论文部分内容阅读
PCI总线作为目前计算机上流行的高速外设接口总线,在工业自动化领域,计算机上进行地数据采集或者运动控制基本上也都是通过PCI总线设备来实现的。本文对基于PCI总线计算机数据采集和运动控制系统的软硬件设计进行讨论和研究,分下面三部分:PCI-bus数据采集卡和PCI-bus运动控制卡设计、Windows平台板卡WDM设备驱动程序开发、Matlab上数据采集和运动控制程序开发。 在PCI-bus数据采集卡硬件设计方面,提出了模拟信号调理和数据采集模块设计新方法,利用CPLD设计多路抗干扰旋转编码器接口电路,并开发出PCI-bus数据采集卡。 在PCI-bus运动控制卡硬件设计方面,以TI公司的TMS320F2812 DSP芯片作为运动控制核心芯片,对高性能的基于PCI总线通用性运动控制卡设计方法进行讨论,并开发了PCI-bus运动控制卡。 在Windows平台板卡的WDM设备驱动程序开发方面,对Windows平台的WDM驱动程序进行研究,提出了提高实时性的驱动程序设计方法,分别利用DriverStudio和DDK开发出数据采集卡驱动程序和运动控制卡驱动程序。 在Matlab环境下数据采集和运动控制程序开发上,本文对Matlab环境下实时控制的两种实现方法和需要解决的关键技术进行讨论。并且以实际的倒立摆系统和旋转位置伺服控制系统为对象,用组合变量的模糊控制策略在Matlab环境下编程实现对它们的实时控制,取得了非常好的控制效果,证明了Matlab环境下进行复杂非线性系统的实时控制是可行的。另外,针对自己设计的运动控制卡,在Matlab环境下开发了Embedded Target for TI C2000 DSP实时控制的Simulink模块库,并在Matlab上开发了交流异步电动机Sine PWM、Space Vector PWM以及闭环磁场定向算法的变频调速控制程序。重要的是,不但可以利用这些Simulink模块可以方便的实现交直流电动机变频调速实时控制功能,而且还可以利用Matlab的Real-Time Workshop将开发的电动机控制算法生成C代码文件,并创建CCS工程,可以直接移植到DSP硬件上实现控制功能。利用此方法,可以大大加快电动机控制算法开发过程。