【CN110045654A】一种基于RT操作系统和FPGA的转台状态空间控制系统及方法【专利】
基于RTLinux的转台控制系统研究
关键词 ： Ｔ ｉｕ Ｒ Ｌｎ ｘ操 作 系统 ； 时性 ； 台 实 转 中图分 类号 ： Ｐ ９ Ｔ ３ 文献 标识 码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ２— ２ ９ ２ ０ ） １— ０ ３— ３ １０ ２ ７ （０ ８ ０ ０ ９ ０
队列 被 视 为 字 符 设 备 ， 多 可 达 １０个 ， 名 为／ 最 ５ 命
ｄ ｖ ｆ ／ｄ ｖ ｒｆ … … ／ｄ ｖ ｒｆ ｅ ／ｒ ０、 ｅ ／ ｔｌ、 ｅ／ｔ ６３。
的主控 装 置 ， 来 控制 转 台 台体 运动 ， 源系统 是作 用 能
２ 转 台控 制 系统 组 成
采 用 的转 台 为单 轴 仿 真 转 台 ， 要有 三 个部 分 主 组成 ： 台体 、 控制 柜 与能 源 系 统 ， 中控 制 柜是 转 台 其
为 了实 现实 时 进 程 与 非 实 时进 程 之 间 的通 讯 ，
Ｒ Ｌｎ ｘ 供 了 ＦＦ 队列 和共 享 内存 。其 中 ＦＦ Ｔ ｉｕ 提 ＩＯ ＩＯ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｄ ｓ ｒ ｅ ｈ ａ ｄ ｒ ｎ ｏｔ ｒ ｆａ ｓｎ ｌ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｓ ａ ｅ ｅ ｃ ｉ ｓｔ ｅ ｈ ｒ ｗａｅ ａ ｄ ｓ ｆ ｅ ｏ ｉ ｇ ｅ—ａ ｉ ｓｍｕ ａ ｉｎ ｔｂ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｂ ｗａ ｘｓ ｉ ｌ ｔ ａ ｌ ｎ ｈ ｏ
维普资讯
第 １期
２０ ０ ８年 ２月
微
处
理
机
ＮＯ １ ．
ＭＩ ＣＲＯ０
基 于 Ｒ Ｌｎ ｘ的转 台控 制 系统 研 究 Ｔ ｉｕ
基于PCI和FPGA的转台检测系统
基于PCI和FPGA的转台检测系统
秦莹莹;郭喜庆;刘伟
【期刊名称】《仪表技术与传感器》
【年(卷),期】2011(000)003
【摘要】介绍了一种基于PCI和FPGA的转台检测系统从硬件到软件设计的解决方案,实现了对转台角速率、角位置控制精度、角加速度的测量,并给出了测试实例.该解决方案通过FPGA实时采集系统采集光栅传感器信号,经PCI总线以DMA方式向计算机传输数据,最后由计算机应用软件做数据处理并显示、存储.
【总页数】3页(P74-76)
【作者】秦莹莹;郭喜庆;刘伟
【作者单位】中国科学院光电研究院,北京,100080;中国科学院研究生院,北
京,100049;中国科学院光电研究院,北京,100080;中国科学院光电研究院,北
京,100080
【正文语种】中文
【中图分类】TP274
【相关文献】
1.一种基于FPGA的专用pci-to-pci bridge的实现方案 [J], 卞文兵
2.基于FPGA的三自由度精密激光转台控制系统 [J], 叶蔚然;孙志斌;耿宝明
3.基于FPGA的PCI/PCI-E可扩展网络分组处理系统设计 [J], 孙士勇
4.基于DSP和FPGA的转台控制器的设计实现 [J], 李万民
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【CN110045761A】一种基于自适应动态规划的智能转台控制系统设计方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910297364.3(22)申请日 2019.04.12(71)申请人 东南大学地址 210096 江苏省南京市玄武区四牌楼2号(72)发明人 孙利生 杨涵 (74)专利代理机构 南京众联专利代理有限公司32206代理人 许小莉(51)Int.Cl.G05D 13/62(2006.01)(54)发明名称一种基于自适应动态规划的智能转台控制系统设计方法(57)摘要本发明公开了一种基于自适应动态规划的智能转台控制系统设计方法。
本发明的方法包括如下步骤：步骤一、确定并选取转台的角速度偏差量ΔθL (t)为系统状态量，即实际转台角速度与控制要求角速度的偏差，及其两个延时角速度偏差量ΔθL (t -1)、ΔθL (t -2)，选取电机端电压Ua(t)为控制量；步骤二、构建两个多层前馈神经网络，分别为执行网络和评价网络，且每一个网络都只有一个隐藏层；步骤三：编辑智能控制器算法；步骤四：连接硬件系统，形成由上位机智能算法控制器控制，变频器驱动，转台系统自由转动并反馈给上位机角速度量的闭环控制系统在线学习。
