Linux 多執行緒即時控制系統之實現

Implementation of Real-Time Control Systems using Linux Multithread

(97 李佳益)

摘要

現今控制系統的發展中,在控制器的硬體型態方面常用數位訊號處理器來實現,而數位訊號處理器雖具運算速度快之優點,但缺乏作業系統的管理,假使需處理複雜性較高的控制系統時,將無法達到多工(multi-task)的性能。本論文旨在發展Linux作業系統下運用多工的機制來實現即時控制系統,而控制的對象是單擺型天車系統,控制之目的為單擺型天車之定位抗搖晃控制,研究中並建構介面可透過網路連線,由遠端電腦下達即時更新輸入控制命令及調設控制器參數。在實作方面採用德州儀器公司(Texas Instruments, TI)所生產的DaVinci嵌入式開發平台,其內建有MontaVista Linux作業系統,核心處理器型號為TMS320DM6446。本論文藉由多工的設計方式,在MontaVista Linux作業系統上規劃出抗搖晃控制法則及遠端接收輸入命令之多執行緒(multithread)程式。首先接收由遠端透過網路所下達之位置命令後,再由DaVinci 嵌入式平台計算所設計的LQR控制力輸出,再搭配D/A轉換介面和馬達驅動電路完成台車定位控制並抑制單擺的搖晃。最後由實驗結果驗證出本論文所發展的系統可達到多工的運作模式,並且控制系統具有即時之性能。
Linux 即時多工控制系統之架構圖
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