面向底層網(wǎng)絡(luò)化的開(kāi)放式可重構(gòu)機(jī)電控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、機(jī)電控制系統(tǒng)是機(jī)械設(shè)備向機(jī)電一體化設(shè)備轉(zhuǎn)換的重要因素，其設(shè)計(jì)水平在很大程度上制約著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電控制系統(tǒng)正向著開(kāi)放化、多功能、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展，這就要求系統(tǒng)能夠按照用戶(hù)的要求進(jìn)行修改、擴(kuò)充乃至重構(gòu)，即能夠完成這一任務(wù)的機(jī)電控制系統(tǒng)必須具有開(kāi)放式的可重構(gòu)體系結(jié)構(gòu)。本文在分析開(kāi)放式系統(tǒng)的主要特征的基礎(chǔ)上，圍繞著基于底層網(wǎng)絡(luò)化體系結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式可重構(gòu)機(jī)電控制系統(tǒng)研究中的若干關(guān)鍵技術(shù)，從體系結(jié)構(gòu)分析、系統(tǒng)的開(kāi)放式模塊化軟硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)

2、硬件重構(gòu)設(shè)計(jì)、底層網(wǎng)絡(luò)化通訊及連接等方面進(jìn)行了深入的研究。主要研究工作和成果如下： 在機(jī)電系統(tǒng)的接口，功能和種類(lèi)全面分析研究的基礎(chǔ)上，從宏觀角度提出了金字塔式的機(jī)電控制系統(tǒng)的模型。結(jié)合開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的要求，建立了一種基于嵌入式ARM的模塊化機(jī)電控制系統(tǒng)。在探索實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的內(nèi)核、任務(wù)和中斷服務(wù)程序的關(guān)系的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的機(jī)電控制系統(tǒng)的軟件體系。研究了機(jī)電系統(tǒng)的多傳感器信息融合技術(shù)，并對(duì)基于DSP的信息融合硬件系統(tǒng)

3、進(jìn)行了設(shè)計(jì)，以確保信息融合的實(shí)時(shí)性和可靠性從而完善機(jī)電控制系統(tǒng)的控制性能。 在對(duì)可重構(gòu)技術(shù)，機(jī)電系統(tǒng)可重構(gòu)方法和硬件可重構(gòu)技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，提出了基于FPGA的硬件可重構(gòu)體系，并給出了系統(tǒng)所構(gòu)建的可重構(gòu)單元和相關(guān)功能模塊的設(shè)計(jì)。為滿(mǎn)足遠(yuǎn)程硬件重構(gòu)的需要，研究建立了基于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)體系。 從底層網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究和開(kāi)發(fā)，在分析現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了基于混合式現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)的機(jī)電控制系