本发明能够有效地改善转台系统的低速性能和增大转台系统的动态范围。
权利要求书2页 说明书7页 附图2页CN 110045761 A 2019.07.23C N 110045761A1.一种基于自适应动态规划的智能转台控制系统设计方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤一、确定并选取转台的角速度偏差量ΔθL (t)为系统状态量，即实际转台角速度与控制要求角速度的偏差，及其两个延时角速度偏差量ΔθL (t -1)、ΔθL (t -2)，选取电机端电压Ua(t)为控制量；步骤二、构建两个多层前馈神经网络，分别为执行网络和评价网络，且每一个网络都只有一个隐藏层；步骤三：编辑智能控制器算法；步骤四：连接硬件系统，形成由上位机智能算法控制器控制，变频器驱动，转台系统自由转动并反馈给上位机角速度量的闭环控制系统在线学习。
一种控制方法专利申请
一种控制方法专利申请一种控制方法专利申请名称: 可编程逻辑控制器（PLC）系统的远程控制方法摘要: 本专利申请涉及一种可编程逻辑控制器（PLC）系统的远程控制方法，用于实现对PLC系统的远程操作和控制。
该方法通过建立PLC系统与远程设备之间的通信连接，将远程设备上的操作指令传输到PLC系统，并通过PLC系统执行相应的控制操作。
此外，该方法还包括用户权限管理等安全措施，以确保远程操作和控制的安全性和可靠性。
技术领域: 本专利申请涉及PLC控制系统领域，尤其是用于远程控制PLC系统的方法。
技术背景: 在现代工业生产中，PLC系统被广泛应用于自动化控制领域。
传统上，PLC系统的操作和控制仅限于物理接触方式，即通过直接触摸PLC主机或使用手动操作面板来实现。
然而，随着科技的发展和网络技术的进步，越来越多的PLC系统需要能够通过远程设备进行控制和操作。
目前已经存在一些能够远程控制PLC系统的方法，如通过VPN（Virtual Private Network）建立远程连接，或者通过云计算平台进行远程操作。
然而，这些方法存在一些问题，如传输速度慢、数据安全性不高等。
因此，需要提出一种新的、高效且安全的远程控制方法。
发明内容: 本申请所揭示的一种控制方法利用了现有的网络技术，提供了一种高效且安全的远程控制PLC系统的方法。
具体步骤如下:步骤1: 建立PLC系统与远程设备之间的通信连接。
可以通过有线或无线方式建立连接，如局域网、广域网等。
步骤2: 在远程设备上输入操作指令，并将指令发送到PLC系统。
步骤3: PLC系统接收到指令后，执行相应的控制操作。
可以通过编程软件来实现控制操作，也可以通过硬件模块进行控制。
步骤4: PLC系统将控制结果传输回远程设备，以便用户可以实时查看操作结果。
此外，为了保证远程操作和控制的安全性和可靠性，该方法还包括用户权限管理等安全措施。
用户需要提供正确的身份认证信息才能对PLC系统进行远程操作，以防止未经授权的访问。
一种基于FPGA控制的转台[实用新型专利]
![一种基于FPGA控制的转台[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/ddabcd130242a8956aece474.png)
专利名称：一种基于FPGA控制的转台专利类型：实用新型专利
发明人：李瑨,张祺琛,聂宜云,吕思宇申请号：CN201621297586.3
申请日：20161130
公开号：CN206322028U
公开日：
20170711
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供了一种基于FPGA控制的转台，包括：控制器，驱动器，电机，光电编码器，键盘，所述控制器为基于FPGA的控制器；所述驱动器与所述控制器信号连接，且与所述电机信号连接，所述电机用于带动转台的台面运动，所述光电编码器连接在转台的台面上；所述键盘与所述控制器信号连接。
本实用新型利用FPGA硬件平台的可编程性强、逻辑单元丰富和I/O口数量多，并加入电子手轮控制方式，可以进行手动、自动切换，此一体化设计转台系统在设备需要经常移动的应用场合中，具有系统轻便简单、成本较低、使用便利、接口丰富、定位准确的优点。
申请人：中国航空工业集团公司北京航空精密机械研究所
地址：100076 北京市丰台区南苑东路5号
国籍：CN
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基于RTLinux的Open_CNC系统平台研究及应用
基于RTLinux的Open_CNC系统平台研究及应用摘要：随着数控技术的不断发展，基于实时操作系统的Open_CNC系统平台在机械加工领域得到了广泛的应用。
