组件技术及其在可重构数控系统中的研究

作为一种开放式数控系统,可重构数控系统不仅可以加工各种类型的产品,而且可以根据需要改变自身的系统结构,以满足特殊的应用需求.为了实现可重构数控系统,本文对组件技术进行了深入研究,提出适合可重构数控系统的组件模型.在此基础上,设计并实现了通信管理层,以提供各组件所需的系统功能服务和可重构功能.最后,本文搭建了一个可重构数控系统的基本原型,并进行了相应的测试与实验.     

基于PC的开放式数控系统关键技术研究

主要研究了基于PC的开放式数控系统功能实现的方案与关键技术。在分析了开放式数控系统应用现状并阐述了PC数控系统结构及开放式数控系统构成的基础上,完成了低成本、可重构的开放式数控系统的设计及系统开放式软硬件体系的建立,系统控制器通过编程完成对输入、输出量的规划过程,通过PID控制伺服电机的输出,从而实现对伺服电机轨迹输出的优化控制目标,实现交互控制机制的开发,该模块化可重构系统在降低系统成本的同时显著提高了使用性能,具备较高的实际应用价值。     

可重构嵌入式数控系统的研究

提出了一种可重构的嵌入式数控系统,通过与安装有网格中间件和网格支持工具的上位机相连,可以很方便地作为制造网格的一个可重构节点.在硬件设计上,主控系统、插补和补偿模块以及伺服模块通过CAN总线互连,实现嵌入式数控系统硬件的可重构性.在软件设计上,采用软件芯片的思想,同时设计数控软件自动生成系统,实现了软件的可重构性.     

基于PC+运动控制器的并行双CPU数控系统

本文研究和选择了基于PC+运动控制器的并行双CPU数控系统的构建方法.参考OSACA开放式体系结构,构建基于运动控制器的开放式数控系统模型,分析了系统软硬件各模块的功能接口,建立基于PC+运动控制器的并行双CPU数控系统软硬件平台.     

基于RT—Linux的雕刻机数控系统开发

针对现有雕刻机的一些不足,提出了一种基于RT—Linux的雕刻机数控系统。介绍了RT—Linux系统的系统结构和工作原理,叙述了雕刻机控制系统软硬件结构,并且通过一个控制实例,阐述了基于RT-Linux雕刻机数控系统的设计方法。实践证明,基于RT—Linux的雕刻机数控系统满足实时性要求,模块化的软件设计有利于系统的扩展与维护。     

一种基于过程级编程模型的可重构片上系统设计方法

可重构片上系统是一种兼具功能灵活性与高运算速度的新型计算平台,是面向未来嵌入式应用市场复杂需求的技术解决方案,但复杂、困难的设计过程必将阻碍它的广泛应用与进一步发展.针对当前可重构片上系统设计过程中编程不透明、可重构资源难以有效利用等问题,结合可编程器件能够根据应用特性动态配置芯片体系结构的特点,提出并实现了一套基于过程级透明编程模型的软硬件协同设计方法.在编程模型框架内,系统设计人员通过调用已根据应用特性进行优化的软硬件协同函数库,即可利用高级语言完成系统功能描述;动态软硬件划分算法在程序运行时对其进行划分,选择、调度需要转换到软件或硬件实现的库函数,并通过动态链接器实时切换函数的运行方式,从而形成一个由功能描述到系统实现的自动化流程.实验及测试结果验证了该方法的可行性和高效性.     

基于实时组件的可重构数控系统研究

针对可重构数控系统存在的行为与定时问题，将调度机制引入基于口的组件，提出一种实时组件模型，并以此为基础建立了层次化多模式的数控系统体系结构。该结构通过层次化有限自动机描述系统的控制行为；通过组件网络刻画系统的定时特性，为分析可重构控制器构形的变化提供了有效的手段。针对2轴控制器的重构过程有效地验证了文中方法的有效性。     

基于FPGA的软硬件统一多任务模型及功能调度技术研究

为了解决工业控制计算机中的基于FPGA的可重构模块的任务调度问题,提出了一种基于FPGA的软硬件统一多任务模型建立及功能调度方法。该方法中包括基于FPGA的软硬件统一多任务模型建立及功能调度方法的设计思路和实现过程。该方法通过对软件和硬件任务特性以及FPGA的在线配置与部分动态重构的研究分析,建立了软硬件任务的统一模型,从而实现了对软硬件任务的统一调度,有效的提升了资源的利用效率。该方法应经投入应用,在应用过程中取得了良好的效果。     

基于COM标准的可重构数控系统研究

提出了采用软件复用技术解决数控系统的开放性和可靠性问题,应用COM标准研制数控软构件,以构建可重构式数控系统,结合COM组件的特性,对数控软构件的实现原理及方法作了阐述,给出了可重构数控系统的开发流程和特点,原型系统的开发完成表明该方法是有效的,该方法在数控机床及控制领域具有较好的应用前景。     

