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基于RT-Linux的雕刻机的运动控制系统的研究及单处理器模式下的实现

毛玲  
【摘要】: 实时性是影响运动控制系统性能的关键问题之一。研究提高控制系统的实时性对提高控制系统的整体性能、推动控制系统技术的发展具有重要的意义。近年来,人们越来越关注控制系统的实时性问题,不断地探索着在Windows、Windows NT和Linux平台上做实时扩展的方法,以提高控制系统的实时性。 由于Linux源代码开放,在Linux上做实时扩展,同样也是源代码开放的。在Windows或Windows NT上做实时扩展或者采用商用实时操作系统,价格昂贵。而RT-Linux源代码开放,具有出色的实时性、稳定性和可靠性。因此,本文采用Linux+RT-Linux作为操作系统平台。随着计算机技术的迅猛发展,计算机的运算能力、存储能力足以满足单处理器模式下的控制系统的应用需求。与多处理器模式相比,其结构简单,稳定性好,节省硬件投资,实现全软件化。因此,本文采用在单处理器模式下进行控制系统的设计与实现。 本文说明了RT-Linux提供高实时性的原理与机制,分析了单处理器模式下构建基于RT-Linux的雕刻机的运动控制系统的可行性、实现方法和关键技术。对控制系统的软、硬件进行了设计。硬件由一台普通PC和I/O接口卡构成;软件部分按照对实时性要求的不同分为实时任务(插补运算、加减速运算、I/O处理)和非实时任务(数据处理等)。实时任务在RT-Linux中完成,非实时任务在Linux中完成,两者之间通过FIFO进行数据交换。本文最后实现了一个单处理器模式下的基于RT-Linux的雕刻机的控制系统的实验平台,并给出了实验结果。实验结果表明,RT-Linux完全能够满足控制系统对实时性的要求,而且稳定性好、可靠性高。Linux+RT-Linux是目前开发基于PC的控制系统的理想的操作系统平台。


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