基于MIC理论构建嵌入式装备控制领域建模语言的研究

现有的嵌入式系统开发成本高，采用通用的开发环境，应用领域的工程人员难以开发。由此，研究嵌入式系统面向装备控制的领域扩展技术。基于模型集成计算理论搭建嵌入式装备控制系统的元模型，解释成面向领域的图形化建模语言，使装备控制领域的工程人员能够对不同的嵌入式装备控制系统快速搭建模型。通过建立模型解释器，实现从应用系统模型到代码的映射。通过面向该领域软件构架的研究，探索面向系统的嵌入式组件设计方法。     

面向嵌入式控制系统的组件化模型集成开发方法

提出了面向嵌入式控制系统的组件化模型集成开发方法;描述了用于系统建模、验证及实现的统一构架;介绍了该构架下多方面多视角建模、基于领域与基于形式化建模、层次化的组件建模等建模策略.该方法的核心在于构建一个用于嵌入式控制系统设计、验证及实现的集成化开发平台,实现满足需求且具有优异性能的嵌入式控制系统的快速设计.     

激光导引AGV车载控制系统

在分析AGV功能要求的基础上，设计了以PC104嵌入式工控机为平台的车载控制系统。采用NAV200激光导引系统导航，以PMAC运动控制卡控制AGV的运动。试验表明达到了设计要求。     

第五十四讲 面向工业嵌入式设备的可信安全防护体系

针对目前工业控制系统所面临的愈演愈烈的信息安全问题,本文提出了一种面向工业嵌入式设备的可信安全防护体系。首先分析了工业嵌入式设备的信息安全脆弱性,以及现有安全防护方法的不足,然后介绍了面向嵌入式设备的可信安全防护技术架构,包括高实时可信计算技术、程序级虚拟化隔离技术、工业通信访问控制技术以及多融合联动响应模型。该防护体系为工业嵌入式设备构建了可信安全的运行环境,保障工业控制系统的安全稳定运行。     

基于嵌入式LINUX的串口通信技术在超小型飞机控制系统中的应用

介绍了基于嵌入式Linux的SUAV控制系统中的串口通信技术，以及嵌入式Linux平台下串口属性设置和串行通信程序设计方法，并通过与GPS的通信程序示例，分析了嵌入式Linux下实现超小型飞行器控制系统的串口通信。     

嵌入式系统在机电控制中的应用

介绍了嵌入式系统及其特点,讨论了嵌入式微处理器、软硬件开发平台及嵌入式实时操作系统的选择。以Stewart平台伺服控制器为例介绍了嵌入式系统在机电控制系统中的应用及实现方法,通过对典型信号的跟踪结果表明系统设计是成功的。     

分布式激光切割运动平台控制研究

为了实现高速、高精度的多轴激光切割系统,本文提出了一种激光切割机分布式控制的控制方案。利用恒进给速度的时间插补算法实现了切割运动轨迹的压缩数据生成。利用嵌入式芯片和伺服电机搭建了二轴运动平台的硬件环境。为了实现分布式系统的实时性,利用UDP网络传输快速性特点进行网络传输,并用嵌入式芯片内部的存储空间实现了数据的缓冲,确保了在网络阻塞情况下切割运动的连续性。为了满足分布式系统数据的可靠性要求,应用改进的UDP数据包格式,实现了以太网数据可靠传输。应用实例证明了分布式控制系统运动平台运动平稳、可靠,分布式激光切割系统的实用性强。     

曲面胶印机嵌入式伺服驱动控制系统设计

论述了曲面胶印机的同步印刷运动的控制性能要求与完成了其嵌入式伺服驱动控制系统设计。针对曲面胶印机高速运行情况下对同步控制的要求,提出了具有模块化与开放性特征的嵌入式伺服驱动控制体系结构,提出了下位嵌入式伺服驱动控制算法流程,实现了嵌入式伺服驱动控制系统。实际运行表明,所提出的曲面胶印机嵌入式伺服驱动控制系统达到预期要求。     

