4.2.1.1. Các gói phục vụ chung cho tất cả phần mềm.
Bảng 4.1: Cài đặt các gói phần mềm phục vụ cài đặt chung cho hệ thống.
Tên gói phần mềm cvs
subversion build-essential
Lệnh thực hiện sudo apt-get install cvs subversion build-essential
4.2.1.2. Các gói phục vụ cho cài đặt nhân.
Bảng 4.2: Các gói phần mềm phục vụ cài đặt cho nhân hệ thống.
Tên gói phần mềm kernel-package linux-source libncurses5-dev
Lệnh thực hiện sudo apt-get install kernel-package linux-source libncurses5-
dev
4.2.1.3. Các gói phục vụ cho cài đặt rtai.
Bảng 4.3: Các gói phần mềm phục vụ cài đặt cho bản vá thời gian thực RTAI.
Tên gói phần mềm Libtool automake
Lệnh thực hiện sudo apt-get install libtool automake
4.2.1.4. Các gói phục vụ cho cài đặt comedi-lib.
Bảng 4.4: Các gói phần mềm phục vụ cài đặt thƣ viện trình điều khiển Comedi.
Tên gói phần mềm bison flex
Lệnh thực hiện sudo apt-get install bison flex
4.2.1.5. Các gói phục vụ cho cài đặt comedi-calibrate.
Bảng 4.5: Các gói phần mềm phục vụ cài đặt kiểm thử trình điều khiển Comedi.
Tên gói phần mềm libboost-dev
libboost-program-options-dev libgsl0-dev
47
dev libgsl0-dev
4.2.1.6. Các gói phục vụ cho cài đặt qrtailab.
Bảng 4.6: Các gói phần mềm phục vụ cài đặt phần mềm giám sát quá trình QRTAILAB.
Tên gói phần mềm libqt4-dev libqwt5-qt4-dev
Lệnh thực hiện sudo apt-get install libqt4-dev libqwt5-qt4-dev
4.2.2. Chuẩn bị các bộ cài cho hệ thống thời gian thực 4.2.2.1. Bộ cài Nhân. 4.2.2.1. Bộ cài Nhân.
Bảng 4.7: Các lệnh cài đặt nhân hệ thống.
Tên phần mềm Kernel (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Địa chỉ website http://www.kernel.org
Lệnh thực hiện cd /usr/src
sudo wget http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v2.6/linux-
2.6.32.11.tar.bz2
sudo tar xjvf linux-2.6.32.11.tar.bz2
sudo ln –s linux-2.6.32.11 linux
4.2.2.2. Bộ cài RTAI.
Bảng 4.8: Các lệnh cài đặt phần mềm thời gian thực.
Tên phần mềm RTAI
Địa chỉ website https://www.rtai.org
Lệnh thực hiện cd /usr/src
sudo cvs -d:pserver:anonymous@cvs.gna.org:/cvs/rtai co magma
sudo ln –s magma rtai
4.2.2.3. Bộ cài COMEDI.
Bảng 4.9: Các lệnh cài đặt trình điều khiển thiết bị Comedi.
Tên phần mềm COMEDI
Địa chỉ website http://www.comedi.org
Lệnh thực hiện cd /opt
48 login sudo cvs -d :pserver:anonymous@cvs.comedi.org:/cvs/comedi co comedi sudo cvs -d :pserver:anonymous@cvs.comedi.org:/cvs/comedi co comedilib sudo cvs -d :pserver:anonymous@cvs.comedi.org:/cvs/comedi co comedi_calibrate sudo cvs –d :pserver:anonymous@cvs.comedi.org:/cvs/comedi co comedi-nonfree-firmware 4.2.2.4. Bộ cài QRTAILab
Bảng 4.10: Các lệnh cài đặt phần mềm giám sát quá trình QRTAILAB.
Tên phần mềm QRTAILab
Địa chỉ website http://www.qrtailab.sf.net
Lệnh thực hiện cd /opt
sudo svn co
https://qrtailab.svn.sourceforge.net/svnroot/qrtailab/trunk qrtailab
4.2.3. Thực hiện cài đặt các phần mềm.
Sau khi cài hệ điều hành Ubuntu 10.4, Thì hệ thống sử dụng gói phần mềm grub 2 để quản lý các hệ điều hành có trên hệ thống. Tuy nhiên, do g bản vá thời gian thực RTAI chƣa tƣơng thích với gói phần mềm này, nên cần phải đƣa về sử dụng phiên bản cũ hơn đó là Grub Legacy (GRUB 0.97).
