履帶起重機是廣泛應(yīng)用在化工建設(shè)、市政建設(shè)、建筑施王和港口碼頭等國民經(jīng)濟各領(lǐng)域的一種流動式起重設(shè)備。隨著履帶起重機起升噸位的增大,安全方面需要考慮的內(nèi)容越來越復(fù)雜,尤其是增加了超起工況之后,對整個履帶起重機的狀態(tài)監(jiān)控和準確控制提出了更高的要求。 本文以大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院開發(fā)的一系列履帶起重機實際項目為背景,對其力矩限制器的技術(shù)方面進行研究。 (1)對履帶起重機力矩限制器的應(yīng)用技術(shù)做深入分析,尤其是關(guān)于超起工況方面的研究,本文引進載荷率的概念,以載荷率作為依據(jù),控制起重機的機構(gòu)動作,保證整車的安全。 (2)針對履帶起重機力矩限制器的數(shù)據(jù)采集部分和輸出驅(qū)動部分的特點,設(shè)計了FPGA實現(xiàn)的總體設(shè)計方法,應(yīng)用Altera公司的NIOS II軟核技術(shù),采用軟核實現(xiàn)CPU功能,應(yīng)用AVALON總線技術(shù)將其他外設(shè)做系統(tǒng)集成,連接不同功能的芯片實現(xiàn)履帶起重機力矩限制器的嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計。 (3)設(shè)計了以NIOS II軟核為核心的嵌入式系統(tǒng),使用SOPC builder將SDRAM、FLASH等部分集成起來,在Quartus II中編譯后,在EP1C12的平臺上完成了測試。 (4)依照履帶起重機力...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題的研究背景
    1.2 FPGA的發(fā)展歷程
    1.3 履帶起重機力矩限制器研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國外研究現(xiàn)狀
    1.4 FPGA在履帶起重機力矩限制器中的研究現(xiàn)狀
    1.5 本文的研究內(nèi)容
2 履帶起重機力矩限制器的技術(shù)研究
    2.1 履帶起重機的結(jié)構(gòu)介紹
        2.1.1 履帶起重機基本臂工況的結(jié)構(gòu)組成
        2.1.2 履帶起重機超起工況的結(jié)構(gòu)組成
    2.2 力矩限制器的工作原理
    2.3 力矩限制器的取力方法研究
        2.3.1 三滑輪取力
        2.3.2 繩頭取力
        2.3.3 變幅取力
    2.4 力矩限制器的工況變換
    2.5 超起工況的控制方法
        2.5.1 載荷率的定義
        2.5.2 超起安全邏輯
    2.6 本章小結(jié)
3 履帶起重機力矩限制器總體設(shè)計
    3.1 履帶起重機力矩限制器傳感器布置
        3.1.1 力傳感器的布置
        3.1.2 角度傳感器的布置
    3.2 履帶起重機力矩限制器傳感器選型
        3.2.1 力傳感器的選型
        3.2.2 角度傳感器的選型
    3.3 力矩限制器主機的總體架構(gòu)
    3.4 力矩限制器顯示器
    3.5 本章小結(jié)
4 力矩限制器主機硬件設(shè)計
    4.1 硬件設(shè)計原則
    4.2 信號量統(tǒng)計
    4.3 核心部分設(shè)計
        4.3.1 Avalon總線介紹
        4.3.2 FPGA比較
        4.3.3 定制NIOS II
        4.3.4 設(shè)置SDRAM
        4.3.5 設(shè)置CFI Flash
        4.3.6 CAN接口設(shè)計
        4.3.7 I2C接口設(shè)計
        4.3.8 PWM接口設(shè)計
        4.3.9 系統(tǒng)頂層模型
    4.4 硬件電路設(shè)計
        4.4.1 電源部分
        4.4.2 模擬量輸入
        4.4.3 數(shù)字量輸出
        4.4.4 通信部分
        4.4.5 實時時鐘
    4.5 本章小結(jié)
5 力矩限制器主機軟件設(shè)計
    5.1 μc/os-II操作系統(tǒng)介紹
        5.1.1 μc/os-II內(nèi)核
        5.1.2 μc/os-II移植
    5.2 NIOS II起動過程分析
        5.2.1 EPCS Flash起動
        5.2.2 CFI Flash起動
    5.3 HAL的項目架構(gòu)
    5.4 外設(shè)驅(qū)動設(shè)計
        5.4.1 CAN總線的驅(qū)動設(shè)計
        5.4.2 I2C總線的驅(qū)動設(shè)計
    5.5 應(yīng)用程序設(shè)計
        5.5.1 任務(wù)劃分
        5.5.2 任務(wù)實現(xiàn)
        5.5.3 程序調(diào)試
    5.6 本章小結(jié)
6 人機界面
    6.1 編程環(huán)境介紹
    6.2 界面設(shè)計
    6.3 觸摸屏編程
        6.3.1 觸摸屏工作原理
        6.3.2 觸摸屏編程方法
    6.4 CAN通信設(shè)計
    6.5 界面效果
    6.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
附錄 A 縮略語索引
附錄 B 主臂工況數(shù)據(jù)處理程序
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號：3765346