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文檔簡介
1、目前,控制理論研究者對于復雜對象控制方法的研究大多是通過仿真驗證或理論分析,缺乏物理實驗系統(tǒng)的驗證。因此,為復雜對象控制方法的研究提供一個易于實驗的物理實驗系統(tǒng)是具有重要意義的。近年來,東北大學自動化研究中心致力于控制理論實驗平臺的研究與開發(fā),并把快速原型控制器的研究作為整個實驗系統(tǒng)研究的核心。本文以此為背景,分析了國內(nèi)外快速原型控制器的現(xiàn)狀,針對高端產(chǎn)品成本高、體積大不適合小型移動實驗平臺,而小型低端產(chǎn)品功能較弱、不支持網(wǎng)絡通信等問題
2、提出了網(wǎng)絡化嵌入式實時控制器。本文基于快速原型技術,硬件采用ARM+DSP的雙處理器架構,軟件上通過RTAI(Real-Time Application Interface)實時化方案實現(xiàn)了嵌入式實時操作系統(tǒng),完成了對網(wǎng)絡化嵌入式實時控制器的設計與開發(fā),最后通過具體實驗對該控制器在控制理論實驗系統(tǒng)中的各項功能及性能進行了驗證,證明了該控制器能夠滿足快速原型實驗系統(tǒng)要求,實現(xiàn)了網(wǎng)絡化、低成本、低功耗和體積小的特點。
本文的主要工
3、作內(nèi)容如下:
1.分析了國內(nèi)外實時控制器研究和發(fā)展現(xiàn)狀,總結現(xiàn)有控制器的優(yōu)缺點,從而提出網(wǎng)絡化嵌入式實時控制器的方案。從控制理論實驗系統(tǒng)的角度出發(fā),提出快速原型控制器的開發(fā)步驟,并依此進行了網(wǎng)絡化嵌入式實時控制器的系統(tǒng)總體架構設計、硬件功能結構設計和軟件功能結構設計。
2.設計與開發(fā)了網(wǎng)絡化嵌入式實時控制器硬件系統(tǒng),包括ARM主控板、DSP數(shù)據(jù)采集板和電機驅動板的設計與開發(fā)。ARM主控板主要實現(xiàn)實時系統(tǒng)運行、數(shù)字IO
4、、用戶信息交互、網(wǎng)絡接口等功能; DSP數(shù)據(jù)采集板,主要實現(xiàn)模擬信號采集與輸出、數(shù)字脈沖信號捕獲與計數(shù)、PWM信號輸出等功能。二者通過SPI接口實現(xiàn)雙處理器通信。電機驅動板,實現(xiàn)直流電機的PWM驅動電路和DA轉換電路。
3.設計與開發(fā)了網(wǎng)絡化嵌入式控制器的軟件系統(tǒng),包括ARM端與DSP端的軟件開發(fā)與實現(xiàn)。ARM端軟件系統(tǒng)主要通過實現(xiàn)嵌入式實時操作來運行實時代碼程序,并基于網(wǎng)絡以服務器-客戶端模式實現(xiàn)主機與控制器之間實時數(shù)據(jù)交互
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