Έλεγχος κινητήρα

Συγχρονισμός & Χρονισμός
Οι πρώτες προτεραιότητες κάθε εφαρμογής σε πραγματικό χρόνο είναι ο σωστός χρονισμός, ο συγχρονισμός και η ντετερμινιστική απόκριση του συστήματος και πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή σε αυτές τις πτυχές κατά το σχεδιασμόέλεγχος κινητήραλογισμικό. Στην ουσία, η διαδικασία ακούγεται πολύ απλή: το σύστημα διαβάζει τις τιμές του αισθητήρα, επεξεργάζεται τον αλγόριθμο ελέγχου, παρακολουθεί την ασφάλεια του συστήματος και διαχειρίζεται το στάδιο εξόδου προσαρμόζοντας τον κύκλο λειτουργίας της εξόδου PWM.
Μικρά σφάλματα χρονισμού μπορεί να οδηγήσουν σε σοβαρά σφάλματα απόκρισης του συστήματος, ακανόνιστη λειτουργία και κακή απόδοση. Για να διασφαλιστεί ότι όλα λειτουργούν όπως αναμενόταν, είναι σημαντικό να παραμείνετε συγχρονισμένοι και να διασφαλίσετε τον ντετερμινισμό του συστήματος. Εδώ, θα ήθελα να τονίσω ότι έχουμε να κάνουμε με ένα «σύστημα σκληρού σε πραγματικό χρόνο» και η τήρηση αυστηρών προθεσμιών είναι απολύτως κρίσιμη.
Το λογισμικό ελεγκτή κινητήρα μπορεί να εφαρμοστεί ως λύση γυμνού μετάλλου χωρίς λειτουργικό σύστημα, χρησιμοποιώντας κατάλληλο RTOS (λειτουργικό σύστημα σε πραγματικό χρόνο) ή ως υβριδική λύση πολλαπλών πυρήνων, όπου ορισμένοι πυρήνες CPU λειτουργούν σε λειτουργία γυμνού μετάλλου ενώ άλλοι χρησιμοποιούν λειτουργικό σύστημα. Οι λύσεις γυμνού μετάλλου βασίζονται πάντα σε μια σχεδίαση που βασίζεται σε διακοπές, όπου οι διακοπές χειρίζονται κρίσιμες για το χρόνο εργασίες και διασφαλίζουν ότι όλα συμβαίνουν σε ακριβή χρονικά διαστήματα.
Είτε πρόκειται για γυμνό μέταλλο, RTOS ή υβριδική λύση, πρέπει να εκτελούνται ανάλυση χρονισμού, ιεράρχηση εργασιών και ανάλυση ασφαλείας για να διασφαλιστεί η αποτελεσματική και αξιόπιστη απόδοση του συστήματος.
Η ανάλυση χρονισμού διασφαλίζει ότι όλες οι εργασίες ολοκληρώνονται στην ώρα τους. Αυτό περιλαμβάνει την εξέταση του χρόνου εκτέλεσης στη χειρότερη περίπτωση για κάθε εργασία. Μερικές από τις κύριες κρίσιμες εργασίες στον έλεγχο κινητήρα περιλαμβάνουν τη λήψη δεδομένων αισθητήρα, την εκτέλεση αλγορίθμων ελέγχου μέσω παραγωγής σήματος PWM, την ανίχνευση και χειρισμό σφαλμάτων, τις λειτουργίες διακοπής έκτακτης ανάγκης και ασφάλειας, επικοινωνία σε πραγματικό χρόνο με άλλα στοιχεία του συστήματος και συγχρονισμό με εξωτερικά συστήματα.

Λειτουργικό σύστημα σε πραγματικό χρόνο (RTOS)
Η επιλογή του σωστού RTOS για την εφαρμογή ελέγχου κινητήρα είναι κρίσιμη για τη διασφάλιση υψηλής απόδοσης, αξιοπιστίας και ασφάλειας. Τα βασικά ζητήματα περιλαμβάνουν την απόδοση του RTOS σε πραγματικό χρόνο, την αποδοτικότητα των πόρων, συμπεριλαμβανομένου του αποτυπώματος μνήμης και της χρήσης της CPU, και την επεξεργασία προληπτικού προγραμματισμού βάσει προτεραιότητας. Οι αποτελεσματικές και γρήγορες διακοπές, καθώς και η αξιοπιστία και η στιβαρότητα του συστήματος, είναι επίσης βασικοί παράγοντες. Η υποστήριξη και η τεκμηρίωση προμηθευτών, η συμβατότητα με το υλικό και η διαθεσιμότητα εργαλείων ανάπτυξης (όπως IDE, προγράμματα εντοπισμού σφαλμάτων και αναλυτές) και οικοσυστημάτων (συμπεριλαμβανομένων βιβλιοθηκών και δειγμάτων κώδικα) διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο. Τέλος, θα πρέπει επίσης να ληφθούν υπόψη οι όροι αδειοδότησης και το κόστος του RTOS.
Λαμβάνοντας υπόψη τους διάφορους παράγοντες και τις ειδικές απαιτήσεις των εφαρμογών ελέγχου κινητήρα, το FreeRTOS, ένα δημοφιλές λειτουργικό σύστημα ανοιχτού κώδικα σε πραγματικό χρόνο, γνωστό για την αποτελεσματικότητα και την ευελιξία του, είναι μια εξαιρετική επιλογή. Αυτή η επιλογή είναι ιδιαίτερα επωφελής σε σενάρια όπου η σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας, η λειτουργική απόδοση, η ευελιξία του συστήματος, η αξιοπιστία και η ευρωστία, η ευκολία χρήσης, η εκτεταμένη υποστήριξη υλικού και η αποδοτικότητα των πόρων αποτελούν βασικά ζητήματα.