工業(yè)生產(chǎn)過程中，時(shí)滯對(duì)象普遍存在，同時(shí)也是較難控制的，尤其是大時(shí)滯對(duì)象的控制一直都是一個(gè)難題。而很多溫度控制系統(tǒng)都是屬于大時(shí)滯系統(tǒng)，常見的智能溫度控制器雖然在溫度控制的實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)了比較理想的控制效果，但它仍然屬于將參數(shù)整定與系統(tǒng)控制分開處理的離線整定方法，如果工況發(fā)生變化就必須重新調(diào)整參數(shù)。針對(duì)這一問題，為了實(shí)現(xiàn)時(shí)滯系統(tǒng)參數(shù)自整定的控制，本文將神經(jīng)網(wǎng)路控制、模糊控制和PID控制結(jié)合起來，設(shè)計(jì)了基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應(yīng)PID控制器。 首先，本論文分析了時(shí)滯系統(tǒng)的特點(diǎn)，討論了幾種時(shí)滯系統(tǒng)較為成熟的常規(guī)控制算法：微分先行控制算法、史密斯預(yù)估控制算法、大林控制算法，并深入研究了它們的控制性能；并且通過仿真對(duì)這三種控制方法在溫控系統(tǒng)中的控制性能進(jìn)行了比較。 其次，在分析PID參數(shù)自整定傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)方法，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制器。該控制器綜合了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和PID控制各自的長處，既具備了模糊控制簡單有效的控制作用以及較強(qiáng)的邏輯推理功能，也具備了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)也具備了傳統(tǒng)PID控制的廣泛適應(yīng)性。該方法不需要離線整定參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線自整定參數(shù)。仿真實(shí)驗(yàn)表明了該控制器對(duì)模型和環(huán)境都具有較好的適應(yīng)能力和較強(qiáng)的魯棒性。 最后將基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應(yīng)PID控制器應(yīng)用于貝加萊PID溫控裝置，能夠出色地實(shí)現(xiàn)參數(shù)的在線自整定。理論分析、系統(tǒng)仿真、實(shí)驗(yàn)結(jié)果都證實(shí)了這種控制策略能有效地減少系統(tǒng)超調(diào)量，并減少了調(diào)節(jié)時(shí)間，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和控制精度。
標(biāo)簽： 時(shí)滯系統(tǒng) 參數(shù) 自整定控制
上傳時(shí)間： 2013-07-05
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多電平逆變器在大容量、高壓場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。在多電平逆變器的多種控制策略中，空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)算法具有調(diào)制比大、能夠優(yōu)化輸出電壓波形、易于數(shù)字實(shí)現(xiàn)、母線電壓利用率高等優(yōu)點(diǎn)，成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。 本文首先對(duì)電力電子技術(shù)的發(fā)展前景和多電平逆變器控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了綜述。在分析兩電平逆變器工作原理的基礎(chǔ)上對(duì)三電平逆變器進(jìn)行了研究，綜合比較了三電平逆變電路三種典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)；介紹了二極管箝位型三電平逆變器，分析了二極管箝位型三電平逆變器相對(duì)于傳統(tǒng)兩電平逆變器的優(yōu)點(diǎn)，體現(xiàn)了課題研究的重要意義。其次，本文以中點(diǎn)箝位式三電平逆變器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，著重分析了三電平空間電壓矢量調(diào)制基本原理，提出了一種將最近的三個(gè)矢量合成參考矢量的空間矢量脈寬調(diào)制算法，給出大扇區(qū)和小三角形區(qū)域判斷規(guī)則以及合成參考電壓矢量的相應(yīng)輸出作用順序，并優(yōu)化了開關(guān)矢量的作用順序，利于實(shí)現(xiàn)對(duì)中點(diǎn)電壓的控制，使算法易于實(shí)現(xiàn)。再次，論文分析了三電平逆變器直流側(cè)電容電壓不平衡產(chǎn)生的原因，分析了大、中、小矢量對(duì)中點(diǎn)電位的影響，提出了能夠影響中點(diǎn)電位波動(dòng)的關(guān)鍵矢量，并通過分配成對(duì)小矢量的作用時(shí)間實(shí)現(xiàn)了對(duì)中點(diǎn)電位的控制。最后，采用MATLAB軟件對(duì)所推導(dǎo)的三電平逆變器SVPWM調(diào)制算法進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果證明了算法的可行性。
