本研究提出了一套完整的基于Linux嵌入式平台的EtherCAT主站系统设计方案，旨在打通整个EtherCAT协议技术环节。从主站和从站的硬件层面到软件层面再到上位机软件，开发出整套拥有自主知识产权的EtherCAT主站系统。设计EtherCAT从站模块，选用从站控制芯片ET1100设计通信板，STM32单片机设计控制板，将通信板和控制板通过SPI总线接口组合，组成两套从站模块，分别实现数字输入信号检测和模拟输入信号检测的功能。设计EtherCAT主站模块，选用基于AM3358处理器的BeagleBone Black作为Linux嵌入式开发平台，并且在该平台上运行集成Xenomai实时补丁的Linux操作系统，接着在操作系统上构建IgH EtherCAT Master for Linux开源框架和配置开发环境，最后基于这套开源框架进行应用程序的设计，完成整套主站模块设计。设计EtherCAT主站程序的两种交互模式，一种是基于命令行操作的控制台模式，还有一种是基于Qt开发的图形用户界面模式。用户可以通过任意模式，实现过程数据通信和服务数据通信的数据读写，并且执行一些其他的必要功能操作。结果表明，从站模块的基本功能实现，可以有效检测输入的数字信号和模拟信号。主站模块的基本功能实现，可以与从站模块建立起有效的过程数据通信和服务数据通信，性能上同步误差在ns级，报文的传输时间在us级，通讯抖动在us级别，可以满足工业控制系统对实时性的要求。控制台模式和图形用户界面模式交互有效。
上传时间： 2022-05-22
上传用户：aben
随着工业控制对可靠性与实时性要求不断提高,传统总线因无法突破实时性,通信效率及总线供电等技术瓶颈而逐渐被一些新的技术所替代。在国内外,一种将以太网应用于工业控制的新兴工业以太网技术引起了越来越多的关注。EtherCAT是一种基于改进的以太网帧结构的工业以太网协议,是目前可靠性和实时性最高的工业以太网协议之一。 本文提出一种基于STM32处理器的EtherCAT从站协议栈的实现方法。首先从物理层、数据链路层及应用层研究分析了 EtherCAT协议。其次,重点设计开发基于STM32处理器的EtherCAT从站设备的协议软件,设计并实现了从站状态机、周期性过程数据及邮箱数据三大通信任务的软件代码。在已搭建的 EtherCAT主从站运行平台验证了系统的可靠与实时性。EtherCAT报文的一次发送和接收共需2ms,该时间随着从站个数的增加变化不大。最后,本文创新点是设计一种基于 EtherCAT实时通信协议栈的智能家居网络控制系统,比以往采用单片机作为终端控制器的控制系统在扩展能力,数据处理能力,实时性方面都有显著优势,实现了智能家居中智能开关与人脸识别门禁两部分应用控制任务,该系统提高了家居控制的安全性及实时性,是目前最有发展前景的工业以太网应用技术之一。 从站协议栈实现EtherCAT的从站功能,并且运行于STM32处理器上,提高了从站运行速度,保证整个EtherCAT系统的实时性。
上传时间： 2022-05-27
上传用户：得之我幸78
作为一种全新的探测技术，激光雷达已广泛应用于大气、陆地、海洋探测、空中交会对接、侦察成像、化学试剂探测等领域。与传统雷达技术相比，激光雷达是一种通过发射特定波长的激光，处理并分析回波信号，实现目标探测的技术，具有高测量精度、精细的时间和空间分辨率，以及极大的探测距离等优点，目前已成为一种重要的探测手段。激光雷达探测系统需采用硬件电路实现系统的控制以及回波信号的处理、分析，从而实现目标距离、速度、姿态等参数的测量，因此研制高速、高精度、性能稳定、性价比高、保密性强的处理电路，对提升激光雷达探测系统的整体性能有着十分重要的意义。 激光雷达系统控制及信号处理电路有多种实现方案，传统的MCU实现方案较为普遍，但受线程的带宽限制，且难以提高系统的精度与复杂性；采用 FPGA、ARM或DSP实现信号处理架构，一定程度上提高了系统的带宽与复杂度，但成本较高，功耗较大，且开发周期较长。