在PC/104+與CAN BUS架構下實現以Linux-RTAI為基礎之分散式即時監控系統

Implementation of Linux-RTAI-Based Distributed Real-Time Monitor and Control Systems Using PC/104+ and CAN BUS

(99 許志源)

摘要

現今工業電腦大多應用在嵌入式系統上,主要因為工業電腦本身可以植入作業系統,以管理周邊設備的使用,並且透過排程(Scheduling)可使得工業電腦更有效率的執行多個任務。然而數位訊號處理器雖具有運算速度快的優點,但缺乏作業系統的管理,故無法有效的執行多個任務。本論文是以CAN (Controller Area Network)匯流排網路為基礎,建構出分散式即時監控系統,整個系統主要分成主控端、受控端、監視端這三個部份。其中,主控端是由PC/104+、Linux-RTAI作業系統以及PCI轉CAN通訊介面所組成;在本系統中有二個受控端,受控端之控制核心為數位訊號處理器(digital signal processor, DSP),其中一個受控端採用LQR (linear quadratic regulator)平衡控制法控制倒單擺系統,另一個受控端採用PID控制法控制直流馬達;監視端是由監控介面與USB(universal serial bus)轉CAN通訊介面組成。在實作上,主控端會下達控制命令至受控端,受控端會依據命令執行控制任務,並將系統響應結果回傳到監視端,而監視端會將系統響應結果顯示在監控介面上,以方便使用者分析系統響應結果。本論文以實驗驗證此分散式控制系統之性能。
Linux-RTAI系統架構圖
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Linux-RTAI系統實體圖
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