上傳時(shí)間： 2013-08-01
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隨著家用空調(diào)的普及應(yīng)用，空調(diào)已日漸成為耗能大戶。我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)多年來高速發(fā)展，正面臨能源日益緊張的問題，由于空調(diào)節(jié)能尚有空間，因此人們普遍關(guān)注空調(diào)節(jié)能技術(shù)。在家用空調(diào)的各種節(jié)能技術(shù)中，直流壓縮機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)是發(fā)展的主流方向。從驅(qū)動(dòng)方式上看，直流壓縮機(jī)可以采用方波控制或矢量控制。與方波控制相比，矢量控制的空調(diào)直流壓縮機(jī)具有噪聲低、振動(dòng)小、效率高等特點(diǎn)，更加符合節(jié)能和環(huán)保的發(fā)展方向。 本文主要研究了適用于空調(diào)壓縮機(jī)負(fù)載的無轉(zhuǎn)子位置傳感器永磁同步電機(jī)矢量控制方法。首先從電機(jī)的基本方程入手，詳細(xì)推導(dǎo)了永磁同步電機(jī)矢量控制的數(shù)學(xué)模型。詳細(xì)分析了各種電流控制策略特點(diǎn)，提出了采用適合直流壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的MTPA控制方式。 其次提出了具有凸極效應(yīng)的壓縮機(jī)永磁同步電機(jī)的一種簡化模型，得到了適用于IPMSM的滑模觀測(cè)器，解決了IPMSM在αβ坐標(biāo)系中應(yīng)用滑模觀測(cè)器困難的問題。針對(duì)壓縮機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)，采用全維狀態(tài)觀測(cè)器方法，實(shí)現(xiàn)IPMSM反電動(dòng)勢(shì)的觀測(cè)，根據(jù)反電動(dòng)勢(shì)計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了無傳感器矢量控制。本文詳細(xì)分析了全維狀態(tài)觀測(cè)器的極點(diǎn)配置方法，通過將四個(gè)極點(diǎn)配置在相同位置，簡輕了計(jì)算量，也便于實(shí)現(xiàn)。 第三，由于反電動(dòng)勢(shì)估算法在電機(jī)低轉(zhuǎn)速下不能正確估算轉(zhuǎn)子位置，無法正常閉環(huán)起動(dòng)，本文提出了一種簡單的用于直流壓縮機(jī)的起動(dòng)方法，實(shí)現(xiàn)了壓縮機(jī)的可靠起動(dòng)。同時(shí)在深入分析電機(jī)等效模型的基礎(chǔ)上，給出了一種簡單的電機(jī)參數(shù)測(cè)量方法，通過簡單測(cè)量和計(jì)算，得到系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無傳感器永磁同步電機(jī)矢量控制所需的電感、電阻及反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)。 最后通過MATLAB/Simulimk7.1仿真軟件對(duì)基于滑模觀測(cè)器和基于全維觀測(cè)器的永磁同步電機(jī)矢量控制方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，設(shè)計(jì)了以TMS320F2403數(shù)字信號(hào)處理器為控制核心的直流壓縮機(jī)矢量控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本文理論分析和所提方法的正確性，并已應(yīng)用于實(shí)際的直流壓縮機(jī)矢量控制系統(tǒng)。
標(biāo)簽： 空調(diào)壓縮機(jī) 無傳感器 方法研究
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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近年來在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域三電平中壓變頻器的開發(fā)研究得到了廣泛關(guān)注，三電平逆變器使得電壓型逆變器的大容量化、高性能化成為可能，研究和開發(fā)三電平逆變器，無論在技術(shù)上還是在實(shí)際應(yīng)用上都有十分重要的意義。 本文首先論述了三電平逆變器的原理，詳細(xì)分析了一種控制策略—空間電壓矢量法，給出PWM波的計(jì)算公式和開關(guān)動(dòng)作次序，并仿真出波形。 