本文以RTLinux实时操作系统为基础，研究了Open_CNC系统平台的设计与实现，并将其应用于数控机床控制系统中。
通过实验验证，该系统平台能够实现高精度、高效率的机床控制，提升了数控机床的加工质量和生产效率。
关键词：实时操作系统；Open_CNC；RTLinux；数控机床1. 引言数控技术已成为现代机械加工领域的重要手段，将传统机械加工转变为数字化、智能化的生产方式。
实时操作系统在数控机床控制系统中扮演着重要角色，保证了机床控制信号的时序性和可靠性。
Open_CNC是一种基于开放源代码的数控系统平台，结合实时操作系统能够实现高精度的机床控制。
2. RTLinux实时操作系统RTLinux是一种基于Linux内核的实时操作系统，具有良好的实时性能和可靠性。
与传统的实时操作系统相比，RTLinux能够提供更高的任务响应速度和更低的延迟。
因此，选择RTLinux 作为Open_CNC系统平台的基础操作系统是合理的。
3. Open_CNC系统平台设计与实现Open_CNC系统平台由硬件部分和软件部分组成。
硬件部分主要包括数控机床的传感器与执行器，通过接口与计算机连接；软件部分则是运行在RTLinux操作系统上的数控软件。
该系统平台通过实时采集和处理传感器信号，实现对机床的高精度控制。
4. 实验与应用通过将Open_CNC系统平台应用于数控机床控制系统中，我们进行了一系列实验。
实验结果表明，该系统平台能够实现对机床控制信号的实时采集和处理，保证了机床的高精度控制。
同时，系统平台具有较低的延迟和较高的响应速度，提高了机床的加工效率。
5. 结论本文基于RTLinux实时操作系统，研究了基于Open_CNC系统平台的设计与实现，并将其成功应用于数控机床控制系统中。
基于ARM+FPGA的卫星电源控制器通用测试系统
要，其中 PCU 与星载计算机的总线通信方式主要包 括 1553B、CAN 和 RS422 3 种。 目前传统的 PCU 测 试主要是根据其总线通信方式，需要专门定制一套 仅适用于该型号的测试系统，包括测试上位机和与 其通信的转接盒 ， [2-3] 存在定制化严重、通用性差、维 护困难、成本较高等缺点。
本投入大等问题，该文设计并实现了一种基于ARM+FPGA架构的通 用 测 试 系 统 。 该 架 构
通过利用FPGA自身高速和并行处理数据的能力， 实现了PCU常用的1553B、CAN和RS422
多种总线通信接口整合。 利用ARM芯片强大的算法处理和逻辑运算能力， 移植并运行了
UCOSII嵌 入 式 操 作 系 统 ，采 用 以 太 网 芯 片 将 多 种 通 信 接 口 转 换 成 以 太 网 接 口 ，实 现 与 通 用
总线通信接口整合单元主控芯片采用 A3P1000 芯 片 ，该 FPGA 芯 片 具 有 100 万 系 统 门 ，最 高 主 频 231 MHz，1024 位片上可编 程 、非 易 失 的 FlashROM 存储，满足设计要求。 采用 LM2678S鄄5、LM2678S鄄3.3 和 AMS1117鄄1.5 电 源 转 换 芯 片 将 电 压 转 换 成 5 V、 3.3 V 和 1.5 V 供给总线通信接口整合单元。 用电阻 和电容组成上电复位模块电路。 采用 24 MHz 晶振 提供 FPGA 的系统时钟。
RS422总线 TX/RX传输 通信模块
总线通信接口整合单元
上电复位 模块
图 2 硬件结构框图 Fig.2 Hardware structure block diagram
出给 STM32F103ZET6 主控芯片。 采用 8 MHz 的晶 振提供系统时钟。 W5500 是 WIZnet 公司推出的一 款内部集成硬件协议栈的高性能以太网接口芯片， 它拥有早期芯片的所有主要优势，内部集成了 MAC 和 PHY 工艺，使得接入以太网方案的硬件设计更为 简捷和高效。 W5500 提供了 SPI（外设串行接口），从 而 能 够 更 加 容 易 与 外 设 MCU 整 合 ，方 便 开 发 者 使 用[4-5]。 网络接口采用的是把变压器和 RJ鄄45 接头集 成到一起的 HR911105A，HR911105A 符合IEEE802.3 标准，采用金属外壳封装，抑制 EMI 性能较好，而且 可减少电路板空间和简化 PCB 板布局，使信号传输 更 加 稳 定 可 靠[6]。
基于LAN的转台机动控制虚拟动态测试分析系统设计
