[发明专利]一种基于RCP的运动控制器的设计方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及运动控制器技术领域，具体地说，是一种基于RCP的运动控制器的设计方法。

【背景技术】

采用传统方法实现控制器的设计，需要控制算法设计、软件设计、硬件设计等多方面研究人员的参与来完成，可以将其分为运动算法的软件开发和运动控制器的硬件设计。传统的开发过程中，这两大环节都分别需要专业的软件开发工程师和硬件开发工程师来针对专门的开发要进行开发。然后共同调试，使控制算方法能很好的应用与硬件中。只有这两个环节紧密的配合达形成一个最优的系统，才称得上成功的运动控制器的开发。

然而，在实际的运动控制器的开发过程中，运动算法的实现是一个相当复杂的软件开发过程。这个过程往往需要专业的软件开发工程师来实现。现在的控制系统的自动化设计大多都是在对应微处理器的开发环境中手动编写汇编或C语言或C++代码，这样的过程开发周期长，对程序员的要求较高。而且大多数程序员只熟悉某种语言，适应性很差，在大型开发项目中要互相结合开发就会出现明显的局限性。由于不同的程序员编程习惯的不同，同样的系统不同的人用同样的语言写出的代码差别很大，这样就会使得其可读性很差，甚至对程序员自己来说，对于某些稍微复杂点的程序，自身编写的程序在过一段时间后自己读起来都很吃力，尤其对汇编语言更是如此。

而运动控制器的硬件则需要硬件工程师根据运动控制器的控制对象以及外围设备来进行设计，进行选择合适的处理器以及各种外围器件；这就要求硬件工程师对各种处理器以及各种外围器件相当的熟悉，具有丰富的硬件开发经验。而硬件的设计不可能一次成功，往往需要由验证到修改，由修改到验证这样反复的尝试。这样的过程对程序员的要求很高，不但大大延长了系统开发周期，更是将一大批想用进行运动控制器开发的技术人员拒之门外。

根据要求设计的硬件、软件集成为完整的控制系统，硬件设计对于软件工程师是一个比较陌生的环节，而运动算法复杂的编程也是硬件工程是一个比较薄弱的环节，在此过程如果任何一个环节的设计出现问题或需要改动，都必须返回到算法设计环节重新开始。所以在运动控制器的开发过程中存在着运动算法开发和硬件设计脱节的环节。这是传统开发方法中存在不可避免的一个问题。这样使整个控制器开发过程变得冗长繁杂，从工程效益上讲，开发周期长就意味着成本增加；从学术研究上讲，过于复杂的控制理论，往往不得不因为程序代码编写太难而放弃，进而难以达到最优化的控制效果。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于RCP开发的运动控制器的设计方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于RCP的运动控制器的设计方法，所用硬件包括主机host PC，目标机xPC，数据采集卡及其端子板以及控制伺服电机运动的简单硬件电路板；Host PC通过网线与xPC相连，用TCP/IP协议完成代码的下载；数据采集卡安装在xPC的PCI通信插槽中，数据采集卡通过端子板与伺服控制器相连接；端子板是数据采集卡完成控制信号发送和采集信号的桥梁；伺服控制器通过50芯的数据线连接到端子板上；软件开发平台为MATLAB/Simulink/RTW

其具体步骤为：

(1)首先，创建供xPC运行的实时操作系统，在Host PC的MATAL/Sinulink开发环境中调用xPC Target模块创建实时操作系统，将实时系统存于软盘中，装有实时操作系统的软盘能在xPC中运行，实现任务调度和管理；

(2)其次，确定运动控制对象，进行分析，在Sinulink环境下建立基于运动控制对象的数学模型，该模型与实际控制对象相对应；

(3)再次，在MATLAB/Sinmulink中调用相应的运动控制器模块，进行基于被控对象数学模型运动控制算法的设计，并进行仿真，比较期望输出与控制输出，进行控制参数的调节；当仿真效果达到设计要求时，利用自动代码转换技术，将设计好的运动控制算法进行转换，并下载到xPC的实时系统中运行；

(4)然后，运动控制算法程序下载到xPC的实时系统后，在xPC中的实时操作系统中运行，进行运动控制算法的实时验证；由于步骤(3)是基于被控对象数学模型的设计，通过验证判断设计的运动控制算法作用于实际被控对象的控制效果；

(5)最后，根据在线调试的运动控制效果，在步骤(3)程序设计中进行相应的修改，判断出现期望的运动控制效果。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

(1)本发明能够实现各种运动控制算法的设计与验证，如：PID算法，模糊PID算法，自适应PID算法等等；