硕士论文--基于嵌入式系统的网络控制实验平台设计.pdf

摘要本文基于:诵牡目刂破鳎岷蟯嵌入式操作系统,研究了网络控制系统实验研究平台的开发和构建。首先,分析了网络化控制系统,简记为的基本原理、系统特点和目前浚领域研究的主要问题。提出了设计开发网络控制系统实验研究平台的重要意义。其次,在传统的无刷直流电机控制系统基础上,研究了无刷直流电机网络控制系统,并将传统的控制系统速度环、电流环分别放置在网络的两端,通过网络形成闭环。采用灸诤珹核的网络控制芯片与公司专用酒琓嘟岷希ü匏⒅绷鞯缁缈刂剖笛槠教ǖ纳杓疲实现了基本网络控制系统实验平台的构建。然后,充分利用丝梢杂肭度胧讲僮飨低辰裘芙岷系挠诺悖诔醪浇的基本网络控制实验研究平台的基础上,将度胧讲僮飨低骋浦驳紸为核心的开发平台上,并在此基础上利用碌亩嘞叱碳际跏迪直豢囟韵的实时仿真和基于疘绲氖荽洹4佣诖似教ㄉ辖⑵鹆嘶谇度式系统的网络控制系统实验研究平台。利用该系统平台,可以通过疘进行远程的网络控制系统仿真实验,从而为网络控制系统的实时性和延迟处理策略研究提供了软硬件平台。最后,本文还结合前面提供的基于嵌入式系统的网络控制系统实验平台,针对目前网络控制系统和蓝牙技术在信息家电领域的应用,以蓝牙接口的扩展为例,提出系统实验平台的接口扩展思路,并结合信息家电,介绍实现的具体方法。关键词:网络控制系统,实验平台,度胧较低常瑄,套接字,多线程
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髀网络控制系统概述网络控制系统的特点网络控制系统最早出现在马里兰大学穆壑校锤鯥返亩ㄒ濉N南住衔狽是指某个区域现场传感器、控制器及执行器和通信网络的集合,用以提供设备之问的数据传输,使该区域内不同地点的用户实现资源共享和协调操作,是一种全分和式、网络化实时反馈系统。文献”衔狽足将控制系统的传感器、执行器和控制器等单元通过网络连接起来的分砷娇刂葡低场I酵缈刂葡低车亩ㄒ蹇梢钥闯龊橇肆椒矫鎛内容:系统节点的分析,化和控制↖路的网络化。随着计算机网络的』。、一泛使用和网络技术的不断发展,控制系统的结构也证在发生变化。使用专用或公川计算机网络代替传统控制系统中的点对点结构,实现传感器、控制器和执行器等系统组件之间的控制信息可以栩互传递的系统,刁:仅在部件散布在大范削区域的广域分布式系统绱笮凸ひ倒炭刂葡低中,甚至在集中的小型局域系统绾教炱鳌⒔⒋约靶滦透咝阅芷档都正在或者将要得到使用。在这样的控制系统中,检测和控制等各种信号均可通过公用数据网络进行传输,而估计、控制和珍断等职能也可以在不同的网络节点中分布执行。通过网络形成闭环的反馈控制系统称为网络控制系统简记为”。。“”“⋯。网络控制系统氪车牡愣缘憬峁沟南低诚啾龋哂锌梢允迪肿试其享、实现远程操作与控制、具有高的诊断能力、增加了系统的灵活性和可靠性等诸多优点。正成为目肿远刂屏煊蛞桓鲋匾5难芯糠较颉网络化控制系统的丛本特点是反馈控制系统中的控制回路是通过网络连接而形成系统闭环⋯‘“,简称为缤纪疾所示。除了控制系统本身的结构和特性外,网络化控制系统之间最大的区别在于系统中的网络类型、结构以及所提供服务类型的不同。此外,网络化控制系统类型广泛,既有基于专用网络的网络化控制系统,如约】。啊认殖∽芟撸钟性诠眉扑慊信息网鏘壬厦构建而成的网络化控制系统。前者是指在某个区域内的一些现场检测、控制及操作发备和通信线路的集成,用以提供设备之间的数据传输,使该区域内不同地点的设备耵没迪肿试垂蚕砗拓臁⒌虿僮鳌而后者则是一种完全分布式的控制方,
网络控制系统的主要研究问题式,它不仅可以对控制系统本身进行调控和检测,还可以实现对工厂车间、生产过程的监控调变、决策优化等功能。从技术角度上来看,网络化控制兼具有网络技术和自动控制技术的特点:·要求有高实时性及快响应的数据传输。·传送的信息既有控制型的短帧信息也有监控或决策信息,且信息交换频繁。·网络协议简单实用,工作效率高。·网络结构具有高度分散性,易于实现与信息网络的集成,安全性好。·具有控制设备的智能化和控制功能的自治性特点。图卜网络化控制系统示意图从目前的相关研究工作来看,有关网络化控制系统的研究内容大致集中在如下的几个问题上:⑼缁刂葡低持械男畔⒌鞫任侍猓⑼缁刂葡低持械男畔⒋褪毖游侍猓⑼缁刂葡低持型ㄐ抛试捶峙涞挠呕⑼缁刂葡低车墓收霞觳狻针对网络化控制系统所需要的研究问题,有关网络化控制系统的研究工作目前已经取得了较大的进展。研究的范围主要集中在如下几个方面:系统模型分析;系统状态估计;网络信息时延:网络调度算法等。
建立网络控制系统研究实验平台的意义本文的主要研究工作模拟的结果同:刚殖≈小弧!翰捎玫拇砥髂D饨峁故怯薪洗蟛钜臁且可以满足:酬殖〉氖凳毙院涂煽啃砸G螅乇鹗窃诹忧肭蠼隙嗷蚩刂迫挝山于在网络控制系统研究中很难剥具有随机不确定性且