基于ＵＳＢ的球杆测控系统开发

2012年04月12日11:38:49 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

王恒升　彭宏道　匡　洋
中南大学机电工程学院，湖南长沙

摘　　　要：开发了基于ＵＳＢ接口的球杆测控系统以满足研究系统建模及复杂控制算法所提出的更高的、ＲＳ２３２难以满足的通信要求。实现了基于ＰＤＩＵＳＢＤ１２芯片的ＵＳＢ接口电路及固件程序的通信模块，基于８９Ｃ５２的下位机数据采集模块，基于Ｌ２９８Ｎ的直流伺服电动机控制驱动模块；人机界面基于ＬａｂＶＩＥＷ平台设计，利用其库函数结点建立了上位机应用程序与ＵＳＢ驱动程序之间的函数调用。成功地将ＵＳＢ接口在速度、自供电、设备扩展等突出特点应用于球杆系统中，系统软硬件均在实验室调试通过，运行稳定、可靠。

关　键　词：ＵＳＢ接口；球杆；ＬａｂＶＩＥＷ；测控系统

１　引　言
球杆是一个典型的非线性、不稳定、机电耦合系统，是自动控制原理课程的典型实验装置，也是研究动态系统建模及控制算法的典型实验对象［１］。本文开发了基于ＵＳＢ接口的球杆测控系统，下位机以ＡＴ８９Ｓ５２微控制器为核心，扩展了计数模块以实现与两相编码器电机转速测量传感器接口，扩展了模拟量采集电路以实现与球在杆上的位置测量传感器接口，扩展了功率驱动模块以直接驱动直流电动机，扩展了ＵＳＢ模块以实现与上位机之间的实时数据通信。测控系统的上位机应用程序在ＬａｂＶＩＥＷ平台上完成，通过ＬａｂＶＩＥＷ的库函数调用功能实现上与ＵＳＢ接口的Ｗｉｎｄｏｗｓ驱动程序的数据通信，上位机人机界面友好，数据的存贮、处理、可视化显示功能强大。利用本系统可以（１）高速采集球杆各种动态过程的实时数据，用于系统建模、模型辨识、实时数据处理等方面的研究；（２）可以将在上位机设计、仿真完成的控制算法用于实时的系统控制，测试其动态控制性能，进一步完善控制算法；（３）还可以作为ＵＳＢ通信速率及可靠性的研究。采用ＵＳＢ接口的突出特点是接口形式方便，支持即插即用和热插拔，通信速率快、可靠性高。本文介绍的系统软硬件均在实验室调试运行通过，运行可靠。

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