基于Wi-Fi的氣缸無線傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、二十一世紀(jì)以來，無線技術(shù)的迅猛發(fā)展不僅改變了人們的生活，也推動了工業(yè)自動化技術(shù)發(fā)生革命性的變化。隨著智能制造在氣動領(lǐng)域的應(yīng)用，氣動系統(tǒng)對高速無線化的需求與日俱增。Wi-Fi作為目前最廣泛使用的短距離高速無線傳輸解決方案，開始逐步進(jìn)入工業(yè)氣動領(lǐng)域。氣動現(xiàn)場對數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性有嚴(yán)格的技術(shù)指標(biāo)，包括實(shí)時(shí)性要求方面的高通信速率和低通信時(shí)延，因此針對氣動控制需求研究并設(shè)計(jì)一套基于高速無線通信技術(shù)的氣動傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是極為必要的。
　　本文分析了

2、氣動系統(tǒng)工作原理以及氣動執(zhí)行元件氣缸的特點(diǎn)，明確了課題的設(shè)計(jì)需求。通過無線通信技術(shù)現(xiàn)狀的文獻(xiàn)調(diào)研，對比分析技術(shù)特性，最終確定了以Wi-Fi作為氣缸無線傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的技術(shù)路徑。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了深入的研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　（1）通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對比和Wi-Fi協(xié)議棧特性分析構(gòu)建了系統(tǒng)框架，確定了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案。并根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率針對系統(tǒng)通信過程建立了Markov數(shù)學(xué)仿真參考模型，通過MATLAB軟件對其進(jìn)行仿真分析，進(jìn)一步計(jì)

3、算得到通信時(shí)延期望。為本課題實(shí)驗(yàn)以及相關(guān)領(lǐng)域研究提供參考依據(jù)。
　?。?）確定了“雙核心”硬件架構(gòu)，采用PCB設(shè)計(jì)軟件Altium Designer對系統(tǒng)硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成了實(shí)驗(yàn)平臺的搭建，包括：雙主控芯片選型，節(jié)點(diǎn)單元電路設(shè)計(jì)，分離式Wi-Fi模組設(shè)計(jì)，下載模塊設(shè)計(jì)以及轉(zhuǎn)接板設(shè)計(jì)。
　?。?）采用集成Wi-Fi內(nèi)核SDK的Eclipse軟件和面向嵌入式程序設(shè)計(jì)的Keil軟件分別實(shí)現(xiàn)了對Wi-Fi傳輸控制程序設(shè)計(jì)和節(jié)點(diǎn)單

4、元處理程序設(shè)計(jì)，并完成了通信協(xié)議的制定。為保障高通信速率、低通信時(shí)延和高可靠性，針對不同的傳輸模式，采用了不同的控制策略，重點(diǎn)研究并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制算法，優(yōu)化了傳輸方案，取得了良好的效果。
　　（4）基于硬件實(shí)驗(yàn)平臺，對不同實(shí)驗(yàn)環(huán)境，配置條件，傳輸模式以及控制方案下的Wi-Fi通信進(jìn)行測試，通過改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)，得到通信時(shí)延關(guān)于各個影響因素的變化曲線。大量實(shí)驗(yàn)為應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)提供反饋，促進(jìn)軟件迭代優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了氣缸Wi-Fi無