4.2.3.1. Thực hiện cài đặt phiên bản quản lý hệ điều hành GRUB 0.97 Bảng 4.11: Các lệnh thực hiện lƣu lại cấu hình phiên bản Grub 2. Bảng 4.11: Các lệnh thực hiện lƣu lại cấu hình phiên bản Grub 2. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Lệnh sudo cp /etc/default/grub /ect/default/grub.old
sudo cp –R /ect/grub.d /etc/grub.d.old
sudo cp –R /boot/grub /boot/grub.old
Mục đích Lƣu lại cấu hình cài đặt của phiên bản Grub 2 để có thể khôi phục khi xảy ra lỗi.
Bảng 4.12: Các lệnh thực hiện gỡ bỏ gói phần mềm Grub 2. Lệnh sudo apt-get purge grub2 grub-pc
49
Mục đích Gỡ bỏ gói phần mềm quản lý khởi động của các hệ điều hành.
Lúc này hệ thống sẽ không thể khởi động cho tới khi gói phần mềm quản lý khởi động khác đƣợc cài vào.
Bảng 4.13: Các lệnh thực hiện cài đặt gói phần mền grub legacy (GRUB 0.97).
Lệnh sudo apt-get install grub
Mục đích Cài đặt gói phần mền grub legacy (GRUB 0.97).
Lúc này hệ thống đã có thể khởi động. Tuy nhiên để có thể lựa chọn các hệ điều hành để thực hiện hệ thống thì phải tạo cấu hình lại hệ thống.
Bảng 4.14: Các lệnh thực hiện tạo file cấu hình khởi động cho hệ thống.
Lệnh sudo update-grub
sudo grub-install /dev/sdX
echo “grub hold” | sudo dpkg –set-selections
sudo reboot
Mục đích Trong đó: /dev/sdX: là phần vùng đặt root của linux (có thể là sda, sdb …)
Tạo ra các file cấu hình lựa chọn hệ điều hành khở động: menu.lst và stage1/stage2.
Khởi động lại máy để hoàn thành cài đặt gói phần mềm GRUB 0.97
4.2.3.2. Thực hiện cài đặt bản vá nhân hỗ trợ thời gian thực. Bảng 4.15: Các lệnh thực hiện sửa đổi mã nguồn của nhân. Bảng 4.15: Các lệnh thực hiện sửa đổi mã nguồn của nhân.
Lệnh cd /usr/src/linux
sudo su
patch -p1 < /usr/src/rtai/base/arch/x86/patches/hal-linux-2.6.32.11-x86-
2.6-03.patch
Mục đích Thực hiện sử đổi mã nguồn của nhân để nhân có thể hỗ trợ hệ thống thực hiện thời gian thực
Bảng 4.16: Các lệnh thực hiện tạo file cấu hình biên dịch nhân. Lệnh sudo cp /boot/config-`uname –r` .config
cd /usr/src/linux
50
Mục đích Thực hiện tạo ra file cấu hình để biên dịch nhân hỗ trợ thời gian thực. Những lựa chọn ở đây sẽ ảnh hƣởng đến hiệu năng thực hiện thời gian thực của hệ thống. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Giao diện để cấu hình nhân:
Hình 4.1: Giao diện cấu hình biên dịch nhân.
Để cấu hình cho hệ thống thời gian thực ở đây ta phải loại bỏ các yếu tố dẫn đến việc hệ thống loại bỏ trễ. Có thể lựa chọn cấu hình nhƣ ở dƣới:
Enable loadable module support:
o chọn “Enable module support”.
o bỏ chọn “Module versioning support”
Processor type and features:
o Bỏ chọn “Tickless System”.
o Chọn cấu máy là PC-Compatible
o Chọn dòng của bộ xử lý Due 2 core.
o Chọn « Preemption Model (Preemptible kernel (Low-Latency
Desktop))”
51
o bỏ chọn “CPU Frequency scaling”.
