基于xPC实时控制的中空液压马达伺服系统的研究

　　1 引言

　　xPC目标是一个基于RTW体系框架的附加产品,可将Intel80x86/Pentium计算机或PC兼容机转变为一个实时系统,而且支持许 多类型的I/O设备,用户只需安装相关的软件、一个编译器和I/O设备板,就可将一个PC兼容机作为实时系统来实现控制系统或DSP系统的快速原型化、硬 件在回路中的测试和配备实时系统的功能。目前xPC系统在国外已广泛应用于机器人、航空航天、汽车、发动机、驱动及工业控制等领域,但在国内文献中还很少 有相关应用的介绍。

　　市场对产品的需求越来越注重多样性和快速性,使得企业的新产品开发面临着多样化需求与快速开发之间的矛盾。工程师总希望快速地建立控制对象及控 制器的模型,并对整个控制系统进行多次在线的实验来验证控制系统软、硬件方案的可行性,这个过程就被称之为快速控制原型(RCP),RCP的关键是代码的 自动生成和下载[1],xPC软、硬件为RCP提供了完美的解决方案[2]。

　　本文介绍了xPC实时系统以及基于xPC的快速原型设计方法。利用xPC构造了中空液压马达伺服实时控制系统,实现了数据的下载、采集,完成了 模型参数的实时调整,生成了马达转动角位移的运动曲线图。马达在动态特性方面的实验取得了满意的效果,并大大节省了中空液压伺服马达的研制时间,证明了本 文系统及方法的有效性和快捷性。

　　2 xPC系统介绍

　　2.1 xPC目标环境

　　xPC目标是一种用于产品原型开发、测试和配置实时系统的PC机解决途径。本系统的xPC目标采用了宿主机--目标机的技术途径,即/双机0模 式:宿主机为一般PC机,Windows 2000操作系统,安装MAT-LAB软件,用于运行Simulink,设计、创建目标应用程序;目标机为研华工控机,用于执行所生成的控制程序代码,并 通过以太网LAN连接来实现和宿主机之间的通信。xPC目标提供了一个高度减缩型的实时操作核,运行在工控机上,该实时核采用了32位保护模式,可以保证 程序的实时运行。

　　如图1所示为快速原型化环境中xPC目标的使用情况:首先在宿主PC机的MATLAB下创建控制程序文件,通过LAN的TCP/IP协议编译、 下载到目标机上;目标工控机用xPC起动盘起动后进入xPC系统,接收并运行从宿主机上来的控制代码程序,对PCI、ISA地址进行操作,直接读写板卡, 如本系统配置的研华PCL-722数字I/O卡、PCL-1800 A/D卡、PCI-1723D/A卡等;而这些板卡又与物理系统的传感器和执行元件连接,接收各种传感器信号并发出控制信号;在程序运行期间用户还可以利 用LAN从宿主机上对xPC目标程序进行在线参数调整、下载保存数据等控制。

　　2.2 xPC目标特征

　　2.2.1 xPC实时内核