基于MATLAB與以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、近年來，隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與網(wǎng)絡(luò)化日漸普及，網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展給工業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大的改變，以太網(wǎng)被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。例如在工業(yè)控制領(lǐng)域，一些小型的控制設(shè)備增加一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口并實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議，就可以方便地接入到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)中。一方面能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集，并把采集到的數(shù)據(jù)信息通過網(wǎng)絡(luò)接口上傳到上位機(jī)界面，以方便數(shù)據(jù)的顯示和存儲(chǔ)。另一方面，通過網(wǎng)絡(luò)接口可以根據(jù)系統(tǒng)的需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，以達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的控制要求。因此，研究基

2、于以太網(wǎng)的控制器具有重要的意義。
　　MATLAB是美國(guó)MathWorks公司提供的商業(yè)數(shù)學(xué)仿真軟件，它在控制系統(tǒng)研究中被廣泛應(yīng)用。MATLAB語言是一種十分有效的工具，它能輕松地解決控制系統(tǒng)研究中遇到的問題。其中Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，是一種基于框圖的設(shè)計(jì)環(huán)境，它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的仿真和處理，同時(shí)Simulink提供了TCP/IP接收發(fā)送等模塊，支持Simulink與外部以太網(wǎng)設(shè)備的連接。另一方面，MA

3、TLAB的GUI是一種以圖形方式顯示的計(jì)算機(jī)操作用戶界面，它極大的方便了非專業(yè)用戶的使用，使用者不再需要死記硬背大量的命令，取而代之的是可以通過窗口、菜單、按鍵等方式來方便地進(jìn)行操作。本文中，利用MATLAB的GUI來建立了一個(gè)上位機(jī)界面，方便對(duì)下位機(jī)進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)采集，同時(shí)利用GUI調(diào)用已經(jīng)建立好的Simulink文件來對(duì)以太網(wǎng)控制器進(jìn)行算法控制。
　　控制系統(tǒng)的硬件部分核心器件采用C8051F120芯片作為控制器，CP2200

4、作為以太網(wǎng)接口芯片，在此基礎(chǔ)上，外圍設(shè)備還有電源模塊、JTAG模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、串口通訊模塊、以太網(wǎng)通訊模塊、數(shù)字輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊等。利用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)上述模塊驅(qū)動(dòng)之后，本文以他勵(lì)直流電機(jī)作為被控對(duì)象，應(yīng)用設(shè)計(jì)好的控制系統(tǒng)，對(duì)他勵(lì)直流電機(jī)進(jìn)行恒轉(zhuǎn)速控制。根據(jù)控制后的曲線效果進(jìn)行分析，得出控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，實(shí)時(shí)性較好，達(dá)到設(shè)計(jì)的目標(biāo)。本設(shè)計(jì)中控制系統(tǒng)參數(shù)可配置，控制方法可以選擇，可應(yīng)用于不同的被控對(duì)象，能夠滿足多數(shù)工業(yè)控制的