入了一個新的時代。

（3）高性能浮點DSP芯片DSP32以及IEEE浮點格式兼容的浮點DSP芯片MC96002的生產和應用標志著數(shù)字控制技術真正走向了大規(guī)模工業(yè)化生產，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份額，同時DSP芯片逐漸成為電子產品更新?lián)Q代的決定性因素。經過了幾十年的發(fā)展，DSP芯片的計算能力提升了幾十倍，單位運算時間從80年代的400ns下降到了20ns，片內的RAM總數(shù)也增加了一個數(shù)量級，同時芯片引腳數(shù)也實現(xiàn)了一個跨越式提升。標志著DSP芯片技術更加靈活，數(shù)據(jù)傳輸和處理能力更加強勁。

3 USP控制中DSP技術的應用分析

3.1 DSP技術技術在變電站自動化系統(tǒng)中的應用

變電站自動化系統(tǒng)中的控制元件較多，開關量、檢測量較為分散，且對系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的實時傳輸?shù)馁|量要求也較高。DSP技術在變電站系統(tǒng)中的應用可以極大地改善傳統(tǒng)的控制技術所帶來的弊端，利用其集成度高、控制方便以及編程簡單的特點增加了系統(tǒng)的可靠性與完整性，為變電站自動化和智能化工作的發(fā)展提供了必要的技術支持。同時DSP芯片的多借口為通訊以及實現(xiàn)多機任務提供了容易的擴展，使得勵磁、調速器以及繼電保護等系統(tǒng)的工作準備了條件。

3.2 DSP技術在軟件無線電中的應用

軟件無線電技術是一種基于同一平臺的、利用多種軟件硬件實現(xiàn)多功能無線電信號傳輸?shù)男滦蜔o線電通訊技術。近幾年隨著DSP技術的飛速發(fā)展，使得軟件無線電技術的研和應用成為自動控制領域的焦點話題。DSP技術以其穩(wěn)定性好、可靠性高、互操作性良好以及可編程能力強等特點可以代替專用的數(shù)字電路，可以實現(xiàn)軟、硬件功能的相互獨立，這也是傳統(tǒng)的無線電技術實現(xiàn)軟件無線電發(fā)展的關鍵和先決條件。

3.3 DSP在機器人控制中的應用

隨著計算機技術、控制技術、機械設備制造技術、網絡技術以及傳感器科學技術的不斷發(fā)展，機器人作為先進科技的典型代表已經走進了人們的日常工作和生活中，很多工作領域中機器人完全可以代替人力完成。但是隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展，對機器人控制系統(tǒng)的實時性、穩(wěn)定性、自動性以及計算速度等都提出了更高的要求，DSP技術作為一種高性能的控制技術，其在機器人控制中的應用成為一項熱門的研究話題，利用其運算速度快的特點可以構成并行處理網絡，無疑會大大提升機器人控制系統(tǒng)的綜合性能。

4 結語

綜上所述，USP控制中的DSP技術可以向用戶提供更加穩(wěn)定的、精確的、高質量的電壓波形，同時使得控制也更加柔化、智能化和網絡化，對于智能技術的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。DSP技術在其他發(fā)達國家的發(fā)展已經取得了突出的成績，但是在我國還處于起步階段，因此國家技術部門應該抓住歷史發(fā)展機遇，向其他發(fā)達國家學習先進的DSP技術，并在此基礎上投入大量的人力、物力、財力進行新技術的研發(fā)和推廣工作，為我國經濟技術的發(fā)展提供必要的技術支持。

參考文獻

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