林躜[1]2004年在《基于VxWorks的嵌入式电液数字控制系统研究》文中提出电子与信息技术的迅猛发展使工业控制领域的数字化进程的步伐也不断加快。液压控制也经历着数字化浪潮的洗礼。由于液压控制的数字化进程较缓慢，有些原属于液压控制的领域被电气控制所取代。网络技术的发展，也引发了工业控制领域的深刻技术变革。控制系统结构沿着网络化方向与控制系统体系沿着开放性方向发展将是控制系统技术发展的大潮流。在工业控制网络中嵌入式控制器是一种基本的接入设备。其主要用于实时控制、监视、管理或辅助其它设备运转。研究开发嵌入式、数字化，并且具有网络和自我故障诊断功能的电液控制系统，对于提高液压控制的竞争力，提高我国数字制造水平具有重要的意义。 本文以武汉市科委计划项目“全数字一体化柔性电液伺服装置研究”为依托，在广泛研究国内外相关文献资料及工作的基础上，对基于VxWorks嵌入式平台的电液数字控制系统进行较为深入的研究。 本文在研究液压控制系统数字化的基础上，提出了适于电液数字控制系统的嵌入式硬件平台。然后根据电液控制高实时性、高可靠性的要求，选择嵌入式实时操作系统VxWorks作为电液控制系统的嵌入式软件开发平台。并详细研究了在该嵌入式平台下的板级支持包(BSP)的移植、VxWorks交叉开发环境的建立以及嵌入式环境下的程序开发和优化。 本文对电液位置控制系统进行分析和抽象，建立了基于传递函数的数学模型。应用Matlab／Simulink对原系统进行仿真，由仿真结果提出在原系统中加入数字控制器来改善控制性能。最终设计出数字PID控制器来满足系统的控制性能要求。 本文最后研究了嵌入式数字伺服控制系统的实现问题。设计出具有实际应用价值的嵌入式数字控制计算机及控制软件。
周永权[2]2008年在《基于实时操作系统的航空发动机数字控制器软件设计》文中研究说明近年来,航空发动机全权限数字电子控制(FADEC)技术得到了快速的发展,控制系统的功能越来越全面,数字电子控制器的控制软件也越来越复杂。控制软件设计对发动机的控制品质、控制系统的研制周期及控制系统的可靠性都起着决定性作用。基于实时操作系统设计控制器软件已经变得越来越迫切。本文首先阐述了航空发动机数字控制系统的发展历程及研究现状,论述了基于实时操作系统进行控制软件设计的必要性。在对几种实时操作系统分析比较的基础上,确定基于VxWorks开发控制软件,并阐述了VxWorks的体系结构和开发方法。介绍了某型航空发动机核心机数字控制系统的组成及工作原理,并从控制软件设计的角度进行了需求分析。根据需求分析进行了任务规划,并设计了各个任务模块,并对控制软件进行了集成调试。开展了硬件在回路仿真和半物理仿真试验,对控制软件的功能进行了验证。研究表明,基于Vxworks实时操作系统开发航空发动机控制器软件具有开发效率高、软件维护方便、可靠性高、软件实时性好等优点,是发动机控制软件设计的发展方向。
王国锋[3]2008年在《基于ARM的疲劳试验机数字控制器的研究》文中研究表明本文以接触网零部件疲劳试验机为研究对象,利用数字控制的优势和现代控制理论的有关成果,旨在改进原来的模拟系统。根据疲劳试验机的固有特点,提出针对性的数字控制算法,同时研制出原理样机,使其能根据需求,完成满足一定规律的可控试验过程。首先,作者在阅读了大量的国内外资料的基础上,概述了国内外公司在疲劳试验机控制器方面的研究成果,并根据我们的项目需求,提出了本论文要解决的问题。文章在分析了试验机工况的基础上,研究了阀控非对称液压缸位置系统和力控系统的数学模型,进一步分析了液压缸的非对称性所引起的系统静差,并将系统数学模型离散化,得到了便于应用数字控制的离散化数学模型,在此基础上对位置系统和力控系统数学模型进行了仿真计算,确定了合理的控制策略。设计了数字PID控制器对位置闭环和力控系统进行校正,并在此基础上采用动压反馈来提高系统性能,试验结果证明采用动压反馈能有效地提高系统的阻尼比。针对试验机的需求分析,提出了控制系统的硬件实施方案。