التحكم في المحرك

التزامن والتوقيت
تتمثل الأولويات الأولى لأي تطبيق يعمل في الوقت الحقيقي في التوقيت المناسب والتزامن واستجابة النظام الحتمية، ويجب إيلاء اهتمام خاص لهذه الجوانب عند التصميم.التحكم في المحركالبرمجيات. في جوهرها، تبدو العملية بسيطة للغاية: يقوم النظام بقراءة قيم المستشعرات، ومعالجة خوارزمية التحكم، ومراقبة سلامة النظام، وإدارة مرحلة الإخراج عن طريق ضبط دورة التشغيل لإخراج PWM.
قد تؤدي أخطاء التوقيت البسيطة إلى أخطاء جسيمة في استجابة النظام، وتشغيل غير منتظم، وأداء ضعيف. ولضمان عمل كل شيء كما هو متوقع، من الضروري الحفاظ على التزامن وضمان حتمية النظام. وهنا، أود التأكيد على أننا نتعامل مع نظام يعمل في الوقت الحقيقي، وأن الالتزام بالمواعيد النهائية الضيقة أمر بالغ الأهمية.
يمكن تنفيذ برنامج التحكم في المحرك كحلٍّ مباشر دون نظام تشغيل، أو باستخدام نظام تشغيل مناسب في الوقت الحقيقي (RTOS)، أو كحلٍّ هجين متعدد النوى، حيث تعمل بعض نوى المعالج في وضع التشغيل المباشر بينما تستخدم نوى أخرى نظام تشغيل. وتعتمد الحلول المباشرة دائمًا على تصميم قائم على المقاطعات، حيث تتولى المقاطعات معالجة المهام الحساسة للوقت وتضمن حدوث كل شيء في فترات زمنية دقيقة.
سواء كان الحل يعتمد على النظام الأساسي أو نظام التشغيل في الوقت الحقيقي أو حل هجين، يجب إجراء تحليل التوقيت وتحديد أولويات المهام وتحليل الأمان لضمان أداء النظام بكفاءة وموثوقية.
يضمن تحليل التوقيت إنجاز جميع المهام في الوقت المحدد، ويشمل ذلك مراعاة أسوأ سيناريو زمني لتنفيذ كل مهمة. تتضمن بعض المهام الرئيسية والحساسة في التحكم بالمحركات: جمع بيانات المستشعرات، وتنفيذ خوارزميات التحكم عبر توليد إشارات تعديل عرض النبضة (PWM)، واكتشاف الأعطال ومعالجتها، ووظائف التوقف الطارئ والسلامة، والتواصل الفوري مع مكونات النظام الأخرى، والمزامنة مع الأنظمة الخارجية.

نظام التشغيل في الوقت الحقيقي (RTOS)
يُعدّ اختيار نظام التشغيل المناسب في الوقت الحقيقي (RTOS) لتطبيق التحكم في المحركات أمرًا بالغ الأهمية لضمان الأداء العالي والموثوقية والسلامة. تشمل الاعتبارات الرئيسية أداء نظام التشغيل في الوقت الحقيقي، وكفاءة استخدام الموارد بما في ذلك حجم الذاكرة واستهلاك وحدة المعالجة المركزية، ومعالجة جدولة المهام الاستباقية القائمة على الأولويات. كما تُعدّ المقاطعات الفعّالة والسريعة، بالإضافة إلى موثوقية النظام وقوته، عوامل أساسية. ويلعب دعم المورّد والوثائق، والتوافق مع الأجهزة، وتوافر أدوات التطوير (مثل بيئات التطوير المتكاملة، وأدوات تصحيح الأخطاء، وأدوات التحليل) والأنظمة البيئية (بما في ذلك المكتبات ونماذج التعليمات البرمجية) دورًا هامًا. وأخيرًا، ينبغي أيضًا مراعاة شروط الترخيص وتكلفة نظام التشغيل.
بالنظر إلى العوامل المتعددة والمتطلبات الخاصة بتطبيقات التحكم في المحركات، يُعد نظام التشغيل FreeRTOS، وهو نظام تشغيل مفتوح المصدر شائع الاستخدام في الوقت الحقيقي، معروف بكفاءته وتعدد استخداماته، خيارًا ممتازًا. ويُعدّ هذا الخيار مفيدًا بشكل خاص في الحالات التي تُعتبر فيها فعالية التكلفة، وكفاءة التشغيل، ومرونة النظام، والموثوقية، والمتانة، وسهولة الاستخدام، ودعم الأجهزة الشامل، وكفاءة استخدام الموارد، من الاعتبارات الأساسية.