王恒升　彭宏道　匡　洋
中南大學機電工程學院，湖南長沙

 

摘　　　要：開發了基于ＵＳＢ接口的球桿測控系統以滿足研究系統建模及復雜控制算法所提出的更高的、ＲＳ２３２難以滿足的通信要求。實現了基于ＰＤＩＵＳＢＤ１２芯片的ＵＳＢ接口電路及固件程序的通信模塊，基于８９Ｃ５２的下位機數據采集模塊，基于Ｌ２９８Ｎ的直流伺服電動機控制驅動模塊；人機界面基于ＬａｂＶＩＥＷ 平臺設計，利用其庫函數結點建立了上位機應用程序與ＵＳＢ驅動程序之間的函數調用。成功地將ＵＳＢ接口在速度、自供電、設備擴展等突出特點應用于球桿系統中，系統軟硬件均在實驗室調試通過，運行穩定、可靠。

關　鍵　詞：ＵＳＢ接口；球桿；ＬａｂＶＩＥＷ；測控系統

 

１　引　言
球桿是一個典型的非線性、不穩定、機電耦合系統，是自動控制原理課程的典型實驗裝置，也是研究動態系統建模及控制算法的典型實驗對象［１］。本文開發了基于ＵＳＢ接口的球桿測控系統，下位機以ＡＴ８９Ｓ５２微控制器為核心，擴展了計數模塊以實現與兩相編碼器電機轉速測量傳感器接口，擴展了模擬量采集電路以實現與球在桿上的位置測量傳感器接口，擴展了功率驅動模塊以直接驅動直流電動機，擴展了ＵＳＢ模塊以實現與上位機之間的實時數據通信。測控系統的上位機應用程序在Ｌａｂ�玻郑桑牛灼脚_上完成，通過ＬａｂＶＩＥＷ的庫函數調用功能實現上與ＵＳＢ接口的Ｗｉｎｄｏｗｓ驅動程序的數據通信，上位機人機界面友好，數據的存貯、處理、可視化顯示功能強大。利用本系統可以（１）高速采集球桿各種動態過程的實時數據，用于系統建模、模型辨識、實時數據處理等方面的研究；（２）可以將在上位機設計、仿真完成的控制算法用于實時的系統控制，測試其動態控制性能，進一步完善控制算法；（３）還可以作為ＵＳＢ通信速率及可靠性的研究。采用ＵＳＢ接口的突出特點是接口形式方便，支持即插即用和熱插拔，通信速率快、可靠性高。本文介紹的系統軟硬件均在實驗室調試運行通過，運行可靠。

 

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