Bảng 4.17: Các lệnh thực hiện biên dịch nhân.
Lệnh cd /usr/src/linux
sudo make-kpkg clean
sudo make-kpkg --initrd kernel_image kernel_headers kernel_source
Mục đích Thực hiện biên dịnh mã nguồn nhân thành file có thể thực hiện trong môi trƣờng Linux.
Bảng 4.18: Các lệnh thực hiện vài đặt nhân. Lệnh cd /usr/src
sudo dpkg -i linux-headers-2.6.32.11-rtai_2.6.32.11-rtai-
10.00.Custom_i386.deb
sudo dpkg -i linux-image-2.6.32.11-rtai_2.6.32.11-rtai-
10.00.Custom_i386.deb
sudo update-initramfs –c –k 2.6.32.11-rtai
sudo reboot
Mục đích Thực hiện cài đặt phiên bản nhân đã biên dịch.
Khởi động lại hệ thống và chọn phiên bản nhân hỗ trọ thời thực này.
4.2.3.3. Cài đặt các module hỗ trợ lập trình thời gian thực RTAI Bảng 4.19: Các lệnh thực hiện cài đặt bản vá thời gian thực RTAI. Bảng 4.19: Các lệnh thực hiện cài đặt bản vá thời gian thực RTAI.
Lệnh cd /usr/src/rtai (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
sudo make menuconfig
sudo make
sudo make install
sudo sed -i 's/\(PATH=\"\)/\1\/usr\/realtime\/bin:/' /etc/environment
'export PATH=/usr/realtime/bin:$PATH'
Mục đích Thự hiện cài đặt các module hỗ trợ thời gian thực của hệ thống. Chú ý:
Trong trƣờng hợp xảy ra lỗi nhƣ: “../../../base/include/asm/rtai_leds.h:24:20: error:asm/io.h: No such file or directory” thì xóa bỏ dòng “#include <asm/io.h>” trong file rtai_leds.h và thực hiện lại lệnh make.
52
4.2.3.4. Cài đặt trình điều khiển thiết bị cho các thiết bị mở rộng COMEDI Bảng 4.20: Các lệnh thực hiện cài đặt trình điều khiển thiết bị truy nhập dữ liệu.
Lệnh cd /opt/comedi
sudo sh autogen.sh
sudo ./configure --with-linuxdir=/usr/src/linux --with-
rtaidir=/usr/realtime
sudo make
sudo make install
sudo make dev
Mục đích Cài đặt trình điều khiển cho các thiết bị truy nhập dữ liệu đƣợc bổ xung vào hệ thống.
Bảng 4.21: Các lệnh thực hiện cài đặt các thƣ việc hỗ trợ lập trình để khai thác thiết bị truy nhập dữ liệu (thƣ việc COMEDILIB).
Lệnh cd /opt/comedilib
sudo sh autogen.sh
sudo ./configure
sudo make
sudo make install
sudo mkdir /usr/local/include/linux
Mục đích Cài đặt thƣ viện hỗ trợ lập trình giao tiếp với thiết bị truy nhập dữ liệu.
Bảng 4.22: Các lệnh thực hiện cài đặt các công cụ căn chỉnh, kiểm định thiết bị truy nhập dữ liệu(COMEDI-CALIBRATE).
Lệnh cd /opt/comedi_calibrate
sudo autoreconf -i -B m4
sudo ./configure
sudo make (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
sudo make install
Mục đích Cài đặt các công cụ căn chỉnh thiết bị truy nhập dữ liệu. Căn chỉnh phạm vi, giá trị quy chiếu của các cổng vào/ra.
53
4.2.3.5. Cài đặt các module hỗ trợ thời gian thực RTAI, cập nhập hỗ trợ thêm module truy nhập dữ liệu COMEDI
Bảng 4.23: Thêm các thƣ viện của trình điều khiển truy nhập dữ liệu mở rộng vào bản vá thời gian thực RTAI.