针对目前激光目标探测系统中，对系统控制复杂度，信号处理实时性，整体性能与功耗等要求，论文提出了一种基于 CPLD与MCU架构的电路改进方案。该方案采用高速并行的现场可编程PLD器件，完成相关电路的控制与回波信号的实时处理、分析；同时选用线程处理优势较强的MCU，实现相关信号的控制与高速串口的收发，完成PC软件终端的通信。 本文结合所提出的基于 CPLD与 MCU架构的硬件电路设计方案，选用了Altera的MAX II CPLD器件EPM240T100C5N，以及宏晶科技公司的增强型单片机STC12LE5A60S2，实现了激光雷达系统控制及信号处理等功能。文中详细介绍了实验系统的设备资源与硬件电路的模块化设计，完成了相关外设的驱动控制，并采用 CPLD与 MCU完成了回波信号的采集、处理与分析，最终通过与所设计PC软件终端的通信，实现与硬件电路板的实时数据上传。 目前板卡在100MHz主频下工作，可完成10kHz激光器的触发，并行实现回波信号的实时处理与分析，以及921600波特率下的高速串口通信。结合激光雷达实验系统，多次进行硬件电路的测试与实验，表明本文设计的激光雷达系统控制及信号处理硬件电路功能正常，性能稳定，且功耗低，保密性强，符合设计的需求，实验证明本文所提出方案的具有一定的可...
上传时间： 2022-05-28
上传用户：xsr1983
矢量控制理论的提出1971年，由德国Blaschke等人首先提出了交流电动机的矢量控制（Transvector Contrl）理论，从理论上解决了交流电动机转矩的高性能控制问题。其基本思想是在普通的三相交流电动机上设法模拟直流电动机转矩控制的规律，在磁场定向坐标上，将电流矢量分解成产生磁通的励磁电流分量ia和产生转矩的转矩电流分量i，并使两分量互相垂直，彼此独立，然后分别进行调节。这样，交流电动机的转矩控制，从原理和特性上就与直流电动机相似了。因此，矢量控制的关键仍是对电流矢量的幅值和空间位置的控制。矢量控制的目的是为了改善转矩控制性能，而最终实施仍然是落实在对定子电流交流量）的控制上。由于在定子侧的各物理量（电压、电流、电动势、磁动势）都是交流量，其空间矢量在空间上以同步旋转，调节、控制和计算均不方便。因此，需借助于坐标变换，使各物理量从静止坐标系转换到同步旋转坐标系，站在同步旋转的坐标系上观察，电动机的各空间矢量都变成了停止矢量，在同步坐标系上的各空间矢量就都变成了直流量，可以根据转矩公式的几种形式，找到转矩和被控矢量的各分量之间的关系，实时地计算出转矩控制所需的被控矢量的各分量值--直流给定量。按这些给定量实时控制，就能达到直流电动机的控制性能。由于这些直流给定量在物理上是不存在的、虚构的，因此，还必须在经过坐标的逆变换过程，从旋转坐标系回到静止坐标系，把上述的直流给定量变换成实际的交流给定量，在三相定子坐标系上对交流量进行控制，使其实际值等于给定值。
上传时间： 2022-05-30
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第 1 章，系统概述，包括原理、选型、安装和接线第 2 章，编程入门，实现用最简单的程序控制一套硬件。第 3 章， TwinCAT 开发环境的深入介绍，不做练习，仅供查询。第 4 章，操作系统和硬件，包括系统备份、桌面接管等工具。第 5 章，常用功能：包括掉电保持、数据存储、配方功能等第 6 章， TwinCAT 库文件，重点介绍温控、 PID、 OS 功能扩展、 EtherCAT 诊断和配置第 7 章， 连接 IO 模块，介绍各种 IO 模块的特殊用法。第 8 章， 连接其它 TwinCAT 系统，包括 ADS 通讯和 Realtime Ethernet第 9 章， 连接第三方设备 ，包括与仪表、驱动、触摸屏、视觉系统的各种通讯。第 10 章， 连接第三方 PLC ， TwinCAT 作为现场总从站集成到其它 PLC 中。第 11 章， HMI 解决方案，包括触摸屏、组态软件、高级语言程序和 TwinCAT HMI第 12 章， 连接企业数据库，通过 Tc Database Server 实现 PLC 与数据库的通讯。第 13 章， 特殊 IO 模块（待填充）第 14 章，从 TwinCAT 2 到 TwinCAT 3。讲解 Tc 3.0 与 Tc 2.0 的区别。第 15 章，附录，包括 PLC 编程手册、 简明安装指南、 Codesys 中文帮助