可重构嵌入式数控系统的研究

提出了一种可重构的嵌入式数控系统，通过与安装有网格中间件和网格支持工具的上位机相连，可以很方便地作为制造网格的一个可重构节点。在硬件设计上，主控系统、插补和补偿模块以及伺服模块通过CAN总线互连，实现嵌入式数控系统硬件的可重构性。在软件设计上，采用软件芯片的思想，同时设计数控软件自动生成系统，实现了软件的可重构性。     

Seamless hardware-software integration in reconfigurable computing systems

Ideally, reconfigurable-system programmers and designers should code algorithms and write hardware accelerators independently of the underlying platform. To realize this scenario, the authors propose a portable, hardware-agnostic programming paradigm, which delegates platform-specific tasks to a system-level virtualization layer. This layer supports a chosen programming model and hides platform details from users much as general-purpose computers do. We introduce multithreaded programming model for reconfigurable computing based on a unified virtual-memory image for both software and hardware application parts. We also address the challenge of achieving seamless hardware-software interfacing and portability with minimal performance penalties.     

基于速度观测模型的可重构机械臂补偿控制

针对可重构机械臂动力学中存在的模型参数摄动和外界扰动,本文阐述了一种基于速度观测模型的模糊RBF神经网络补偿控制算法.利用Lyapunov函数给出了网络的权值、隶属度函数中心和宽度倒数的在线更新律,并证明了所提出的观测模型及其补偿控制算法的最终一致有界性.最后以RRP(revolute-revolute-prismatic)构形的可重构机械臂为例,通过仿真研究了算法对轨迹跟踪问题的有效性,同时与基于速度观测模型的RBF神经网络补偿控制进行了仿真对比及分析,给出了神经网络和模糊神经网络在可重构机械臂轨迹控制应用中各自的优缺点.     

基于1394总线通信的I/O模块在数控系统中的应用

设计了一种基于IEEE 1394总线通信,应用于高档数控系统中的I/O控制模块.该模块采用IEEE 1394通信方式,实现上位机与机床之间的高速数据传榆;采用光耦芯片对模块内部与外界进行隔离,并实现该I/O模块与机床之间的电平匹配,模数转换等功能.给出了软件和硬件设计,并进行了I/O模块功能测试和分析,验证了该模块满足高档数控系统要求数据传输的准确性和实时性.     

基于Linux平台的数控虚拟机系统

概述了开放式数控系统，尤其是开放式软数控的发展现状与特点；分析和构建了基于数控虚拟机的开放式数控系统的体系结构，介绍了此系统中的软／硬件结构；在对具有代表性的操作系统进行了研究与比较之后，选择了Linux作为此系统的软件开发平台；最后根据Linux内核的结构特点，重新划分了传统用户模式下运行的数控软件体系，建立了包含实时控制层和数控应用层的双层模型，就其中的关键性技术问题进行了探讨和分析，明晰了该虚拟机在Linux下的具体实现方法。     

可编程移动电脑加密机的设计方法

可编程移动电脑加密机是一种新型的电脑加密设备,用于对电脑上的文件进行加/解密处理。可编程移动电脑加密机采用可重构密码协处理器作为加密芯片、采用USB接口与电脑通信,因此它将可重构密码协处理器的可编程特性与USB接口的移动性很好地结合起来,从而具有灵活、高效、安全、方便等优点,可广泛应用于政治、军事、外交、经济、金融等领域。论文提出了可编程移动电脑加密机的设计方法,主要包括以下几个方面:总体结构设计、PC机与可编程移动电脑加密机之间的通信协议、USB总线接口芯片与可重构密码协处理器之间的接口电路、可编程移动电脑加密机的控制软件等。     

EMC2的硬件抽象层原理与实现

为解决嵌入式系统硬件多样化带来的设计复杂性问题,研究如何根据开源运动控制软件EMC2提供的硬件抽象层（HAL）,为数控平台构建HAL驱动。介绍其架构与原理,给出了一个在软PLC软件ClassicLadder中调用的例子。实践表明,硬件抽象层的实现有效提高了系统中软硬件的扩展性和可移植性。     

企业群集

企业群集能最好地满足数据中心对可靠性、灵活性和可伸缩 性的需求,它的节点采用松散连接方式,支持关键业务应用。它可将由操作系统和程序更新 、硬件重配置导致的偶然中断或有计划停机带来的副面影响降至最小,并可保证关键业务应 用免遭软、硬件故障影响。介绍了其成员高可用性磁盘阵列和MC/ServiceGuard。     

一种新颖铣床智能数控系统的体系结构及其硬件实现

提出了一种新颖的开放式铣床智能数控系统的体系结构。该结构具有多层次、面向任务、模拟化的特征。在功能上加入了智能控制模块和刀具状况监视模块，以此提高数控机床的加工效率，并使加工精度得到保证。详细介绍了智能数控系统硬件的实现方法，该系统的硬件配置具有功能强、成本低、软件资源丰富、实用性好等特点。