基于CAN的印染机分布式控制系统的实现和算法研究

论文题目: 基于CAN的印染机分布式控制系统的实现和算法研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 机械电子工程

作者: 江枫

导师: 毛玉良

关键词: 分布式控制系统,设备驱动,模型,大林算法

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文在印染机单机控制技术已经成熟的基础上,根据企业对设备成组控制的实际需求,按照分布式系统的一般结构、组成和特点,讨论了基于CAN现场总线组网实现分布式控制系统的方案,并对其中的关键技术问题进行了一些研究。在总体方案部分,分析了一般分布式系统的组成和特点,根据实际需要,提出了印染机设备控制系统由管理级、控制级和现场级设备三个层次构成。阐述了基于CAN组网技术,系统各组成部分的功能以及它们的相互关系。为了将管理计算机接入现场总线,结合项目的特点,研究了Windows环境下,PCI总线设备的访问特点、接口板卡设计规范以及相应的软硬件技术,实际设计了一款CAN总线适配卡,并通过了硬件测试。本文总结了PCI总线CAN接口板卡的开发过程。在PCI板卡硬件测试成功的基础上,研究了Windows系统下设备驱动程序的编写方法与过程,并结合应用特点,从提高数据实时性的要求出发,在Ring0特权层完成了具有中断方式的CAN总线数据收发能力的驱动程序的编写;通过加大数据缓冲区,有效地避免了CAN总线瞬间高速数据通信时的可能出现的数据丢失现象;为便于应用,使用动态连接库封装了应用程序操作硬件的接口函数;在应用层开发了基于多线程的CAN数据收发测试程序。本文还通过对染缸温度控制得到的实验数据的分析,选择AR模型,利用MATLAB软件拟合了染缸温度模型,然后分别采用积分分离PID控制算法、不完全微分PID控制算法、微分先行PID控制算法和大林控制等对模型进行仿真控制。为进一步研究和开发分布式控制系统的自适应控制算法提供了参考。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

第一章 绪论

1.1 论文的背景

1.2 国内外研究状况

1.2.1 染色机电脑

1.2.2 CAN 现场总线

1.2.3 PCI 总线技术

1.2.4 自适应控制

1.3 课题的研究意义

1.4 课题的主要任务、内容和目标

第二章 分布式控制系统的组成

2.1 系统概述

2.1.1 分布式系统

2.1.2 系统结构框图

2.2 现场级设备

2.3 控制级设备

2.4 管理级设备

2.5 模拟屏显示设备

2.6 分布式控制系统的特点

第三章 PCI总线CAN卡的硬件设计

3.1 硬件的系统结构

3.2 CAN 总线网络通信及其接口设计

3.2.1 CAN 总线控制器SJA1000

3.2.2 CAN 总线驱动器PCA82C250

3.2.3 CAN 总线的接口电路

3.3 PCI 总线接口电路设计

3.3.1 PCI 总线接口

3.3.2 总线控制芯片PCI9052

3.3.3 串行EEPROM 配置电路

3.4 串行EEPROM 的配置

3.4.1 PCI 总线配置寄存器

3.4.2 局部总线配置寄存器

3.5 硬件调试

第四章 PCI总线CAN卡的软件设计

4.1 软件体系结构

4.2 设备驱动程序的安装

4.2.1 设备驱动程序安装过程

4.2.2 INF 文件

4.3 CAN 适配卡WDM 设备驱动开发

4.3.1 开发工具DriverStudio

4.3.2 创建CAN 适配卡的WDM 框架程序

4.3.3 驱动程序的结构和功能

4.3.4 设备驱动程序例程

4.3.4.1 StartDevice 例程

4.3.4.2 lsr例程

4.3.4.3 DpcFor_Irq 例程

4.3.4.4 DeviceControl 例程

4.3.5 设备驱动程序的调试

4.3.5.1 DriverMonitor 工具

4.3.5.2 SOFTICE 工具

4.4 应用程序和驱动程序通信

4.4.1 打开和关闭设备

4.4.2 DeviceIoControl 函数调用

4.4.3 多线程数据传输

4.4.3.1 传递事件句柄

4.4.3.2 读取接收数据

4.4.4 动态链接库

4.5 应用程序

4.5.1 CAN 总线通讯测试程序

4.5.2 印染监控程序

4.5.3 程序的特点

第五章 染缸温度的模型辨识

5.1 系统辨识

5.1.1 系统辨识的意义

5.1.2 染缸温度模型辨识的方法

5.2 MATLAB 工具介绍

5.3 实验数据分析

5.4 染缸温度模型的辨识

5.4.1 大滞后系统辨识

5.4.2 系统数学模型的表达形式

5.4.3 最小二乘法参数估计

5.4.4 模型结构

5.4.5 参数的辨识结果及校验

第六章 控制算法的研究

6.1 控制算法

6.2 积分分离PID 控制算法

6.2.1 算法的原理

6.2.2 模型的控制和分析

6.3 不完全微分PID 控制算法

6.3.1 算法的原理

6.3.2 模型的控制和分析

6.4 微分先行PID 控制算法

6.4.1 算法的原理

6.4.2 模型的控制和分析

6.5 大林控制算法

6.5.1 算法的原理

6.5.2 模型的控制

6.6 算法控制结果比较

第七章 课题总结与项目展望

7.1 课题总结

7.2 使用自适应控制的新思路

7.2.1 自适应控制简介

7.2.2 自校正控制在印染系统中的实现方法

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参加的科研项目

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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