【摘要】：隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展,航天器小型化引起了國(guó)內(nèi)外許多機(jī)構(gòu)和研究者的關(guān)注。陀螺飛輪是一種集成了姿態(tài)控制和測(cè)量功能的新型設(shè)備。它能夠輸出三軸姿態(tài)控制力矩,同時(shí)感應(yīng)航天器兩軸姿態(tài)角速度�，F(xiàn)有的陀螺飛輪樣機(jī)系統(tǒng)采用上位機(jī)和下位機(jī)結(jié)合的控制方式,上、下位機(jī)之間通過(guò)研華系列PCL板卡進(jìn)行通信,成本較高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜。針對(duì)以上不足,本文基于EtherCAT總線,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了陀螺飛輪通信系統(tǒng)。首先,針對(duì)EtherCAT通信協(xié)議,分析了其運(yùn)行原理和數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)。EtherCAT報(bào)文可以通過(guò)網(wǎng)段尋址,邏輯尋址,設(shè)備尋址與從站準(zhǔn)確匹配;主從站通信根據(jù)時(shí)間關(guān)鍵與否可分為非周期性郵箱數(shù)據(jù)通信和周期性過(guò)程數(shù)據(jù)通信;主站將從站配置到運(yùn)行狀態(tài)即可與從站進(jìn)行EtherCAT通信。其次,完成了Windows系統(tǒng)下的EtherCAT主站設(shè)計(jì),包括網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)模塊,配置模塊,數(shù)據(jù)通信模塊。網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)模塊主要通過(guò)調(diào)用WinPcap中的庫(kù)函數(shù)實(shí)現(xiàn),可以配置網(wǎng)卡,發(fā)送和接收數(shù)據(jù);配置模塊,主要通過(guò)構(gòu)造并發(fā)送接收數(shù)據(jù)幀來(lái)對(duì)從站各寄存器進(jìn)行配置,將從站由初始化狀態(tài)轉(zhuǎn)換至運(yùn)行狀態(tài);數(shù)據(jù)通信模塊,通過(guò)定時(shí)器周期性采集陀螺飛輪數(shù)據(jù)信息,輸出控制量。然后,完成了RTX系統(tǒng)下的EtherCAT主站設(shè)計(jì)。RTX系統(tǒng)能夠?qū)indows操作系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)性擴(kuò)展,有效解決了Windows平臺(tái)的實(shí)時(shí)性問(wèn)題。RTX系統(tǒng)下的EtherCAT通信同樣包含網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)模塊,配置模塊,數(shù)據(jù)通信模塊。其中,網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)模塊通過(guò)修改IntervalZero官方提供的網(wǎng)卡開(kāi)源驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn);配置模塊只需采用RTX系統(tǒng)下的發(fā)送和接收函數(shù)即可,狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程完全相同;數(shù)據(jù)通信模塊需要利用RTX系統(tǒng)下的定時(shí)器實(shí)現(xiàn)。最后,搭建了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并進(jìn)行測(cè)試。主站和從站之間通過(guò)交換機(jī)連接,并與另一臺(tái)計(jì)算機(jī)相連。測(cè)試了兩種系統(tǒng)下的系統(tǒng)時(shí)鐘精度和穩(wěn)定性,并分別測(cè)試網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)模塊、配置模塊和數(shù)據(jù)通信模塊的功能。通過(guò)Wireshark軟件監(jiān)測(cè)網(wǎng)卡發(fā)送并接收的EtherCAT數(shù)據(jù)幀,利用示波器測(cè)量相應(yīng)管腳電壓值,根據(jù)主站接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明主從站之間可以正常進(jìn)行EtherCAT通信,可保證陀螺飛輪系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信需求。
【圖文】：

圖 2-1 EtherCAT 運(yùn)行原理圖 2-2 EtherCAT 幀格式表 2-1 給出了 EtherCAT 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)定義。表 2-1 EtherCAT 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)定義

EtherCAT幀格式表2-1給出了EtherCAT數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)定義
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V448.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳樂(lè)南;高偉強(qiáng);黃國(guó)靜;劉建群;;EtherCAT姿態(tài)監(jiān)測(cè)從站的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);2019年11期

2 沈潤(rùn);吳斌;王廣佳;;基于EtherCAT總線的微電網(wǎng)能量?jī)?yōu)化管理系統(tǒng)[J];科技風(fēng);2017年16期

3 吳清收;俞雙懋;王楠;;基于EtherCAT的液壓支架壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];山東煤炭科技;2016年08期

4 王玉梅;張國(guó)治;;EtherCAT井下監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)可靠性分析研究[J];計(jì)算機(jī)仿真;2015年05期

5 黃科程;文亦驍;;基于EtherCAT的直角坐標(biāo)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];西昌學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年02期

