基于PCI总线的气液伺服控制系统设计

摘要

伺服控制系统在控制系统领域的应用越来越广泛，更高精度、更快响应速度、更高可靠性的伺服系统已成为当前的需求。传统的伺服控制器是采用计算机集中控制，具有简单方便、管理容易等优点。但是也存在信号线种类繁多、布线复杂、容错率低、系统扩展性差、维护困难等一系列的问题。
　　本文通过对计算机分布式系统的方案及实时网络的关键技术的研究，提出了一种基于PCI总线的分布式伺服控制方案，该方案将伺服控制器与伺服控制节点分离开，利用伺服控制器管理各个伺服控制节点。然后对CAN网络的实时性问题进行了研究，提出了一种优先级晋升策略的混合调度算法，最后通过实验来验证方案的正确性。
　　1．根据系统提出的要求设计了主要由FPGA电路、MCU单片机电路、CAN接口电路和PCI接口电路组成的伺服控制器电路以及由微处理器电路、AD单元电路、DA单元电路和信号转换电路组成的伺服控制节点电路。
　　2．对于分布式系统的实时性问题，本文通过对CAN通信机制以及CAN网络消息的时间模型研究，将CAN的协议进行进一步改进，并结合静态调度算法和动态调度算法的优势提出了一种混合调度算法。这种算法在保证高优先级的节点能够迅速响应的情况下也能保证低优先级的节点能够占有一定的宽带，能够有效的解决分布式网络中的实时性问题。
　　3．对PCI接口的软件进行设计，对CH365的配置空间进行研究，设计出CH365设备检测函数、CH365基地址函数以及CH365读写配置空间数据函数。
　　对系统的功能进行验证，并对系统的调度算法进行测试。测试结果表明，本文设计的基于PCI总线气液伺服控制系统能够满足本文的基本要求，并且能够满足实时性指标的要求。

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第1章 绪 论

1.1课题的研究背景及意义

1.2课题研究现状

1.3课题来源及主要研究内容

第2章 系统方案确定

2.1伺服控制系统功能需求及方案论证

2.2系统整体方案确定

2.3本章小结

第3章 伺服控制器硬件电路设计

3.1 PCI总线接口硬件电路设计

3.2 CAN模块电路设计

3.3核心处理器设计

3.4伺服控制器PCB设计

3.5本章小结

第4章 伺服控制节点电路设计及测试

4.1伺服控制节点整体设计方案

4.2 AD及DA单元电路设计

4.3微处理器电路设计

4.4信号转换电路设计

4.5电源模块设计

4.6伺服控制节点PCB设计

4.7控制节点功能测试

4.8本章小结

第5章 伺服控制系统软件设计及实验

5.1软件需求分析

5.2 CAN总线调度软件设计

5.3 PCI接口软件设计

5.4系统的整体功能测试

5.5系统实时性实验

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间成果

致谢

附录：