学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

工程机械专用控制开发平台的设计与应用

作　者: 周继辉
导　师: 金敏；吴智勇
学　校: 湖南大学
专　业: 软件工程
关键词: 嵌入式系统实时操作系统工程机械运动控制器开发平台
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 73次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着工程机械对控制系统智能化的要求越来越高,工程机械控制系统开发平台对智能化的支持水平也越来越被开发人员所关注。当前国外主流的工程机械控制系统开发平台的硬件(专用控制器)都具有完善的功能,而软件平台普遍采用基于IEC61131-3的开发环境,通常采用图形化编程语言,虽然便于普通工程机械控制系统的快速开发,但是在软件运行的实时性和开发的灵活性等方面不如C语言开发平台。在国内,三一重工率先自主开发了在硬件功能及性能方面不弱于国外进口控制器的工程机械专用控制器(SYMC),在软件上为了考虑兼容性,同样采用了兼容IEC61131-3的开发环境。但是三一重工推广应用的过程中,有些开发人员需要一个支持C语言的开发平台来避免IEC61131-3兼容语言在软件执行效率和编程灵活性等方面的局限性。为了解决这一实际问题,本文设计开发了一套支持C语言的工程机械专用控制开发平台,主要包括一个纯C语言实现的低成本多任务实时操作系统,提供了一个工程机械常用算法库,并且利用开源软件搭建了一套完整的应用程序开发平台,支持通过C语言在三一重工的SYMC控制器上进行快速控制系统软件开发。为了提高系统运行的可靠性和可移植性,其中的实时操作系统主要采用了基于固定周期和顺序的任务调动机制,而没有采用常用的基于抢占的任务调度机制。其中的函数库主要根据三一重工各种主机的控制需求,针对发动机、液压泵、电磁阀等主要控制对象进行了通用模块的开发,相比其它基于C语言的开发平台,为工程机械控制系统的开发人员提供了极大的便利。另外,为了进一步提升控制系统的开发效率,配置了一套基于开源软件Eclipse和WinCVS的开发环境,对常用的开发工具链进行了预先配置,进一步降低了普通控制系统开发人员的入门难度。最后,为了验证本开发平台的各方面功能和性能,在三一重工的21吨全液压挖掘机上开发完成了一套完整的控制系统,通过与原有装备了进口控制器及其平台开发的系统进行对比测试,结果证明本开发平台在控制系统实时性方面优势明显,具有较高的推广价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
插图索引  10-11
附表索引  11-12
第1章绪论  12-19
  1.1 国外工程机械控制系统发展历程及趋势  12-14
  1.2 国内工程机械控制系统研究现状  14-15
  1.3 嵌入式系统及其实时操作系统  15-17
  1.4 研究内容及意义  17-19
第2章软件平台设计  19-34
  2.1 基本设计要求  19
  2.2 软件平台体系结构  19-20
  2.3 操作系统设计与开发  20-31
    2.3.1 设计目标  20-21
    2.3.2 体系结构  21-22
    2.3.3 功能与性能配置  22
    2.3.4 定时管理模块  22
    2.3.5 任务调度模块  22-25
    2.3.6 内存管理模块  25-28
    2.3.7 消息管理模块  28
    2.3.8 输入、输出的实现和调度  28-31
  2.4 用户接口设计与开发  31-32
    2.4.1 底层二次引导程序设计  31
    2.4.2 基于流传输协议的应用程序下装  31
    2.4.3 应用程序调试  31-32
  2.5 算法库的设计与开发  32-33
    2.5.1 IEC61131 兼容算法库  32
    2.5.2 通信及IO 接口函数库  32
    2.5.3 常用控制算法库  32-33
  2.6 小结  33-34
第3章开发环境与配置  34-41
  3.1 基于Eclipse 的开发环境配置  34-38
  3.2 基于winCVS 的版本管理工具配置  38
  3.3 应用软件开发流程  38-39
    3.3.1 应用软件开发框架  39
    3.3.2 操作系统配置  39
    3.3.3 交叉编译  39
    3.3.4 运行调试  39
  3.4 小结  39-41
第4章挖掘机应用系统  41-55
  4.1 挖掘机控制系统简介  41
  4.2 硬件系统设计  41-44
    4.2.1 挖掘机电气控制系统介绍  41
    4.2.2 发动机及液压系统控制  41-43
    4.2.3 控制器硬件要求及选择  43-44
  4.3 软件部分设计  44-53
    4.3.1 挖掘机控制系统概述  44-45
    4.3.2 控制软件组织结构  45-53
  4.4 测试结果  53-54
  4.5 小结  54-55
结论与展望  55-57
参考文献  57-60
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  60-61
附录 B 攻读学位期间所申请的发明专利目录  61-62
致谢  62

工程机械专用控制开发平台的设计与应用

内容摘要

全文目录

相似论文