Lệnh sudo cp /opt/comedi/include/linux/comedi.h /usr/local/include/
sudo cp /opt/comedi/include/linux/comedilib.h /usr/local/include/
sudo ln -s /usr/local/include/comedi.h
/usr/local/include/linux/comedi.h
sudo ln -s /usr/local/include/comedilib.h
/usr/local/include/linux/comedilib.h
cd /usr/src/rtai
sudo make menuconfig
Mục đích Thêm các module điều khiển truy nhập dữ liệu mở rộng và thực hiện cấu hình để RTAI hỗ trợ module điều khiển.
Để cấu hình RTAI hỗ trợ module điều khiển. thực hiện nhƣ sau;
Trong mục “Add-Ons” chọn “Real Time COMEDI support in user space”
54
Hình 4.2: Giao diện cấu hình biên dịch các module RTAI.
Bảng 4.24: Thực hiện biên dịch và cài lại các module RTAI đã tích hợp trình điều khiển Comedi.
Lệnh sudo ./configure
sudo make
sudo make install
Mục đích Thực hiện cài đặt các module hỗ trợ lập trình thời gian thƣc RTAI sau khi thêm module hỗ trợ các bo mạch truy nhập dữ liệu mở rộng
Bảng 4.25: Tải các module RTAI vào nhân.
Lệnh /sbin/insmod /usr/realtime/modules/rtai_smi.ko /sbin/insmod /usr/realtime/modules/rtai_hal.ko /sbin/insmod /usr/realtime/modules/rtai_lxrt.ko /sbin/insmod /usr/realtime/modules/rtai_fifos.ko /sbin/insmod /usr/realtime/modules/rtai_sem.ko /sbin/insmod /usr/realtime/modules/rtai_mbx.ko
55 /sbin/insmod /usr/realtime/modules/rtai_msg.ko /sbin/insmod /usr/realtime/modules/rtai_netrpc.ko /sbin/insmod /usr/realtime/modules/rtai_shm.ko modprobe comedi modprobe kcomedilib modprobe comedi_fc modprobe ni_mio_cs insmod /usr/realtime/modules/rtai_comedi.ko
comedi_config -v /dev/comedi0 ni_mio_cs 0x0100
comedi_calibrate –calibrate
chmod a+rw /dev/comedi0
Mục đích Thực hiện tải các module hỗ trợ thời gian thực vào nhân để các ứng dụng có thể thực hiện đƣợc các nhiệm vụ thời gian thực. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chú ý: Để các hệ thống có thể chạy đƣợc thời gian thực thì các module này phải đƣợc tải lại mỗi khi khở động.
Cài đặt tải tự động các module thời gian thực mỗi khi khởi động hệ thống.
Tạo file start_rtai trong /usr/local/bin/start_rtai chứa các lệnh thực
hiện tải các module vào nhân ở trên.
Thay đổi thực tính để file này có thể thực hiện trong môi trƣờng
Linux bằng lệnh: sudo chmod a+x /usr/local/bin/start_rtai.
Mở file /etc/rc.local bằng lệnh sudo gedit /etc/rc.local để thêm lệnh
nạp các module RTAI vào. Sau khi mở file /etc/rc.local, chèn dòng lệnh „/usr/local/bin/start_rtai‟ vào trƣớc lệnh „exit 0‟. Các lệnh nằm trong dấu nháy đơn.
Khởi động lại máy, hoàn tất quá trình cài đặt hệ điều hành thời gian
thực RTAI.
Để kiểm tra các module đƣợc nạp vào nhân chƣa có thể thông qua
56
Hình 4.3: Kết quả kiểm tra các module RTAI đƣợc nạp bằng lệnh dmesg.
4.2.3.6. Cài đặt công cụ giám sát các thông số của hệ thống QRTAILAB Bảng 4.26: Cài đặt phần mềm giám sát quá trình Qrtailab. Bảng 4.26: Cài đặt phần mềm giám sát quá trình Qrtailab.
Lệnh cd /opt/qrtailab
sudo qmake-qt4
sudo make
sudo make install
Mục đích Cài đặt công cụ giám sát các thông số của ứng dụng thời gian thực. Nó có thể thực hiện thay đổi các thuộc tính của đối tƣợng thời gian thực. Giao diện của chƣơng trình qrtailab:
57
Hình 4.4: Giao diện của phần mềm giám sát QRTAILAB.
