【摘要】：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(luò)通信等問題提出了網(wǎng)絡(luò)化嵌入式實時控制器。本文基于快速原型技術(shù),硬件采用ARM+DSP的雙處理器架構(gòu),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(luò)化嵌入式實時控制器的設(shè)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(luò)化、低成本、低功耗和體積小的特點。 本文的主要工作內(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(jié)現(xiàn)有控制器的優(yōu)缺點,從而提出網(wǎng)絡(luò)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(luò)化嵌入式實時控制器的系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計、硬件功能結(jié)構(gòu)設(shè)計和軟件功能結(jié)構(gòu)設(shè)計。 2.設(shè)計與開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)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(qū)動板的設(shè)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、用戶信息交互、網(wǎng)絡(luò)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(qū)動板,實現(xiàn)直流電機的PWM驅(qū)動電路和DA轉(zhuǎn)換電路。 3.設(shè)計與開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)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(luò)以服務(wù)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。DSP底層軟件主要實現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集板各個功能模塊的數(shù)據(jù)采集和處理,以及對驅(qū)動板提供驅(qū)動信號輸出。SPI通信程序?qū)崿F(xiàn)ARM與DSP的數(shù)據(jù)通信。 4.通過實驗對網(wǎng)絡(luò)化嵌入式實時控制器的各項功能進行了驗證,并對實驗結(jié)果進行分析和總結(jié)。
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TP273;TP368.1

【參考文獻】

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1 王雷;蔣靜坪;;基于ARM和DSP的無刷直流電動機網(wǎng)絡(luò)控制調(diào)速系統(tǒng)[J];北京工業(yè)大學學報;2008年03期

2 鄢化彪;朱建武;韓樹人;周賢娟;劉生華;;構(gòu)建RTW下的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境[J];單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用;2007年01期

3 朱志甫;何永波;馮習濱;;基于ARM與DSP的嵌入式運動控制器設(shè)計[J];電子產(chǎn)品世界;2009年04期

4 張巖;馬旭東;張云帆;;ARM與DSP的SPI通信設(shè)計實現(xiàn)[J];工業(yè)控制計算機;2008年09期

5 吳冰,梁加紅,畢華軍;基于MATLAB實時視窗目標的實時仿真系統(tǒng)設(shè)計[J];計算機仿真;2005年07期

6 任傳俊;蔣志文;;Real-Time Workshop實時仿真研究與應(yīng)用[J];計算機仿真;2007年08期

7 王超;王仕成;劉志國;;基于Matlab/xPC Target的實時仿真系統(tǒng)研究[J];控制工程;2007年S2期

8 龐文堯,丁金婷;遠程實驗技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J];科技通報;2004年04期

9 張江濱,姚輝,楊曉萍;構(gòu)建基于XPC目標的實時仿真測試系統(tǒng)[J];水利水電技術(shù);2005年01期

10 齊星剛,趙剛,李原;在MATLABSimulink平臺上DSP代碼的自動生成[J];中國測試技術(shù);2005年01期

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1 陳巨濤;ARM+DSP嵌入式仿真平臺的開發(fā)及其在實時仿真中的應(yīng)用[D];上海海事大學;2004年

2 朱yN;嵌入式實時仿真平臺接口通信技術(shù)的研究與應(yīng)用[D];上海海事大學;2005年

3 杜睿;嵌入式Linux實時技術(shù)研究[D];沈陽航空工業(yè)學院;2007年

4 胡志偉;嵌入式實時仿真測試平臺研究[D];國防科學技術(shù)大學;2007年

5 李森磊;基于ARM+CPLD的高速運動控制器的開發(fā)和應(yīng)用[D];湖南科技大學;2008年

本文編號：2753696