基于LAN的转台机动控制虚拟动态测试分析系统设计高桦;陶成;何立志【摘要】In the physical simulation of the satellite attitude control test experiments on the ground, the design of automatic test of satellite attitude maneuver control performance analysis system is necessary. The test system use angle sensor as the encoder, besides* the system consists of several parts, such as digital I/O interface card, and it uses LABVIEW and access as the its platform, and it takes aircraft simulation experiment flotation with turntable axis as the target. The technique uses in the system contains dynamic testing, ADO for the connection of SQL and LABVIEW, and the design of database structure, uses the technique of datasocket to realize the communication of data, and describes the design of system hardware and software. The system achieves data acquisition of angle, automatically store, automatically analysis, automatically print, and management of the database. The results after analyse include the scope of mobility, attitude control accuracy, control error, motor response time and so on. Besides, it achieves computers' communication on observation and data' s backup in local area net, The experiment proved that the system achieves the desired design requirements of experiment testing.%针对卫星姿态机动控制地面物理仿真监测实验,设计了卫星姿态机动控制性能动态测试分析系统；测试系统采用码盘作为测角传感器、数字I/O接口卡、测试目标为飞行器仿真气浮单轴实验转台,Labview和Access为开发软件；运用了动态测试技术、Labview与SQL连接的ADO技术,设计了库结构,利用Datasocket技术实现了实验数据的网络通讯,并介绍了系统硬件设计方法和软件系统设计方法,该系统实现了角度动态数据采集、数据自动存储、数据自动分析、数据管理及数据自动打印等实验功能,分析结果包括机动范围、姿控精度、控制误差及机动响应时间等数据项,还实现了局域网内PC机在线实验观测和实验数据备份功能；经实验验证,达到预期的实验测试任务要求.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2011(019)011【总页数】4页(P2672-2675)【关键词】姿态控制实验;角度测试;动态测试;Labview;数据库;数据分析;网络数据通讯【作者】高桦;陶成;何立志【作者单位】哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江哈尔滨 150001【正文语种】中文【中图分类】V448.25+1;TH7120 引言在卫星姿态机动控制地面物理仿真监测实验中，转角数据采集、数据保存、数据分析中存在着手工操作、自动化程度低等问题，使得传统的测试仪器和测试技术已经不能满足航天工程实验技术发展需要，因此，设计了卫星姿态机动控制性能测试分析系统。
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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910357033.4
(22)申请日 2019.04.29
(71)申请人 北京航天控制仪器研究所
地址 100854 北京市海淀区北京142信箱
403分箱
(72)发明人 王胜利 方振华 赵庆 王媛媛
胡吉昌 钟正虎
(74)专利代理机构 中国航天科技专利中心
11009
代理人 陈鹏
(51)Int.Cl.