其次闡述了三電平逆變器的主電路構(gòu)成、功率器件MOSFET的驅(qū)動(dòng)技術(shù)和基于DSP2407A控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，并據(jù)此設(shè)計(jì)出了一套小容量三電平逆交器實(shí)驗(yàn)裝置。 最后介紹了三電平空間電壓矢量控制算法的實(shí)現(xiàn)和軟件設(shè)計(jì)，給出了實(shí)驗(yàn)裝置的運(yùn)行結(jié)果，并分析了設(shè)計(jì)中存在的問題。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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高壓變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)能效果顯著，多電平逆變器是其常用的一種電路拓?fù)湫问健Ｈ娖侥孀兤髂芙档凸β势骷蛪阂蟆⒔档椭C波含量，普遍地采用電壓空間矢量脈寬調(diào)制的控制策略。將DSP數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用于三電平逆變器不僅簡化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)性能，還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。 本文首先簡要介紹了三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略，并闡述了二極管箝位式三電平逆變器電路結(jié)構(gòu)和電壓空間矢量脈寬調(diào)制控制策略的實(shí)現(xiàn)方法。在此基礎(chǔ)上，通過對(duì)逆變器的工作過程分析，建立了逆變器的數(shù)學(xué)模型。并提出了一種能控制逆變器直流側(cè)電容中點(diǎn)電位平衡并且能降低開關(guān)損耗的電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法。 本文在綜述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種基于復(fù)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電壓空間矢量脈寬調(diào)制算法，充分利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的快速并行處理能力、學(xué)習(xí)能力，縮短了計(jì)算時(shí)間，降低了由控制延時(shí)引起的諧波成分。最后在MATIAB/Simulink環(huán)境下，結(jié)合ANN工具箱建立了仿真模型。仿真結(jié)果證明了基于復(fù)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的可行性。 本文進(jìn)行了三電平逆變器的主電路、開關(guān)器件驅(qū)動(dòng)電路、電流電壓檢測(cè)電路和保護(hù)電路等的設(shè)計(jì)。根據(jù)三電平逆變器主電路功率開關(guān)多，驅(qū)動(dòng)信號(hào)不能共地的特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)一種利用光耦隔離驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，降低電磁干擾，并在過流等異常情況下實(shí)時(shí)保護(hù)功率開關(guān)器件。最后以TMS320LF2407DSP為數(shù)字控制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了三電平逆變器的電壓空間矢量脈寬調(diào)制控制策略。
上傳時(shí)間： 2013-07-07
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MP3音樂是目前最為流行的音樂格式，因其音質(zhì)、復(fù)雜度與壓縮比的完美折中，占據(jù)著廣闊的市場(chǎng)，不僅在互聯(lián)網(wǎng)上廣為流傳，而且在便攜式設(shè)備領(lǐng)域深受人們喜愛。本文以MPEG-1的MP3音頻解碼器為研究對(duì)象，在實(shí)時(shí)性、面積等約束條件下，研究MP3解碼電路的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)FPGA原型芯片，研究MP3原型芯片的驗(yàn)證方法。 論文的主要貢獻(xiàn)如下： (1)使用算法融合方法合并MP3解碼過程的相關(guān)步驟，以減少緩沖區(qū)存儲(chǔ)單元的容量和訪存次數(shù)。如把重排序步驟融合到反量化模塊，可以減少一半的讀寫RAM操作；把IMDCT模塊內(nèi)部的三個(gè)算法步驟融合在一起進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以省去存儲(chǔ)中間計(jì)算結(jié)果的緩存區(qū)單元。 (2)反量化、立體聲處理等模塊中，采用流水線設(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)置寄存器把較長的組合邏輯路徑隔開，提高了電路的性能和可靠性；使用連續(xù)訪問公共緩存技術(shù)，合理規(guī)劃各計(jì)算子模塊的工作時(shí)序，將數(shù)據(jù)計(jì)算的時(shí)間隱藏在訪存過程中；充分利用頻率線的零值區(qū)特性，有效地減少數(shù)據(jù)計(jì)算量，加快了數(shù)據(jù)處理的速度。 (3)設(shè)計(jì)了MP3硬件解碼器的FPGA原型芯片。采用Verilog HDL硬件描述語言設(shè)計(jì)RTL級(jí)電路，完成功能仿真，以Altera公司Stratix II系列的EP2S180 FPGA開發(fā)板為平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)MP3解碼器的FPGA原型芯片。MP3硬件解碼器在Stratix II EP2S180器件內(nèi)的資源利用率約為5％，其中組合邏輯查找表ALUT為7189個(gè)，寄存器共有4024個(gè)，系統(tǒng)頻率可達(dá)69.6MHz，充分滿足了MP3解碼過程的實(shí)時(shí)性要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MP3音頻解碼FPGA原型芯片可正常播放聲音，解碼音質(zhì)良好。
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)可以為公路、鐵路、空中和海上的交通運(yùn)輸工具提供導(dǎo)航定位服務(wù)。它能夠軍民兩用，戰(zhàn)略作用與商業(yè)利益并舉。只要持有便攜式接收機(jī)，則無論身處陸地、海上還是空中，都能收到衛(wèi)星發(fā)出的特定信號(hào)。接收機(jī)選取至少四顆衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行分析，就能確定接收機(jī)持有者的位置。 GPS導(dǎo)航定位接收機(jī)的理論基礎(chǔ)即是擴(kuò)頻通信理論，擴(kuò)頻通信技術(shù)與常規(guī)的通信技術(shù)相比，具有低截獲率，強(qiáng)抗噪聲，抗干擾性，具有信息隱蔽和多址通信等特點(diǎn)，目前己從軍事領(lǐng)域向民用領(lǐng)域迅速發(fā)展，成為進(jìn)入信息時(shí)代的高新技術(shù)通信傳輸方式之一。擴(kuò)頻通信技術(shù)中，最常見的是直接序列擴(kuò)頻通信(DSSS)系統(tǒng)，本文所研究的就是這一類系統(tǒng)。 目前在衛(wèi)星信號(hào)的捕獲上一般使用兩種方法：順序捕獲方法(時(shí)域法，基于大規(guī)模并行相關(guān)器)和并行捕獲方法(頻域法，基于FFT)。本文在第二章分別分析了現(xiàn)有順序捕獲和并行捕獲技術(shù)的原理，并給出了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。 本文第三章對(duì)長碼的直接捕獲進(jìn)行了深入的研究，基于對(duì)國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)中長碼直捕方法的分析與對(duì)比，并且結(jié)合在實(shí)際過程中硬件資源需求的考慮，應(yīng)用了基于分段補(bǔ)零循環(huán)相關(guān)和FFT搜索頻偏的直捕方法。此方法大大減少了計(jì)算量，加快了信號(hào)捕獲的速度。本方法利用FFT實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)與本地長碼的并行相關(guān)，同時(shí)完成頻偏的搜索，將傳統(tǒng)的二維搜索轉(zhuǎn)換為并行的一維搜索，從而能快速實(shí)現(xiàn)長碼捕獲。 GPS信號(hào)十分微弱，靈敏度低，在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，GPS接收機(jī)會(huì)面臨各種人為的干擾。如何從復(fù)雜的干擾信號(hào)中實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS信號(hào)的捕獲，即抗干擾技術(shù)的研究，是GPS也是本文研究一個(gè)的方面。第四章即研究了GPS接收機(jī)干擾抑制算法，在強(qiáng)干擾環(huán)境下，需要借助信號(hào)處理技術(shù)在不增加信號(hào)帶寬的條件下提高系統(tǒng)的抗干擾能力，以保證后續(xù)捕獲跟蹤模塊有充足的處理增益。 本文在第五章給出了GPS接收機(jī)長碼捕獲以及干擾抑制的FPGA實(shí)現(xiàn)方案，并對(duì)各主要子模塊進(jìn)行了詳細(xì)地分析。基本型接收機(jī)中長碼捕獲采用頻域方法，選用Altera StratixⅡ EP2S180芯片實(shí)現(xiàn)；抗干擾型接收機(jī)中選用Xilinx xc4vlx100芯片。實(shí)現(xiàn)了各模塊的單獨(dú)測(cè)試和整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)，通過聯(lián)調(diào)驗(yàn)證，本文提出的長碼直接捕獲方法正確、可行。 本文提出的長碼直捕方法可以在不需要C/A碼輔助捕獲下完成對(duì)長碼的直接捕獲，可以應(yīng)用于GPS接收機(jī)，監(jiān)測(cè)站接收機(jī)的同步等，對(duì)我國自主研發(fā)導(dǎo)航定位接收機(jī)也有重大的現(xiàn)實(shí)及經(jīng)濟(jì)意義。
