王恒升　彭宏道　匡　洋
中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，湖南長沙

 

摘　　　要：開發(fā)了基于ＵＳＢ接口的球桿測控系統(tǒng)以滿足研究系統(tǒng)建模及復(fù)雜控制算法所提出的更高的、ＲＳ２３２難以滿足的通信要求。實(shí)現(xiàn)了基于ＰＤＩＵＳＢＤ１２芯片的ＵＳＢ接口電路及固件程序的通信模塊，基于８９Ｃ５２的下位機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊，基于Ｌ２９８Ｎ的直流伺服電動機(jī)控制驅(qū)動模塊；人機(jī)界面基于ＬａｂＶＩＥＷ 平臺設(shè)計，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)動程序之間的函數(shù)調(diào)用。成功地將ＵＳＢ接口在速度、自供電、設(shè)備擴(kuò)展等突出特點(diǎn)應(yīng)用于球桿系統(tǒng)中，系統(tǒng)軟硬件均在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試通過，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。

關(guān)　鍵　詞：ＵＳＢ接口；球桿；ＬａｂＶＩＥＷ；測控系統(tǒng)

 

１　引　言
球桿是一個典型的非線性、不穩(wěn)定、機(jī)電耦合系統(tǒng)，是自動控制原理課程的典型實(shí)驗(yàn)裝置，也是研究動態(tài)系統(tǒng)建模及控制算法的典型實(shí)驗(yàn)對象［１］。本文開發(fā)了基于ＵＳＢ接口的球桿測控系統(tǒng)，下位機(jī)以ＡＴ８９Ｓ５２微控制器為核心，擴(kuò)展了計數(shù)模塊以實(shí)現(xiàn)與兩相編碼器電機(jī)轉(zhuǎn)速測量傳感器接口，擴(kuò)展了模擬量采集電路以實(shí)現(xiàn)與球在桿上的位置測量傳感器接口，擴(kuò)展了功率驅(qū)動模塊以直接驅(qū)動直流電動機(jī)，擴(kuò)展了ＵＳＢ模塊以實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)之間的實(shí)時數(shù)據(jù)通信。測控系統(tǒng)的上位機(jī)應(yīng)用程序在Ｌａｂ�玻郑桑牛灼脚_上完成，通過ＬａｂＶＩＥＷ的庫函數(shù)調(diào)用功能實(shí)現(xiàn)上與ＵＳＢ接口的Ｗｉｎｄｏｗｓ驅(qū)動程序的數(shù)據(jù)通信，上位機(jī)人機(jī)界面友好，數(shù)據(jù)的存貯、處理、可視化顯示功能強(qiáng)大。利用本系統(tǒng)可以（１）高速采集球桿各種動態(tài)過程的實(shí)時數(shù)據(jù)，用于系統(tǒng)建模、模型辨識、實(shí)時數(shù)據(jù)處理等方面的研究；（２）可以將在上位機(jī)設(shè)計、仿真完成的控制算法用于實(shí)時的系統(tǒng)控制，測試其動態(tài)控制性能，進(jìn)一步完善控制算法；（３）還可以作為ＵＳＢ通信速率及可靠性的研究。采用ＵＳＢ接口的突出特點(diǎn)是接口形式方便，支持即插即用和熱插拔，通信速率快、可靠性高。本文介紹的系統(tǒng)軟硬件均在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試運(yùn)行通過，運(yùn)行可靠。

 

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