4.2.3.7. Cài đặt môi trƣờng phát triển ứng dụng thời gian thực Matlab
Matlab đƣợc lƣu trữ trong file matu2k8b.iso có định dạng ISO (là định dạng file ảnh của đĩa DVD-ROM).
Bảng 4.27: Tạo đƣờng dẫn cho phép truy nhập vào file matu2k8b.iso.
Lệnh sudo mkdir /media/matlab_iso
sudo mount –o loop /path_to_iso_file/matu2k8b.iso
Mục đích Tạo thƣ mục để có thể truy nhập đƣợc vào file matu2k8b.iso. nhƣ một thƣ mục thông thƣờng để có thể thực hiện các file cài đặt bên trong matu2k8b.iso.
„path_to_iso_file‟ là đƣờng dẫn tới thƣ mục lƣu trữ file matu2k8b.iso.
Bảng 4.28: Cài đặt matlab.
Lệnh cd /media/matlab_iso (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
58
Mục đích Thực hiện chạy chƣơng trình cài đặt để tiến hành cài matlab.
Chƣơng trình cài đặt sẽ cho ra giao diện đồ họa để tiến hành cài đặt, thực hiện theo chỉ dẫn của chƣơng trình này để có thể cài matlab. Ở đây ta đặt đƣờng dẫn tới chƣơng trình matlab là: „/usr/local/matlabR2008b‟
Giao diện đồ hoạt cài đặt matlab:
Hình 4.5: Giao diện cài đặt phần mềm matlab.
Bảng 4.29: Tải mã nguồn của bản vá RTAI vào thƣ viện toolbox của matlab.
Lệnh sudo cp –r /usr/src/rtai/rtai-lab/matlab /usr/local/matlabR2008b
Mục đích Chuẩn bị mã nguồn của các module RTAI mà matlab hỗ trợ. Thêm các module RTAI vào matlab.
Biên dịch các thƣ việc để có thể thực hiện đƣợc matlab.
vào thƣ mục cài matlab: „cd /usr/local/matlabR2008b‟
chạy phầm mềm matlab: „sudo matlab‟
Cho file setup.m trong thƣ mục
/usr/local/matlabR2008b/rtw/c/rtai/setup.m thực hiện bằng công cụ thự thi dành cho file .m của matlab.
Sau khi biên dịch các thƣ viện cho các module RTAI tích hợp trong matlab. Trong thƣ viện toolbox của Simulink của thêm các module của RTAI nhƣ hình dƣới:
59
60
CHƢƠNG 5: ỨNG DỤNG HỆ ĐIỀU HÀNH THỜI GIAN THỰC TRONG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
5.1. Giới thiệu động cơ một chiều.
Động cơ một chiều (còn gọi là động cơ DC) thƣờng đƣợc sử dụng rộng rãi trong các hệ truyền động cần thay đổi tốc độ khởi động, hãm và đảo chiều. một số ứng dụng của động cơ một chiều nhƣ chuyền động cho xe điện, máy công cụ, máy vận chuyển, máy cán, máy nghiền (trong công nghiệp giấy) …
Luận văn này sẽ ứng dụng hệ điều hành thời gian thực để điều khiển động cơ điện một chiều kích từ động lập bằng sử dụng chuyển đổi Thyristor điều chỉnh điện áp phần ứng.
5.1.1. Nguyên lý làm việc.
Khi đặt lên dây quấn kích từ một điện áp kích từ Vf nào đó thì trong
dây quấn kích từ sẽ xuất hiện dòng kích từ if và do đó mạch từ của máy sẽ có từ
thông Φ. Tiếp đó đặt một giá trị điện áp Va lên mạch phần ứng thì trong dây quấn
phần ứng sẽ có một dòng điện ia chạy qua. Tƣơng tác giữa dòng điện phần ứng và từ
thông kích thích tạo thành mômen điện từ. Mômen điện từ này kéo cho phần ứng quay quanh trục.
Giá trị của mômen điện từ đƣợc tính nhƣ sau:
a kΦΦ = a ΦI n p = M m 2ππ . (5.1) Trong đó:
mM: Môm men điện từ của động cơ.
p: số đôi cực của động (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
n: số thanh dẫn phần ứng dƣới một cực từ.
c: số mạch nhánh song song của dây quấn phần ứng.