基于MATLAB與以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、近年來，隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與網(wǎng)絡(luò)化日漸普及，網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展給工業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大的改變，以太網(wǎng)被廣泛的應(yīng)用到各個領(lǐng)域。例如在工業(yè)控制領(lǐng)域，一些小型的控制設(shè)備增加一個網(wǎng)絡(luò)接口并實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議，就可以方便地接入到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)中。一方面能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集，并把采集到的數(shù)據(jù)信息通過網(wǎng)絡(luò)接口上傳到上位機界面，以方便數(shù)據(jù)的顯示和存儲。另一方面，通過網(wǎng)絡(luò)接口可以根據(jù)系統(tǒng)的需要對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行實時控制，以達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的控制要求。因此，研究基

2、于以太網(wǎng)的控制器具有重要的意義。
　　MATLAB是美國MathWorks公司提供的商業(yè)數(shù)學(xué)仿真軟件，它在控制系統(tǒng)研究中被廣泛應(yīng)用。MATLAB語言是一種十分有效的工具，它能輕松地解決控制系統(tǒng)研究中遇到的問題。其中Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，是一種基于框圖的設(shè)計環(huán)境，它可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的仿真和處理，同時Simulink提供了TCP/IP接收發(fā)送等模塊，支持Simulink與外部以太網(wǎng)設(shè)備的連接。另一方面，MA

3、TLAB的GUI是一種以圖形方式顯示的計算機操作用戶界面，它極大的方便了非專業(yè)用戶的使用，使用者不再需要死記硬背大量的命令，取而代之的是可以通過窗口、菜單、按鍵等方式來方便地進(jìn)行操作。本文中，利用MATLAB的GUI來建立了一個上位機界面，方便對下位機進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)采集，同時利用GUI調(diào)用已經(jīng)建立好的Simulink文件來對以太網(wǎng)控制器進(jìn)行算法控制。
　　控制系統(tǒng)的硬件部分核心器件采用C8051F120芯片作為控制器，CP2200

4、作為以太網(wǎng)接口芯片，在此基礎(chǔ)上，外圍設(shè)備還有電源模塊、JTAG模塊、驅(qū)動模塊、串口通訊模塊、以太網(wǎng)通訊模塊、數(shù)字輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊等。利用軟件實現(xiàn)對上述模塊驅(qū)動之后，本文以他勵直流電機作為被控對象，應(yīng)用設(shè)計好的控制系統(tǒng)，對他勵直流電機進(jìn)行恒轉(zhuǎn)速控制。根據(jù)控制后的曲線效果進(jìn)行分析，得出控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，實時性較好，達(dá)到設(shè)計的目標(biāo)。本設(shè)計中控制系統(tǒng)參數(shù)可配置，控制方法可以選擇，可應(yīng)用于不同的被控對象，能夠滿足多數(shù)工業(yè)控制的