选择ARM系列芯片中的AT91RM9200作为控制器的CPU,采用S1D13506的LCD控制器来完成图形用户界面的设计,根据信号采集的需要,选择16位的AD7825和DA7644芯片来完成数据的模拟量输入输出功能。在硬件平台基础上,选择Linux作为控制器的操作系统,完成了Uboot和Linux操作系统内核的配置和移植,编写了控制器的A/D、D/A、LCD等多个功能模块驱动程序;针对Linux在实时性方面的不足,采用了Xenomai技术弥补了Linux在实时性方面的不足;移植了MiniGUI软件,实现了控制器的人机接口功能,并运用MiniGUI开发了疲劳试验机的控制应用程序。最后,作者在某疲劳实验机上进行了实验研究,检验了控制算法与控制器的有效性与可行性,证明了硬件选型、设计以及软件编程的正确性,达到了预期的控制效果。
黄嘉陵[4]2006年在《基于PC104和VxWorks的水下作业机械手控制系统》文中研究说明特种作业机器人是机器人家族的重要成员,在海洋深水作业、外层空间开发以及在其它危险复杂的环境下作业应用广泛,作业机械手则是特种作业机器人必不可少的执行单元。本文以一台水下作业机械手为背景,在保留原有控制系统的部分周边设备的基础上,尝试使用PC104处理板和VxWorks嵌入式实时操作系统构建新的控制单元,完成对机械手控制系统性能改进的研究。全文主要包括以下几个方面的内容:首先,在介绍了水下作业机械手的组成结构、分析了其工作原理之后,为之选择了合适的上、下位两级分布式控制体系结构,并建立了机械手电液伺服系统的数学模型。在此基础上,选择了合适的Bang-Bang控制结合PID控制的智能控制策略,完成了对应的数字控制器的设计以及控制参数的选取。其次,在与传统使用单片机和DSP控制芯片比较之后,选择了采用高性能PC104总线标准的CPU处理板和A/D-D/A板作为机械手控制系统的核心硬件单元,设计了一片以AD694芯片实现了用于减少反馈信息干扰的V/I转换电路,并将其与原有系统周边设备结合构成了一个完整的控制系统,。随后,介绍了在VxWorks平台上配合Tornado软件使用C语言编写了系统控制软件,具体包括A/D、D/A、串行通信、定时、控制各个模块的编写以及如何反映VxWorks的实时性要求的细节。最后,简要介绍了系统的硬件调试、软件调试过程和部分实验结果,并将原有系统的控制结果和新系统的控制结果进行了比较,论证了新的控制系统的效果。
黄为[5]2007年在《基于VxWorks实时操作系统的电子调速器的研究》文中认为嵌入式系统作为一种新的技术发展趋势受到人们的广泛关注,而且在汽车工业中已经有了一定程度的应用。本文将嵌入式系统应用到柴油机电子调速器的控制系统中。主要内容如下:综述了柴油机电控调速系统的发展历程及国外嵌入式系统的使用现状,对在国外汽车公司中广泛应用的嵌入式实时操作系统软件OSEKWorks进行了介绍,对其使用方法和性能进行了分析。在硬件方面,结合电路图着重描述并且分析了转速信号处理,油门位置信号处理,齿条位移信号处理等方面所要注意的问题,说明了各个部分的原理图的组成及其所涉及的芯片的特性。软件方面,在深入分析系统所采用的嵌入式实时操作系统VxWorks的内核特点,说明其相对于其他实时系统的优越性;详细地说明了实时操作系统VxWorks移植的方法,利用VxWorks的集成开发工具Tornado,将其成功地移植到s3c4510b微控器上;开发了基于统一上层设备读写接口的CAN总线驱动;选用以C++为语言基础的VC作为上位机的开发工具,结合具体要实现的上位机功能,开发了系统监控软件的程序。在系统的总体设计上,针对嵌入式系统的特点进行了电子调速器中嵌入式控制系统的研究与开发,实现了控制系统中的模糊PID控制算法。对电子调速器的工作过程进行了功能划分,以此为依据设计了VxWorks下的任务,以及任务间的相互调用关系。并且和电子调速器控制系统传统的设计方法进行了比较,理论上验证了使用嵌入式操作系统后,与传统方法相比在电控单元的控制软件开发上会更加方便、快捷。