标签： twincat
上传时间： 2022-06-13
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随着近年来传动系统的发展，多电机传动已被越来越广泛地应用于各种领域中。为了提高多电机传动系统的动态和稳态性能，以及满足一些特定系统对于多电机精确同步的要求，多电机同步控制方法的研究也变得越来越重要。目前，有许多方法用来研究多电机同步控制策略，本文采用的是偏差耦合控制方法，利用模糊PID作为速度同步补偿器的控制算法，使用遗传算法来整定PID的参数范围，解决了多电机同步控制系统中多电机速度的同步控制问题。本文首先分析了多电机同步控制的原理及其特点，根据偏差耦合控制策略的优点，确立了基于模糊PID补偿器的多电机同步控制策略，提出了模糊PID补偿器的设计方法。其次，利用罗克韦尔实验室现有的设备，构造了一个与生产现场类似的试验环境，设计了电机同步控制系统的实验平台。在单个永磁同步电动机调速系统的基础上，实现了多电机同步控制。基于实验平台，分别对硬件和软件部分进行了设计，其中包括控制系统网络的组建和硬件连线的设计和对运动控制模块进行组态以及运动控制梯形图的编制。根据本文设计的多电机同步控制方法在保证系统具有优良抗干扰性能的同时，使系统获得了较好的跟随性能及同步跟踪精度。经过Matlab的仿真以及实验结果说明了本文设计的控制算法的有效性和实用性。最后，总结了所做的研究工作，并对多电机同步控制系统中存在的其它问题进行了简单的分析，以及对未来研究方向进行了阐述。关键词：多电机同步控制；：模糊PID；遗传算法；永磁同步电动机；偏差耦合控制
标签： 模糊PID补偿器
上传时间： 2022-06-18
上传用户：zhaiyawei
本设计主要是利用89551单片机作为CPU米进行总体控制，通过语音芯片1SD1004组成的语音控制电路能够进立多段语音库信息，并且可以对这些段的语音信息进行自由的组合，形成变化多样的语音提示信息，同时使用OCM4X8C液晶显示电路进行汉字显示，能够实现公交车的语音报站及汉字显示。在CPU控制模式下，键盘电路采用中断扫描模式，当有键按下时，系统产生中断，CPU响应中所后，即查询键号，通过软件来实现该键号所对应键的功能。因此当公交车到达某站时通过键盘来控制本系统进行工作，通过语音输出电路进行语音报站和提示，CPU同时通过程序读取汉字信息送入LCD液晶显示电路进行汉字提示。\/通过本设计主要解决了如何方便、准确的指示乘客到站的问题，另外，该系统还可以为乘客提供各种各样的提示或警示服务，使得乘客能愉快、安全地上下车。关键词：单片机；语音控制电路；液晶显示
标签： 单片机 液晶显示 公交车智能语音报站系统
上传时间： 2022-06-19
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1854年，伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯成功发明了第一台电梯。一个多世纪以来，随着科学技术的不断进步，电梯已成为人类物质文明的重要标志。现代楼宇中，单台电梯已远远不能满足人们的需求，为了进一步缩短人们的侯梯时间、减少能源消耗，除了安装多台电梯外，更要采用优化的管理控制策略来提高电梯群的运行效率和服务质量。正是在这样的背景下，电梯群控系统（ECCS）应运而生。