Стенд полунатурного моделирования системы управления …
7
Полунатурное моделирование алгоритма управления.
Реаль-
ный алгоритм кинематического управления выполняется на частоте
1000 Гц в жестком реальном времени и является критичным с точки
зрения фазовых задержек в процессе прохождения сигналов управле-
ния и обратной связи. При этом для выполнения математической мо-
дели манипулятора с учетом динамики и системы управления приво-
дов требуется частота выполнения алгоритма моделирования вплоть
до частоты ШИМ в 20…25 кГц, поскольку на такой частоте работает
токовый контур управления двигателем.
Для реализации таких частот при жестких требованиях к времен-
ным параметрам требуется применение ОСРВ.
Для выполнения таких жестких условий применена операционная
система (ОС OnTime RTOS-32 немецкой компании On Time
Informatik GmbH. Данная ОС характеризуется высокой скоростью
реакции, измеряющейся в сотнях наносекунд [1], компактностью и
ориентированием на архитектуру компьютеров Intel x86. Она под-
держивает современные многоядерные процессоры, имеет эффектив-
ную плоскую модель памяти, обеспечивает доступ ко всему адресно-
му пространству 32 бит, имеет свою реализацию стека TCP/IP.
Данная ОС представляет собой монолитное ядро в виде набора
откомпилированных объектных файлов библиотек, линкующихся
совместно с пользовательской программой. Разработка программы,
компиляция и линковка осуществляется средствами С/С++ компиля-
тора Microsoft Visual Studio. Результирующий выполняемый файл
формата PE (выполняемый файл с расширением «.exe») конвертиру-
ется в загрузочный образ для компьютера. Итак, BIOS компьютера,
на котором должна выполняться программа с этой ОС, загружает ее и
запускает аналогично запуску любой ОС.
Для облегчения отладки программ управления и математической
модели компьютеры с RTOS (см. рис. 2) настроены на сетевую за-
грузку через PXE по протоколам DHCP и TFTP из образа, храняще-
гося на компьютере разработчика. Данный образ состоит из загруз-
чика PXELINUX, а также загрузочного образа, генерируемого в про-
цессе компиляции программы с OnTime RTOS-32.
Взаимодействие между программами математической модели,
кинематического процессора и поста управления осуществляется че-
рез интерфейс Gigabit Ethernet по протоколу UDP.
На поздних этапах разработки, когда алгоритм управления ма-
нипулятором уже отлажен на математической модели, возможно
подключение реального манипулятора к стенду и проведение работ
по настройке системы управления для реального манипулятора
*
.
Статья поступила в редакцию 28.06.2013
*
Компания ПРОСОФТ, «Встраиваемые операционные системы» 2011, ftp://
ftp.prosoft.ru/pub/Software/RTOS/rtos-comparison-table.pdf