一种Mecanum轮全向移动平台的设计

针对传统移动平台无法满足在狭小空间内作业的问题,在对Mecanum轮结构及其工作原理进行分析的基础上,建立了其一般形式的运动学模型,并基于STM32和模糊PID自整定算法设计了一种嵌入式控制系统。由VB.NET编写了上位机软件,通过蓝牙无线控制平台的运动,并采用模糊PID自整定控制算法实现了闭环控制;经过多组典型实验,结合测距传感器,对该移动平台进行了运动性能测试。测试结果表明:该全向移动平台的运动学模型是合理的,控制系统运行可靠,样机能较好地实现平面内的全方位运动,模糊PID自整定控制算法控制精度高、实时性好,可满足工程应用要求。     

柔性化多头花样围边绗缝嵌入式系统的研究

花样多样性和绗缝质量是花样围边绗缝设备的重要指标,基于嵌入式平台和运动控制器的花样围边绗缝系统能提高设备的绗缝效率和绗缝质量,增强花样多样性。嵌入式平台使用Linux操作系统,Qt编程环境,有助于提高功能界面的可重构性;运动控制器采用ARM11+PCL6045B结构模式,使用CAN总线通讯协议,设计协议缓冲机制和预取指令方法提高CAN总线的通讯速度。系统花样打版和周边设备选用面向使用者设计,使用参数驱动,增强了系统的柔性化和可操作性。     

Concept design,modeling and station-keeping attitude control of an earth observation platform

The stratosphere airship provides a unique and promising platform for earth observation. Researches on the project design and control scheme for earth observation platforms are still rarely documented. Nonlinear dynamics, model uncertainties, and external disturbances contribute to the difficulty in maneuvering the stratosphere airship. A key technical challenge for the earth observation platform is station keeping, or the ability to remain fixed over a geo-location. This paper investigates the conceptual design, modeling and station-keeping attitude control of the near-space earth observation platform. A conceptual design of the earth observation platform is presented. The dynamics model of the platform is derived from the Newton-Euler formulation, and the station-keeping control system of the platform is formulated. The station-keeping attitude control approach for the platform is proposed. The multi-input multi-output nonlinear control system is decoupled into three single-input single-output linear subsystems via feedback linearization, the attitude controller design is carried out on the new linear systems using terminal sliding mode control, and the global stability of the closed-loop system is proven by using the Lyapunov theorem. The performance of the designed control system is simulated by using the variable step Runge-Kutta integrator. Simulation results show that the control system tracks the commanded attitude with an error of zero, which verify the effectiveness and robustness of the designed control system in the presence of parametric uncertainties. The near-space earth observation platform has several advantages over satellites, such as high resolution, fast to deploy, and convenient to retrieve, and the proposed control scheme provides an effective approach for station-keeping attitude control of the earth observation platform.     

基于粒子群算法的机械平台自动升降轨迹控制方法

机械平台升降轨迹受到多个关节、连杆运动参量的影响,很难对其进行精准控制,因此提出基于粒子群算法的机械平台自动升降轨迹控制方法。分析机械平台结构与基本参数,构建机械平台升降轨迹模型,采用多项式插值方法插值处理机械平台升降轨迹,获得轨迹插值方程,确立升降轨迹控制函数。采用粒子群算法求解升降轨迹控制函数,算法输出结果即为升降轨迹最佳控制量,从而实现机械平台自动升降轨迹控制。实验结果表明,该方法获取最佳控制量迭代次数较少,升降轨迹控制效果较好,应用性能较佳。     

四点支撑液压平台的控制模型分析

四点支撑液压平台广泛应用于大惯性平台的调平。在考虑油缸运动相关性以及平台运动和液压控制系统耦合的基础上．采取运动方向相关参数对模型进行了解耦，得到了平台运动的控制方程，为平台的位置控制提供了精确的数学模型。     

