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基于Linux的动力锂离子电池激光切割控制系统设计

作　者: 庞国安
导　师: 岳喜顺
学　校: 华南理工大学
专　业: 系统工程
关键词: PC/104 界面设计 激光切割 动力锂电池 振镜控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 58次
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内容摘要


随着能源危机、环境污染等世界问题的日益严重,在能源与减排压力的双重压力下,传统燃油车必将被新能源汽车取代。电池系统作为新能源汽车的关键部位,它已成为阻碍新能源汽车大举进入市场的“拦路虎”。目前,锂电池由于具有重量轻、容量高、寿命长、无污染等优点而成为理想的电动汽车能源系统。动力锂电池的研制因此成为当前的热点。因此,研究如何制造动力锂离子电池的先进设备也因此成为当前的研究热点。激光切割是激光加工应用最广泛的方法之一。激光切割属于非接触加工,具有切割速度快、精度高等优点。本课题设计开发的基于Linux的动力锂离子电池激光切割控制系统将激光切割技术首次应用于锂电池制造工艺中,实现激光切极片片和激光自动切极耳技术。本文首先介绍了Linux的发展历史,并简述了锂离子电池行业的概况及激光切割技术和嵌入式技术的发展,并在此基础分析了本课题切割控制系统的功能需求,提出了动力锂离子激光切割控制系统的的整体设计方案;在整体设计方案基础上,通过Linux构建实时操作系统RTAI,对系统控制任务进行层次化、模块化分割,在实时控制系统基础上,加入硬件抽象层(HAL,Hardware Abstraction Layer)技术,将各模块以构件的形式进行封装;并详细分析了人机界面模块的开发、振镜软件校正算法的实现,介绍了任务管理模块、运动控制模块的功能。采用基于x86架构的工业PC(简称PC/104)和FPGA多功能扩展电路构建硬件平台,然后介绍脉冲发生器、PC104缓冲器等硬件模块的电路设计实现。最后给出了激光切割系统的实际应用效果及当前存在问题。论文结尾对本课题进行了工作总结,并针对该控制系统以后的工作努力方向作出了展望。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章  10-20
  1.1 课题研究背景  10-17
    1.1.1 嵌入式Linux的发展历史  10-11
    1.1.2 动力锂离子电池的概述  11-13
    1.1.3 动力锂离子电池制造工艺介绍  13-16
    1.1.4 激光切割控制系统介绍  16-17
  1.2 本课题的研究意义及主要内容  17-18
    1.2.1 本课题的研究意义  17-18
    1.2.2 本课题的研究内容  18
  1.3 论文结构安排  18-20
第二章 激光切割控制系统总体设计  20-28
  2.1 激光电机切割控制子系统介绍  20-21
  2.2 激光振镜切割控制子系统介绍  21-23
  2.3 激光切割控制系统需求分析  23-25
    2.3.1 电机切割子系统功能需求  23-24
    2.3.2 振镜切割子系统功能需求  24
    2.3.3 激光切割控制系统的实时性需求  24-25
  2.4 激光切割控制系统总体方案设计  25-27
    2.4.1 激光切割控制系统总体控制方案选择  25-26
    2.4.2 激光切割控制系统设计方案的实现  26
    2.4.3 激光切割控制系统总体方案的确定  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章 激光切割系统软件的详细设计  28-67
  3.1 系统软件功能分析  28-29
  3.2 硬件抽象层介绍  29-30
  3.3 人机界面模块  30-49
    3.3.1 T CL/TK+Python语言设计  32-42
    3.3.2 pyqt4程序语言  42-48
    3.3.3 界面设计语言的比较  48-49
  3.4 任务管理模块设计  49-54
    3.4.1 激光电机切割任务管理模块设计  49-51
    3.4.2 激光振镜切割任务管理模块设计  51-54
  3.5 运动控制模块设计  54-66
    3.5.1 电机子系统运功控制功能设计  54-56
    3.5.2 电机PID位置控制算法实现  56-58
    3.5.3 电机加速度控制  58-59
    3.5.4 振镜子系统运动控制设计  59-61
    3.5.5 激光振镜校正算法软件实现  61-66
  3.6 本章小结  66-67
第四章 激光切割控制系统硬件设计  67-73
  4.1 激光切割控制系统硬件平台选择  67
  4.2 激光器接口设计  67-68
  4.3 振镜接口介绍  68-69
  4.4 FPGA 电路设计  69-72
  4.5 本章小结  72-73
第五章 激光切割控制系统的应用  73-76
  5.1 激光切割控制系统实际应用效果  73-74
  5.2 当前存在问题  74-75
  5.3 本章小结  75-76
总结与展望  76-78
参考文献  78-81
攻读硕士学位期间取得的研究成果  81-82
致谢  82-83
附件  83

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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