標(biāo)簽： FPGA 衛(wèi)星導(dǎo)航 接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-18
上傳用戶：wang5829
同步技術(shù)在許多通訊系統(tǒng)中都是至關(guān)重要的，而WCDMA作為第三代移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)之一，對(duì)其同步算法進(jìn)行研究是非常必要的。FPGA在許多硬件實(shí)現(xiàn)中充當(dāng)了很重要的角色，所以研究如何在FPGA上實(shí)現(xiàn)同步算法是非常具有實(shí)際意義的。 本文討論了三步小區(qū)搜索的算法，仿真了其性能，并且對(duì)如何進(jìn)行算法的FPGA移植展開了深入的討論。 本文對(duì)三步小區(qū)搜索的算法按照算法計(jì)算量和運(yùn)算速度的標(biāo)準(zhǔn)分別進(jìn)行了比較和討論，并以節(jié)省資源和運(yùn)行穩(wěn)定為前提進(jìn)行了FPGA移植。最終在主同步中提出了改進(jìn)型的PSC匹配濾波器算法，在FPGA上提出了采用指針型雙口RAM的實(shí)現(xiàn)方式；在輔同步中提出了改進(jìn)型PFHT算法并采用查表遍歷算法判決，在FPGA上提出了用綜合型邏輯方式來實(shí)現(xiàn)；在導(dǎo)頻同步中采用了移位寄存器式擾碼生成算法，并引入了計(jì)分制判決算法。 與以往的WCDMA同步的FPGA實(shí)現(xiàn)相比，本文提出的實(shí)現(xiàn)方案巧妙地利用了FPGA的并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)，在XILINX的V4芯片上只用了500個(gè)slice就完成了整個(gè)小區(qū)搜索，最大限度地節(jié)省了資源，為小區(qū)搜索在FPGA中的模塊小型化提供了途徑。
上傳時(shí)間： 2013-08-05
上傳用戶：leileiq
隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻圖像處理技術(shù)近年來得到極大的重視和長足的發(fā)展，其應(yīng)用范圍主要包括數(shù)字廣播、消費(fèi)類電子、視頻監(jiān)控、醫(yī)學(xué)成像及文檔影像處理等領(lǐng)域。當(dāng)前視頻圖像處理主要問題是當(dāng)處理的數(shù)據(jù)量很大時(shí)，處理速度慢，執(zhí)行效率低。而且視頻算法的軟件和硬件仿真和驗(yàn)證的靈活性低。 本論文首先根據(jù)視頻信號(hào)的處理過程和典型視頻圖像處理系統(tǒng)的構(gòu)成提出了基于FPGA的視頻圖像處理系統(tǒng)總體框圖；其次選擇視頻轉(zhuǎn)換芯片SAA7113，完成視頻圖像采集模塊的設(shè)計(jì)，主要分三步完成：1)配置視頻轉(zhuǎn)換芯片的工作模式，完成視頻轉(zhuǎn)化芯片SAA7113的初始化：2)通過分析輸出數(shù)據(jù)流的格式標(biāo)準(zhǔn)，來識(shí)別奇偶場(chǎng)信號(hào)、場(chǎng)消隱信號(hào)和有效行數(shù)據(jù)的開始和結(jié)束信號(hào)三種控制信號(hào)，并根據(jù)控制信號(hào)，用Verilog硬件描述語言編程實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的采集；3)分析SRAM的讀寫控制時(shí)序，采用兩塊SRAM完成圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。然后編寫軟件測(cè)試文件，在ISE Simulator仿真環(huán)境進(jìn)行程序測(cè)試與運(yùn)行，并分析仿真結(jié)果，驗(yàn)證了數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)的正確性；最后，對(duì)常用視頻圖像算法的MATLAB仿真，選擇適當(dāng)?shù)乃阕樱捎霉ぞ進(jìn)ATLAB、System Generator for DSP和ISE，利用模塊構(gòu)建方式，搭建視頻算法平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)圖像平滑濾波、銳化濾波算法，在Simulink中仿真并自動(dòng)生成硬件描述語言和網(wǎng)表，對(duì)資源的消耗做簡要分析。 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)是采用新的開發(fā)環(huán)境System Generator for DSP實(shí)現(xiàn)視頻圖像算法。這種開發(fā)視頻圖像算法的方式靈活性強(qiáng)、設(shè)計(jì)周期短、驗(yàn)證方便、是視頻圖像處理發(fā)展的必然趨勢(shì)。
標(biāo)簽： FPGA 視頻圖像 處理系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-20