沉船同步提升升沉补偿试验平台设计及联合仿真

以“畅通轮”尾端打捞为例,提出了沉船同步提升液压升沉补偿试验平台的结构,搭建了模拟沉船同步提升升沉补偿试验平台;针对其中的二自由度升沉补偿平台,对其进行了运动学反解,搭建了基于运动学控制的Simulink模型;结合阀控缸伺服控制系统实现了二自由度平台对波浪运动的模拟,并搭建了整个运动控制及升沉补偿控制系统的模型;通过ADAMS与MATLAB的联合仿真,验证了该二自由度平台升沉补偿控制系统的运动控制能力和动态响应能力,并对比补偿前后的升沉平台位移,证明了该系统良好的补偿特性。     

控制工程虚拟实验平台的研究与开发

介绍了采用MATLIB语言构建控制工程虚拟实验平台的方法．该实验平台主要包括5个模块：控制系统简介、虚拟实验、系统设计、系统分析和系统仿真。开发软件为MATLIB6．65。利用MATLAB的图形用户界面开发工具GUIDEQ及其提供的控制系统工具箱和仿真工具，开发了图形交互式控制工程虚拟实验平台，为控制工程课程的实验教学提供了一个界面友好、功能完善的计算机辅助环境。利用该平台，不仅可以完成控制工程课程教学大纲要求的实验，而且可由学生自行设计控制系统，通过计算机仿真，获得系统的性能参数。通过改变系统的结构参数和校正方法，从中得到性能最佳的控制系统。整个实验平台在Windows环境下运行简单、调试方便、无损耗。     

基于VR技术的动感平台设计研究

介绍了基于DSP的多轴控制器的设计,以及动感平台的本体结构、控制系统、硬件和软件实现等。平台系统的硬件由动感平台本体和电机控制系统组成,输入信号由计算机中的控制软件根据场景变化给出。编制不同的控制软件,平台可模拟自行车在不同路况上的运动。     

田湾核电站数字化仪控TXP系统多功能平台的研制

田湾核电站是国内首个数字化仪控系统的核电站,为提高田湾核电站数字化仪控系统设备的可用率,对田湾核电站数字化仪控系统管理人员进行技能培训,田湾核电站开发一套正常仪控系统多功能测试、诊断和培训平台,该平台由田湾核电站自主完成,是国内首个全数字化仪控系统的功能仿真平台,本文主要对该平台的结构设计及功能进行简要的介绍。     

液压驱动Stewart平台非线性自适应控制器设计

电液驱动Stewart平台具有高度非线性特性,且各个通道之间存在严重的负载交联耦合,影响了仿真模拟器运动的平滑性和逼真度.以往这种系统的控制器大都是以驱动分支作为被控对象进行设计的,忽略了各个通道之间负载交联耦合的影响,导致系统控制精度的降低,严重时甚至可能造成系统的不稳定.针对上述问题,提出以动平台为被控对象,根据动平台动力学方程设计一种基于加速度鲁棒观测器的非线性自适应控制器的方法,通过Lyapunov方法证明该控制算法具有渐进稳定性.试验表明提出的控制算法在提高平台控制精度和抑制通道间负载交联耦合方面的效果较理想.     

电液位置伺服系统自适应反演滑模控制

在六自由度并联运动平台运动控制中，可转化为对各个支链的运动控制，每条支链采用电液伺服运动系统。针对并联运动平台支链位置控制中存在的抗干扰和控制精度问题，提出了一种基于自适应反演滑模控制算法。该算法利用自适应控制策略，以此对系统的建模误差和外加干扰等不确定性进行估计，再结合反演滑模控制算法设计平台支链位置控制器，解决并联运动平台位置精确控制问题。仿真结果和试验表明，该控制策略能够很好的实现支链电液伺服运动快速、稳定、高精度位置控制，并对系统的外加干扰具有很强的鲁棒性和自适应性。     

热力系统计算机监控实验台的研制

在现代工业热电厂中的大多数热力系统都采用了计算机控制系统,计算机控制系统对于机组的正常安全运行,提高机组的经济运行水平,减轻运行人员劳动强度等都具有明显效果。事实上许多大型热电机组的正常运转离开了计算机控制系统根本不可能。为了给热力系统计算机监控系统的研制和调试提供一种可靠的实验平台,开展新的控制算法和控制理论应用研究,我们在清华大学热力系统控制国家重点实验室开发了热力系统监控实验台。它采用世行贷