本文以基于PLC技术的群控电梯的主从站设计为主要研究对象，介绍了当前电梯控制的主流方法，结合国内外在电梯控制领域的相关研究成果，分析了电梯群控系统的结构和组成，通过讨论电梯控制系统的组成，阐述了可编程控制器（西门子PLC）在群控电梯控制中的应用，并结合群控电梯系统介绍了主从式S7-200PP1通信的设计方法。最后，利用西门子PLC编程的程序控制方式，提出了六层群控电梯的PLC系统的总体设计方案、设计过程、组成，列出了主要控制电路、电梯的控制梯形图及指令表，并给出了系统组成框图和程序流程图，设计了一套完整的电梯群控系统方案.实现两台电梯的群控运行，解决了继电器一接触器可靠性差、安装调试周期长、接线复杂等缺点。在实际应用中，S7-200PPI协议可菲、稳定、操作简单，其特有的网络读写指令简化了编程设计，降低了编程的错误率。
上传时间： 2022-06-21
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第一章引言目前基于单片微机的语音系统的应用越来越广泛，如电脑语音钟、语音型数字万用表、手机话费查询系统、排队机、监控系统语音报警以及公共汽车报站器等等。本文作者用Flash单片机ANT89C51和录放时间达90%的数码语音芯片ISD2590设计了一套智能语音录放系统，实现了谱音的分段录取、组合回放，整段录取.循环播放，通过软件修改可以实现很多场合的应用。第二章ISD2590语音芯片本系统采用关国ISD公司的ISD2590芯片，ISD2500系列具有抗断电、音质好，使用方便等优点。它的最大特点在于片内E2PROM容量为480K（1400系列为128K），所以录放时间长；有10个地址输入端（1400系列仅为8个），寻址能力可达1024位；最多能分600段；设有OVF（溢出）端，便于多个器件级联。2.1内部框图图2-1为ISD2590芯片的内部结构框图。录音时，语音信号从MIC，MICREF（17，18）引聊输入，经过一个前置放大器放大，该放大器的增益由AGC（Auto Gain Control，19）引脚所接的器件的伯控制。经放大的信号从ANAOUT脚输出，经过阻容注被后ANAIN进入芯片内部。然后经过放大和滤波后存入EEPROM阵列中，放音时，在正确的时序控制的前提下，声音信号将从EEPROM中经滤波放大后从SP+，SP一中输出。
上传时间： 2022-06-24
上传用户：1208020161
随着工业制造精度的不断提高，传统总线越来越多的表现出速度慢、数据量小的缺点。另一方面，一种将计算机网络应用于工业控制的总线技术越来越受到关注，这就是工业以太网。EtherCAT是一种基于修改以太网协议的工业以太网，在数据链路层使用ISO/IEC802.3协议，数据帧类型为特定类型；在网络层和传输层采用特定协议代替TCP/IP协议。目前，EtherCAT是速度最快、实时性最好的工业以太网协议之一。本文提出了基于UC/OSIⅡ的EtherCAT主站实现的具体方法。首先，从协议层面分析EtherCAT，对数据链路层、网络层和应用层协议进行分析。其次，通过对嵌入式平台的设计，确保主站系统的实时性。创造性的提出了一个UC/OSIⅡ系统下具有微秒级别精度的时间模块；同时设计了基于中断接收数据的DM9000的网卡驱动。最后，根据协议分层构架提出了一套嵌入式的EtherCAT主站软件ECOU（EtherCAT Over UC/OS），并对主站底层和软件进行了功能和性能测试。ECOU是一个实施于UC/OSIⅡ的EtherCAT主站。作为嵌入式EtherCAT主站，它的实施更加灵活；同时由于UC/OSIⅡ是实时操作系统，ECOU的性能也得到了很大的提高。关键词：工业以太网；UC/OSIⅡ；EtherCAT；微秒级别时间模块；主站
上传时间： 2022-06-30
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