6 欒偉;易勇帆;王欽若;;基于EtherCAT總線的高速高精度多軸伺服運(yùn)動(dòng)控制器[J];電子世界;2017年02期

7 李偉強(qiáng);樊留群;;基于EtherCAT的伺服驅(qū)動(dòng)器的一致性測(cè)試研究[J];機(jī)電一體化;2011年06期

8 張少勛;郗曉田;;EtherCAT協(xié)議在開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];信息技術(shù);2013年07期

9 呂燕;沈玉玲;蔣勁峰;;基于EtherCAT的雙機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];制造業(yè)自動(dòng)化;2015年22期

10 任計(jì)羽;范永坤;熊皚;;EtherCAT高性能從站的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2014年S1期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 劉志驍;劉曉平;應(yīng)懷樵;李旭杰;;EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)總線技術(shù)在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[A];第十屆全國(guó)信號(hào)和智能信息處理與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議�？痆C];2016年

2 ;EtherCAT控制先進(jìn)的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床[A];2014中國(guó)數(shù)字工廠推進(jìn)大會(huì)文集匯編[C];2014年

3 向乾亮;肖仕武;陳福焰;;實(shí)時(shí)以太網(wǎng)EtherCAT技術(shù)在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用[A];2007中國(guó)繼電保護(hù)及自動(dòng)化行業(yè)年會(huì)論文集[C];2007年

4 溫傳新;隗華榮;趙曉冬;;基于EtherCAT總線的固態(tài)切換開(kāi)關(guān)控制保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];2013年中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2013年

5 劉宏達(dá);陳默;夏蔚文;張瑞雪;趙福春;李子倫;葉龍;褚皓宇;秦嶺;徐明明;奚學(xué)程;趙萬(wàn)生;;基于EtherCAT協(xié)議的多軸聯(lián)動(dòng)電火花數(shù)控系統(tǒng)[A];第17屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2017年

6 ;基于PC和EtherCAT控制技術(shù)高效控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組[A];中國(guó)農(nóng)機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)風(fēng)能設(shè)備分會(huì)《風(fēng)能產(chǎn)業(yè)》（2013年第8期）[C];2013年

7 劉國(guó)耀;沈德明;祖利輝;蔡艷麗;;EtherCAT實(shí)時(shí)以太網(wǎng)在凝汽器清洗機(jī)器人控制中的應(yīng)用[A];第十二屆長(zhǎng)三角能源論壇——互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代高效清潔的能源革命與創(chuàng)新論文集[C];2015年

8 吳明偉;簡(jiǎn)獻(xiàn)忠;應(yīng)懷樵;李旭杰;;基于Linux的EtherCAT主站研究[A];第十一屆全國(guó)信號(hào)和智能信息處理與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議�？痆C];2017年

9 劉宏達(dá);陳默;夏蔚文;張瑞雪;趙福春;李子倫;葉龍;褚皓宇;秦嶺;徐明明;奚學(xué)程;趙萬(wàn)生;;基于EtherCAT協(xié)議的多軸聯(lián)動(dòng)電火花數(shù)控系統(tǒng)[A];特種加工技術(shù)智能化與精密化——第17屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（摘要）[C];2017年

10 張威;;基于EtherCAT總線的模型姿態(tài)角控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];2018年軍工裝備技術(shù)�？撐募痆C];2018年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前2條

1 MEB記者 秦牧;EtherCAT:劍指落地 面向未來(lái)[N];機(jī)電商報(bào);2018年

2 MEB記者 陸梨;EtherCAT與TSN完美結(jié)合 打造工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)的最佳實(shí)踐[N];機(jī)電商報(bào);2018年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 侯明鑫;仿人靈巧手的EtherCAT通訊系統(tǒng)及阻抗控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王鑫;基于EtherCAT總線的陀螺飛輪通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

2 王旭;基于EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)的煤化驗(yàn)集成系統(tǒng)研究[D];南京航空航天大學(xué);2019年

3 張昊蘇;基于EtherCAT總線的全自動(dòng)托盤(pán)生產(chǎn)設(shè)備研究與實(shí)現(xiàn)[D];青島理工大學(xué);2018年

4 張福雷;一種EtherCAT控制器研發(fā)及其在港口吊車糾偏中的應(yīng)用[D];山東大學(xué);2018年

5 蔣杰;基于X86平臺(tái)的EtherCAT主站控制器研究與設(shè)計(jì)[D];廣東工業(yè)大學(xué);2018年

6 李帥帥;基于AM3358處理器的EtherCAT主站研究與實(shí)現(xiàn)[D];桂林電子科技大學(xué);2017年

7 儲(chǔ)佩;基于EtherCAT的主站運(yùn)動(dòng)控制器研究[D];西安電子科技大學(xué);2017年

8 嚴(yán)詩(shī)恬;基于EtherCAT通訊的微電網(wǎng)控制系統(tǒng)的研究[D];北京建筑工程學(xué)院;2012年

9 殷士龍;基于EtherCAT的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];華南理工大學(xué);2017年

10 張勇;EtherCAT總線接口在數(shù)控系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)[D];華中科技大學(xué);2011年

，

本文編號(hào)：2677886