基于ARM嵌入式電腦橫機(jī)硬件控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、電腦橫機(jī)是一種雙針床緯編針織機(jī)械,集計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)、電子驅(qū)動(dòng)、針織工藝及軟件工程等多種學(xué)科于一體,是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品,適合棉、毛、麻、絲、羊絨及各種化纖、混紡紗線的編織,是生產(chǎn)羊毛衫、T恤等產(chǎn)品的主要針織機(jī)械。近年來(lái),隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及人們追求針織服飾的時(shí)尚化、舒適化、個(gè)性化和多樣化,也推動(dòng)了電腦橫機(jī)的發(fā)展,市場(chǎng)上對(duì)電腦橫機(jī)的需求不斷加大,但由于國(guó)產(chǎn)橫機(jī)起步較晚,智能化水平較低,與國(guó)外存在較大差距,因此橫機(jī)控制系統(tǒng)的研發(fā)

2、也是當(dāng)今一熱點(diǎn),本課題的重點(diǎn)就是研究橫機(jī)的控制系統(tǒng),提出系統(tǒng)控制架構(gòu),實(shí)現(xiàn)其硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái),并在FPGA當(dāng)中完成橫機(jī)系統(tǒng)的紗線張力控制。
　　 本論文首先分析了國(guó)內(nèi)外電腦橫機(jī)的發(fā)展背景及研究現(xiàn)狀,總結(jié)查閱的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn),闡述研究的內(nèi)容和意義,在剖析橫機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上,詳細(xì)介紹編織的基本針織工藝,通過(guò)分析系統(tǒng)的需求,提出基于.ARM9和FPGA架構(gòu)的電腦橫機(jī)硬件控制系統(tǒng),采用eCos操作系統(tǒng),利用層次化設(shè)計(jì)理念,將電腦橫機(jī)

3、的控制系統(tǒng)分為主控制部分和機(jī)頭控制部分,兩者之間通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信。本課題設(shè)計(jì)的硬件平臺(tái)主要包括基于ARM9內(nèi)核的I.MX258外圍電路和作為協(xié)處理器的FPGA機(jī)頭控制電路,機(jī)頭控制主要包括電磁鐵驅(qū)動(dòng)、選針器驅(qū)動(dòng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路及同步信號(hào)等,主控制器ARM9根據(jù)花型文件要求的輸入信號(hào)和橫機(jī)的同步信號(hào),及時(shí)發(fā)出相應(yīng)的控制指令,使FPGA控制執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)編織的各個(gè)特定動(dòng)作,自動(dòng)完成編織。在對(duì)橫機(jī)控制系統(tǒng)的PCB設(shè)計(jì)過(guò)程中,針對(duì)設(shè)計(jì)的A

4、RM9核心控制系統(tǒng)利用HyperLynx軟件對(duì)高速敏感信號(hào)進(jìn)行了過(guò)沖、串?dāng)_、輻射等信號(hào)完整性仿真,保證了硬件平臺(tái)的穩(wěn)定性。由于橫機(jī)針織過(guò)程中紗線張力波動(dòng)過(guò)大會(huì)引起斷線問(wèn)題,將參數(shù)自整定模糊PID控制理論應(yīng)用到橫機(jī)紗線張力的控制當(dāng)中,在Matlab/Simulink環(huán)境下構(gòu)建與常規(guī)PID控制作對(duì)比的仿真模型,表明紗線張力的參數(shù)自整定模糊控制能更快使系統(tǒng)穩(wěn)定,張力的波動(dòng)性更小,最終通過(guò)QuartusⅡ開(kāi)發(fā)環(huán)境,利用原理圖設(shè)計(jì)和VHDL設(shè)計(jì)相