基于开放源代码的脉宽调制控制系统的设计与实现

论文摘要

随着PWM(Pulse Width Modulation,脉宽调制)技术在工业控制领域应用越来越广泛,对于PWM的灵活性与稳定性要求也越来越高。传统的PWM控制技术大多基于硬电路或由PWM集成芯片来实现。但是,现在的复杂PWM控制系统可通过工控机与特定的PWM芯片来实现。这里研究的就是基于后者模式的工控机加上PWM芯片SA866来实现的PWM控制系统。它不仅成本低,而且控制灵活,具有很好的应用前景。对于SA866芯片,系统采用串行接口通讯模式,利用SA866内置的基于MICROWIRE通讯协议模块,实现IPC(工控机)与SA866的串行接口通讯。SA866的各运行参数,根据实际控制系统的需要来计算,并通过串行接口通讯将这些数据写入SA866中,再经过SA866芯片的内部处理,输出比较好的脉宽调制信号。在系统中,运行于工控机上的软件是在开源软件的基础上,结合编写的具体控制软件来实现的。系统的操作系统平台是LINUX,通过RTAI(Real Time Application Interface,实时应用接口)来满足实时性要求;对于模拟数据的采集,运用COMEDI(Control and Measurement Device Interface,控制和测量设备接口)提供的良好操作接口,封装了板卡的底层操作,实现了系统与数据采集的无缝连接;同时,系统采用改进的PID(Proportion,Integral,Differential.数字比例、积分、微分控制器)控制器,经过现场调试分析来获得稳定的PID整定参数,为系统的安全应用提供了很好的控制基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.2 论文研究意义
• 1.3 论文研究内容与组织结构
• 2 关键技术分析
• 2.1 比例、积分、微分控制器
• 2.2 实时应用接口
• 2.3 控制和测量设备接口
• 2.4 SA866 脉宽调制芯片
• 2.5 本章小结
• 3 脉宽调制控制器需求分析
• 3.1 系统的功能需求
• 3.2 非功能需求
• 3.3 本章小结
• 4 脉宽调制控制器的设计
• 4.1 任务划分
• 4.2 任务间的通讯
• 4.3 时序与实时性设计
• 4.4 脉宽调制策略
• 4.5 输入、输出设计
• 4.6 本章小结
• 5 脉宽调制控制器的实现及测试
• 5.1 系统运行平台的构建
• 5.2 系统软件的启动与初始化
• 5.3 各模块的实现
• 5.4 PC机与SA866 通信实现及其测试方法
• 5.5 PID控制器的实现与分析
• 5.6 本章小结
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献