大型工程机械操纵控制网络的高性能主控节点开发

bb20920d · 发表于 2022-5-7 22:15:14

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雅宝题库解析：
在基于现场总线实现的分布式网络化控制的自行式大型工程机械及工程机械的控制器网络中，主控制器（主控节点）是整个控制系统的核心，决定着机械的操纵控制性能。随着大型工程机械智能化和信息化技术的发展，对主控节点在实时控制、任务分配、状态监测及管理等方面的要求呈现提高和多样化趋势。沿用目前架构的主控节点对多任务的处理如何保证实时性和主控室不同时如何根据不同的功能模块进行快速重构等要求已遇到困难。得益于FPGA技术的发展及其自身的可重配置、并行触发、硬逻辑实现等优势，本文针对网络化操纵控制的大型工程机械高性能协调控制的需求，开发研制实时性好、可重构性好、配置灵活和便于开发人员使用的现场总线网络节点，用以提升大型工程机械的操纵控制性能和缩短操纵控制系统开发周期。首先基于CycloneII作为主控制器硬件电路核心，通过SDRAM、SJA1000、MAX125、MAX526等分别对控制器的数据缓存、总线通信、模拟量输入输出部分进行硬件电路的设计，开发了主控制器节点的测试电路板。接着，根据主控节点功能需求使用硬件描述语言分别对信号采集模块、输出驱动模块、总线通信模块的控制逻辑进行了开发，对各个驱动逻辑进行仿真和验证，实现了模块所设计的功能。各个模块在开发过程中预留接口，并转换为电路块图，便于IP核重复调用和控制器应用开发人员使用。然后，针对大型平板运输车，分别从车辆的行走系统、转向系统和调平系统的原理出发，确定了系统状态监测的特征信号量以及相应的报警和故障判定规则，设计了系统状态监测与管理系统。最后搭建了控制器的测试与验证平台，基于LabWindow/CVI开发了上位机监控软件，模拟大型平板运输车的驾驶室。验证了所开发主控制器节点满足CAN总线网络操纵控制系统的最大速率需求，大大提升了控制器的实时性。

大型工程机械操纵控制网络的高性能主控节点开发

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