上傳用戶：fudong911
目前，數(shù)字信號(hào)處理廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、聲納、語音與圖像處理等領(lǐng)域，信號(hào)處理算法理論己趨于成熟，但其具體硬件實(shí)現(xiàn)方法卻值得探討。FPGA是近年來廣泛應(yīng)用的超大規(guī)模、超高速的可編程邏輯器件，由于其具有高集成度、高速、可編程等優(yōu)點(diǎn)，大大推動(dòng)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的單片化、自動(dòng)化，縮短了單片數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期、提高了設(shè)計(jì)的靈活性和可靠性，在超高速信號(hào)處理和實(shí)時(shí)測(cè)控方面有非常廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)FPGA的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)進(jìn)行研究，基于FPGA在數(shù)據(jù)采樣控制和信號(hào)處理方面的高性能和單片系統(tǒng)發(fā)展的新熱點(diǎn)，把FPGA作為整個(gè)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的控制核心。主要研究內(nèi)容如下： FPGA的單片系統(tǒng)研究。針對(duì)數(shù)據(jù)采集與處理，對(duì)FPGA進(jìn)行選型，設(shè)計(jì)了基于FPGA的單片系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。把整個(gè)控制系統(tǒng)分為三個(gè)部分：多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲(chǔ)控制模塊。 多通道采樣控制模塊的設(shè)計(jì)。利用4片AD7506和一片AD7862對(duì)64路模擬量進(jìn)行周期采樣，分別設(shè)計(jì)了通道選擇控制模塊和A/D轉(zhuǎn)換控制模塊，并進(jìn)行了仿真，完成了基于FPGA的多通道采樣控制。 數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計(jì)。FFT算法在數(shù)字信號(hào)處理中占有重要的地位，因此本文研究了FFT的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，提出了用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT的一種設(shè)計(jì)思想，給出了總體實(shí)現(xiàn)框圖。分別設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器，碟形運(yùn)算單元，存儲(chǔ)器，控制器，并分別進(jìn)行了仿真。重點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了FFT算法中的蝶形處理單元，采用了一種高效乘法器算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了蝶形處理單元中的旋轉(zhuǎn)因子乘法器，從而提高了蝶形處理器的運(yùn)算速度，降低了運(yùn)算復(fù)雜度。理論分析和仿真結(jié)果表明，狀態(tài)機(jī)控制器成功地對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了有序、協(xié)調(diào)的控制。 存儲(chǔ)控制模塊的設(shè)計(jì)。利用閃存芯片K9K1G08UOA對(duì)采集處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，設(shè)計(jì)了FPGA與閃存的硬件連接，設(shè)計(jì)了存儲(chǔ)控制模塊。 本文對(duì)FFT算法的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，結(jié)合單片系統(tǒng)的特點(diǎn)，把整個(gè)系統(tǒng)分為多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲(chǔ)控制模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。設(shè)計(jì)采用VHDL編寫程序的源代碼。仿真測(cè)試結(jié)果表明，此FPGA單片系統(tǒng)可完成對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)的高速采集與處理。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)據(jù)采集 處理技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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