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

1、二十一世紀以來，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，開始逐步進入工業(yè)氣動領(lǐng)域。氣動現(xiàn)場對數(shù)據(jù)傳輸實時性有嚴格的技術(shù)指標，包括實時性要求方面的高通信速率和低通信時延，因此針對氣動控制需求研究并設(shè)計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，明確了課題的設(shè)計需求。通過無線通信技術(shù)現(xiàn)狀的文獻調(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)上進行了深入的研究，主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）通過網(wǎng)絡(luò)拓撲結(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)學仿真參考模型，通過MATLAB軟件對其進行仿真分析，進一步計

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

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