何恩懋[6]2007年在《基于MC68K和FPGA的嵌入式可重构数控系统的研究》文中认为传统的数控系统采用的大多是专用的封闭式结构,它能提供给用户的选择有限,用户无法对现有数控设备的功能进行修改以满足自己的特殊要求;各种厂商提供给用户的操作方式各不相同,用户在培训人员、设备维护等方面要投入大量的时间和资金。这些问题严重阻碍了CNC制造商、系统集成者和用户采用快速而有创造性的方法解决当今制造环境中数控加工和系统集成中的问题。随着电子技术和计算机技术的高速发展,数控技术正朝向柔性化、智能化和网络化的方向发展。针对数控系统已存在的问题和未来发展的趋势,本文致力于建立一个适合现场加工特征的开放结构数控平台,使系统具备软硬件可重构的柔性特征,同时把监控诊断和网络模块融入数控系统的框架体系之内,满足智能化和网络化的要求。本文在深入研究嵌入式系统技术的基础上,引入可重构的设计方法,选择具体的硬件平台和软件平台进行嵌入式可重构数控系统平台的研发。硬件结构以MOTOROLA的高性能32位嵌入式处理器MC68F375和ALTERA的现场可编程门阵列(FPGA)芯片为核心,配以系统所需的外围模块;软件系统以性能卓越的VxWorks嵌入式实时操作系统为核心,开发所需要的应用软件,将VxWorks嵌入式实时操作系统扩展为一个完整、实用的嵌入式数控系统。该系统不仅具有可靠性高、稳定性好、功能强的优点,而且具有良好的可移植性和软硬件可裁减性,便于根据实际需求进行功能的扩展和重构。本论文的主要研究工作如下:(1)深入研究了以高性能微处理器MC68F375为核心的主控制板的硬件电路设计,以及存储、采集、通讯和网络等模块的设计。(2)深入研究了基于FPGA的串行配置方法和可重构设计方法,设计出基于FPGA的电机运动控制、机床IO控制、键盘阵列和液晶显示控制等接口模块电路。(3)深入研究了VxWorks嵌入式实时操作系统在硬件平台上的移植和任务调度原理,合理分配控制系统的管理任务,开发系统的底层驱动程序和应用程序。最后,本文总结了系统的开发工作,并对嵌入式可重构数控系统的进一步研究提出了自己的一些想法,以指引后续研究工作。
栾显晔[7]2012年在《面向小型汽轮压缩机组的通用控制器设计》文中提出汽轮压缩机组作为气体输送设备，在国民经济的诸多领域发挥着重要作用，是众多企业的关键设备。机组的安全、稳定、高效率运行直接影响着企业的经济效益。汽轮压缩机组控制器是保证机组运行稳定的重要部分。通用型控制器更是受到了众多国外企业的重视，而我国的通用型机组控制器发展较为缓慢，难以和外国大型企业竞争。随着微型计算机技术、DSP技术、嵌入式操作系统技术的发展，设计一个响应速度更快、运算算法更健全、人机界面更友好、组态灵活性更强的汽轮压缩机组控制器成为可能。本文根据汽轮机和压缩机的特性和控制方法，设计了一个通用的、智能的汽轮压缩机组控制器。本文的汽轮压缩机组控制器由控制单元和显示单元两部分组成。控制单元和显示单元采用共享存储器的方式实现数据交互。控制单元完成了现场工况数据采集、控制算法解算、控制量输出、串行通信和将工况数据传递给显示单元等功能。显示单元作为控制器的人机接口，完成了工况数据实时显示和记录、报警信息显示、历史数据记录和显示、操作员对运行参数的更改、工程师对组态数据的输入、保存和下载等功能。汽轮机控制算法采用串级PID控制和辅助PID控制相结合的方法实现，并针对汽轮压缩机组的特性，增加了转速给定偏置功能。压缩机防喘振算法采用变流量限控制方法实现，并增加了阀门跳变功能，增强防喘振能力。论文提出了控制器的总体设计方案，并完成了硬件电路各个模块的详细设计，说明了软件实现方法和设计结果。
