球-桿測(cè)控系統(tǒng)開發(fā)與研究.pdf

1、球桿是一個(gè)典型的非線性、不穩(wěn)定、機(jī)電耦合系統(tǒng)，對(duì)研究動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模及驗(yàn)證控制算法的穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性具有重要的意義。國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者主要在球桿建模與數(shù)字仿真及控制等方面做了大量的工作。隨著控制算法的復(fù)雜化，其通信系統(tǒng)中普遍采用的RS232接口在數(shù)據(jù)采集頻率、實(shí)時(shí)性能等方面的弊端日益明顯。本研究旨在通過設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)自己的球桿測(cè)控系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)：基于USB（Universal Serial Bus）接口的上下位機(jī)通信；基于MCU的下位機(jī)測(cè)控平

2、臺(tái)；基于LabVIEW的上位機(jī)軟件測(cè)控平臺(tái)。具體工作體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　 ⑴在分析固高球桿測(cè)控系統(tǒng)在通信速度、可靠性、易用性不足的基礎(chǔ)上，針對(duì)球桿測(cè)控平臺(tái)的設(shè)計(jì)目標(biāo)提出一種基于USB的優(yōu)秀嵌入式解決方案，并對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)中電機(jī)驅(qū)動(dòng)能力和采樣頻率的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 ⑵測(cè)控系統(tǒng)以微控制器為核心，擴(kuò)展了計(jì)數(shù)模塊以實(shí)現(xiàn)與光電編碼器的電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量傳感器接口，擴(kuò)展了模擬量采集模塊以實(shí)現(xiàn)與球在桿上的位置測(cè)量傳感器接口，擴(kuò)展了

3、功率驅(qū)動(dòng)模塊以直接驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，擴(kuò)展了USB功能模塊以實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信。
　　 ⑶以Keil C51為固件程序開發(fā)平臺(tái)，下位機(jī)測(cè)控程序采用匯編語言與C語言混合編程的方式，設(shè)計(jì)并優(yōu)化了USB固件程序、數(shù)據(jù)采集程序和直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)的通信、數(shù)據(jù)采集以及控制功能。
　　 ⑷以LabVIEW為人機(jī)界面和控制算法運(yùn)行環(huán)境，利用其庫函數(shù)結(jié)點(diǎn)建立了上位機(jī)應(yīng)用程序與USB驅(qū)動(dòng)程序之間的函數(shù)調(diào)用，完成球桿