基于Wi-Fi的有刷直流电机网络化调速实验平台设计与研究

发布时间：2020-05-05 14:01

【摘要】：由于有刷直流电机具有良好的起、制动性能,大范围平滑调速,快速正反转等优势,使其在工农业领域中得到了广泛的应用。随着通信、计算机技术的不断发展,使得网络化运动控制系统也在不断进步发展,在诸多领域得到应用。同时,为了摆脱繁杂的接口布线和地域性限制,将Wi-Fi网络引入传统“点对点”式的直流电机调速系统,可简化网络接口及布线,增强网络拓展性,受地域空间的性影响会更小,但是这也会使网络化调速系统特性变得更加复杂,系统的分析和设计变得更加困难。本文开发了一种基于Wi-Fi的有刷直流电机网络化调速实验平台,为工程应用提供了一个良好的仿真、调试、验证的实物平台,适当地降低风险和不必要的代价;同时,本文还研究了一种基于PID控制律的电机网络化调速算法。因此,本文的工作具有一定的理论意义和实际的应用价值。本文的具体工作如下:首先,介绍了与直流电机网络化调速平台相关的硬件,分别对有刷直流电机、USB无线网卡、电机驱动电路以及电机转速模块进行详细论述,分析了这四个底层硬件运行的组成结构和工作原理;接着,又对直流电机网络化调速平台的核心控制器,ARM11开发板进行详细的介绍,对板上涉及到的各个模块、对应模块的工作原理以及各个模块的电路原理图都进行解释。其次,详细的论述了嵌入式Linux操作系统中所涉及到的U-boot、kernel和文件系统的裁剪和移植过程。并且详细介绍了与直流电机网络化调速平台相关的软件设计,分别是将基于TCP/IP的socket与管道媒介popen相结合的网络通信程序设计,与直流电机网络化调速平台各个底层硬件相关的设备驱动程序设计,以及大量的测试程序等。最后,设计了基于PID控制律的网络跟踪控制算法。首先,对网络跟踪控制系统中的控制器到执行器和采样器到控制器这两条回路上的网络诱导时延和数据丢包都进行考虑,推导出控制器的存在条件;接着,利用线性矩阵不等式LMI推导出控制器对应的控制器增益K值;最后,本文基于TrueTime仿真软件,对直流电机网络化调速平台进行网络诱导时延与数据丢包的实验仿真,通过与其他控制方法对比,确定了本文基于PID控制律的网络跟踪控制算法的正确性和可行性。
【图文】：

网络化控制系统,丢包,时延

电大学专业学位硕士研究生学位论文第一章究的被控对象，在实验平台上进行算法的仿真验证。文的研究工作得到了国家自然科学基金资助项目(61473158)“考虑约束的离散时时滞系统镇定研究”。络化控制系统研究现状络控制系统是以网络为通信媒介，连接着传感器、控制器、执行器并进行信号传馈系统，典型的带有时延与丢包的网络化控制系统结构，如图 1.1 所示。它是控制机网络结合的产物，，网络只是作为一种传输媒介，研究时考虑网络自身存在的问影响，对整个闭环系统进行建模、性能分析以及控制器的设计等[22]。执行器被控传感器

时延,时变,网络环境,热点

南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文网络诱导时延特性主要受时延大小和是否时，称该时延为长时延，否则称为短时延[29]。图 1.2 和 1.3 所示。ZhangH 等[30-31]提出了与和稳定化方法。杨蒙蒙等[32]研究了时变时延网定性判据。刘斌等[33]研究了传感器到控制器和的网络控制系统稳定性的问题。张端金等[34-题，设计了一个 H∞滤波器使得时变时延系统系统的时滞依赖渐近稳定准则和反馈控制器设控制器
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM33

【参考文献】