基于LPC2220和VxWorks的桥式起重机行走机构控制系统研究与设计

论文摘要

桥式起重机是厂矿、仓库等部门常用的起重搬运设备,在生产、运输装卸中发挥着重要的作用。随着现代科学技术的迅速发展,工业生产规模的扩大和自动化程度的提高,工业生产方式和用户需求的多样性,对起重机的要求也越来越高。为提高生产和运输的效率和自动化水平,降低操作强度,针对企业生产实际需求,本文为桥式起重机行走机构设计了一个操作简便,性能可靠的位置伺服系统。本系统采用以LPC2220X控制器为核心的硬件系统,以VxWorks为核心的软件系统,以变频器为功率转换模块,以笼鼠式异步电动机为动力的行走机构控制系统。本文首先通过矢量变换将笼鼠式异步电动机等效为直流电动机,再利用电压型矢量解耦原理实现了两个彼此独立的定子电压子系统,得到类似直流电机的控制特性。然后,利用PID原理设计了位置环调节器和速度环调节器,实现对控制系统双闭环控制。同时利用Matlab软件仿真了控制系统,验证了控制效果。另外,针对桥式起重机欠驱动系统的特点,为了使台车运行平稳,获得更好的控制效果,在实际的系统的位置调节器中利用了速度控制曲线和改良的PID控制。同时,本文也详细介绍了嵌入式单片机LPC2220和嵌入式操作系统VxWorks,并充分利用LPC2220硬件资源和VxWorks的软件平台,设计了硬件电路和软件程序,并给出了主要的硬件原理图和软件流程图。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 本系统设计背景
• 1.2 本文的主要工作
• 2 系统数学模型的建立
• 2.1 交流电机的数学模型
• 2.2 广义被控对象的的数学模型
• 2.3 控制器的设计
• 3 控制系统的主要硬件设计与实现
• 3.1 电源电路
• 3.2 系统复位电路
• 3.3 LPC2220微控制器
• 3.4 系统时钟电路
• 3.5 存储器
• 3.6 LCD显示接口电路
• 3.7 A/D转换电路
• 3.8 D/A转换电路
• 3.9 速度传感器电路设计
• 4 VxWorks操作系统
• 4.1 嵌入式操作系统
• 4.2 嵌入式实时系统VxWorks
• 4.3 LPC2220的VxWorks BSP的设计
• 5 控制系统软件程序设计
• 5.1 系统初始化任务
• 5.2 FaultProc故障处理任务
• 5.3 ISR中断服务例程
• 5.4 ScreenDis液晶显示程序
• Pro:10ms定时中断例程'>5.5 Wd_Pro:10ms定时中断例程
• 5.6 大小车的位置控制任务和速度控制任务
• 6 控制系统的仿真研究
• 6.1 速度环的仿真与分析
• 6.2 位置环的仿真与分析
• 7 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文