周向阳[8]2010年在《模块式燃机电子控制系统软件设计技术研究》文中提出目前国内在燃机控制软件开发中,均针对特定的系统需求开发一套专用的控制软件,软件复用率低、研发周期长、研发成本高,不利于技术的积累,同时也使得控制软件的可靠性长期停留在一个较低的水平。而国外正在朝着模块化、通用化方向发展。本文分析了通用燃机数控系统的总体要求,提出了模块式数字控制软件的设计方案。阐述了基于通用模块化控制软件的软件开发流程,并在此基础上确定了以EtherCAT实时以太网结构要求的主从站设计思想,开展模块式燃机控制软件的设计。在模块化燃机控制软件设计中,完成了以PowerPC处理器MPC5200B为核心的主站软件模块化设计和以DSP处理器TMS320F2812为核心从站软件模块化设计,并完成了EtherCAT主站通讯软件、从站通讯软件开发。最终从站软件调试和主站软件调试以及主站软件和从站软件的EtherCAT实时通讯调试验证了燃机控制软件模块化结构的合理性,以EtherCAT实时以太网构建的主从站框架满足系统要求。
于义庆, 李正熙, 彭开香, 童朝南[9]2005年在《嵌入式液压控制器的实现》文中进行了进一步梳理嵌入式液压控制器是在国内某大型钢铁公司的技术改造中开发的。控制器硬件采用德国MEN公司的A12高性能单板计算机,软件使用了VxWorks嵌入式实时操作系统。本文给出了液压控制器的设计方案,并介绍了VxWorks下多任务和精确周期的实现方法。
陈亮[10]2007年在《提高六自由度运动平台动态性能的控制方法研究》文中指出六自由度平台的动态性能是其重要的技术指标之一。本文通过研究液压伺服系统的控制方法,进而改善基于液压驱动的六自由度平台的动态性能,为研制高水平的模拟器奠定基础。论文首先分析了六自由度平台的结构及运动特点,推导出了平台单回路的数学模型及控制器模型,并利用AMESim液压系统仿真软件建立了单回路运动控制系统的仿真模型,为平台控制策略的研究提供了保证。通过对PID控制、带有压力反馈补偿的PID控制以及鲁棒H∞叁种控制方法的仿真分析和实验分析,可以得出:1)第一种控制方法具有简单、可靠性高、易于实现的特点,但是无法满足平台作高频(>1Hz)运动时动态指标的要求,且抗负载扰动能力差;2)第二种控制方法可以提高液压系统的阻尼比和固有频率,增加系统的运动平滑性与响应快速性,却同样存在着抗负载扰动能力差的弱点;3)第叁种控制方法在试验中表现了很好的抗负载扰动能力,其不足在于无法显着地提高系统的动态响应速度。因此,单纯地采用任何一种控制方法,难以理想地提高系统的动态性能。最后,论文提出一种带有压力反馈补偿的鲁棒H∞控制方法。仿真与试验表明,此种控制方法可以使平台系统具有较好的响应速度、运动精度及鲁棒性,并且平台系统的位姿响应频宽从1Hz提升到了5Hz。
参考文献：
[1]. 基于VxWorks的嵌入式电液数字控制系统研究[D]. 林躜. 武汉科技大学. 2004
[2]. 基于实时操作系统的航空发动机数字控制器软件设计[D]. 周永权. 南京航空航天大学. 2008
[3]. 基于ARM的疲劳试验机数字控制器的研究[D]. 王国锋. 北京交通大学. 2008
[4]. 基于PC104和VxWorks的水下作业机械手控制系统[D]. 黄嘉陵. 华中科技大学. 2006
[5]. 基于VxWorks实时操作系统的电子调速器的研究[D]. 黄为. 华中科技大学. 2007
[6]. 基于MC68K和FPGA的嵌入式可重构数控系统的研究[D]. 何恩懋. 天津大学. 2007
[7]. 面向小型汽轮压缩机组的通用控制器设计[D]. 栾显晔. 哈尔滨工程大学. 2012
[8]. 模块式燃机电子控制系统软件设计技术研究[D]. 周向阳. 南京航空航天大学. 2010
[9]. 嵌入式液压控制器的实现[J]. 于义庆, 李正熙, 彭开香, 童朝南. 冶金自动化. 2005
[10]. 提高六自由度运动平台动态性能的控制方法研究[D]. 陈亮. 华中科技大学. 2007
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