G05B 19/042(2006.01)
(54)发明名称
一种基于RT操作系统和FPGA的转台状态空
间控制系统及方法
(57)摘要
一种基于RT操作系统和FPGA的转台状态空
间控制系统及方法，利用包括RT操作模块、FIFO
数据流、FPGA伺服运算模块、
编码器模块的系统，通通过采用了RT和FPGA的仿真转台控制方案，通
过RT模块进行目标位置指令获取，同时利用FPGA
伺服运算模块进行控制输出量计算，满足了半实
物仿真试验对仿真转台动态控制过程中实时性
和伺服带宽的要求，计算精度高，
运算时间短。
权利要求书2页 说明书7页 附图1页CN 110045654 A 2019.07.23
C N 110045654
A
权 利 要 求 书1/2页CN 110045654 A
1.一种基于RT操作系统和FPGA的转台状态空间控制系统，其特征在于：包括RT操作模块、FIFO数据流、FPGA伺服运算模块、编码器模块，其中：
RT操作模块：对目标位置指令进行N等份插值并发送至FIFO数据流；
FIFO数据流：接收RT操作模块发送的N等份插值后的目标位置指令，以先入先出方式传输至FPGA伺服运算模块；
编码器模块：采集当前时刻转台真实位置信息并发送至FPGA伺服运算模块；
FPGA伺服运算模块：接收编码器模块发送的当前时刻转台真实位置信息及FIFO数据流传输的N等份插值后的目标位置指令，计算当前时刻转台控制输出量，并根据当前时刻转台控制输出量控制转台转动。
2.根据权利要求1所述的一种基于RT操作系统和FPGA的转台状态空间控制方法，其特征在于：所述目标位置指令为外部仿真机发送的转台下一时刻目标位置指令或根据转台转动任务的设定预测所得下一时刻转台转动的目标位置指令信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于RT操作系统和FPGA的转台状态空间控制系统，其特征在于：所述FPGA伺服运算模块包括FPGA观测单元、FPGA控制单元、寄存器单元，其中：寄存器单元：对接收到的转台模拟位置信息、转台转动状态变量、转台控制输出量、目标位置指令进行存储，供FPGA观测单元、FPGA控制单元进行读取调用；
FPGA观测单元：接收编码器模块发送的当前时刻转台真实位置信息，于寄存器单元中提取最新存储的转台模拟位置信息，同时读取寄存器单元存储的FPGA控制单元上一时刻计算所得的转台的控制输出量，利用当前转台转动状态变量、寄存器中提取的转台模拟位置信息及转台的控制输出量，计算下一时刻转台模拟位置信息及下一时刻的转台转动状态变量，将下一时刻转台模拟位置信息于寄存器单元中存储后连同当前时刻转台真实位置信息发送至FPGA控制单元；
FPGA控制单元：接收FIFO数据流发送的当前时刻N等份插值后的目标位置指令、寄存器单元寄存的上一时刻N等份插值后的目标位置指令、FPGA观测单元发送的当前时刻转台真实位置信息及下一时刻转台模拟位置信息，计算当前时刻转台的控制输出量，同时通过寄存器单元进行实时存储，供FPGA观测单元在下一时刻读取，形成计算闭环。
4.根据权利要求3所述的一种基于RT操作系统和FPGA的转台状态空间控制方法，其特征在于：所述寄存器单元数量为两个，其中一个寄存器单元寄存FPGA观测单元计算所得转台模拟位置信息及转台转动状态变量，另一个寄存器单元寄存FPGA控制单元计算所得转台的控制输出量。
5.根据权利要求3所述的一种基于RT操作系统和FPGA的转台状态空间控制系统，其特征在于：所述FPGA观测单元中，下一时刻转台的控制输出量计算方法为：y′(n+1)＝x′2(n)-H1[y′(n)-y(n)]
x′2(n+1)＝-M1y′(n)+M2x′2(n)+bu(n-1)-H2[y′(n)-y(n)]
式中，x′2(n)为当前时刻转台转动状态变量，x′2(n+1)为下一时刻转台转动状态变量，u (n-1)为转台上一时刻实际输出控制量，y(n)为当前时刻转台真实位置信息，y′(n+1)为模拟器模拟出的下一时刻转台模拟位置信息，y′(n)为模拟器模拟出的当前时刻转台模拟位置信息，M1、M2、B为所选转台系统的转动参数，H1和H2为观测器硬件的观测系数。
6.根据权利要求3所述的一种基于RT操作系统和FPGA的转台状态空间控制系统，其特
2。