用PC/104+與Linux-RTAI之即時多工控制系統的實現

Implementation of Real-Time Multitasking Control Systems Using PC/104+ and Linux-RTAI

(98 陳震豪)

摘要

現今的控制系統的發展過程中,針對較簡單的系統,其控制硬體核心,大多採用數位訊號處理器實現。而數位訊號處理器雖具運算速度快之優點,但缺乏作業系統的支援,假使需要處理複雜性較高的控制系統時,將無法根據任務的重要性配給優先權,以實現即時(real-time)多工(multi-task)的性能。
本論文旨在利用PC/104+平台與Linux-RTAI作業系統的環境,發展一個即時多工控制系統。控制任務分別為旋轉型倒單擺系統以及車與桿倒單擺系統之單擺平衡控制,此平衡控制法採用LQR (linear quadratic regulator)。研究中以嵌入式工業電腦PC/104+平台,做為單擺系統之控制核心,並透過PCI裝置實現即時多工控制系統。而PCI裝置之核心晶片PCI控制器,乃利用複雜型可程式邏輯裝置(complex programmable logic device, CPLD)來實現,並將此PCI控制器結合QEP (quadrature encoder pulse)模組、數位轉類比電路與驅動電路,以實現閉迴路控制系統,並以實驗探討此系統之性能。
PC/104+與Linux-RTAI之即時多工控制系統之架構圖
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PC/104+與Linux-RTAI之即時多工控制系統之實體圖
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