交流電動機是一個多變量、高階、強耦合的非線性系統(tǒng),不象直流電機那樣易于控制轉(zhuǎn)矩,采用矢量控制技術(shù)可解決傳統(tǒng)交流調(diào)速的難題,使交流電機可以按直流電機的控制規(guī)律來進行控制,而無傳感器矢量控制技術(shù)由于可以省去速度傳感器,使相應(yīng)的交流調(diào)速系統(tǒng)變得簡便、廉價和可靠,所以成為當前研究的熱點,本論文工作就是這方面的一個嘗試。 論文首先介紹了矢量控制技術(shù)的基本理論。對感應(yīng)電動機在三相靜止坐標系下強耦合和互感變參數(shù)的數(shù)學模型,通過坐標變換,導(dǎo)出感應(yīng)電機在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學模型,然后將同步坐標系按轉(zhuǎn)子磁場定向,實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)子磁鏈和轉(zhuǎn)矩的分別控制,從而可以按直流電機的控制規(guī)律來控制交流電機。 其次,論文基于同步軸系下的感應(yīng)電動機電壓磁鏈方程式,提出了一種感應(yīng)電動機按轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制方法,利用在同步軸系中T軸電流的誤差信號實現(xiàn)對電機速度的估算,這種速度估算方法結(jié)構(gòu)簡單,有一定的自適應(yīng)能力。同時在該無傳感器矢量控制系統(tǒng)中,由于采用了經(jīng)典的PI調(diào)節(jié)器,使得控制系統(tǒng)更為簡單易行。 論文利用MATLAB建立了該無傳感器矢量控制系統(tǒng)的仿真模型。為提高系統(tǒng)的適應(yīng)性和仿真結(jié)果的準確性,仿真模型采用了標么值系統(tǒng),并考慮了控制周期和采樣信號周期對仿真結(jié)果的影響。討論了離散控制引起的相位補償問題,使仿真結(jié)果更接近實際工程系統(tǒng)。 最后,通過仿真進一步驗證了本文提出的無傳感器矢量控制系統(tǒng)的正確性和可行性,也證明了速度估計模型對速度估計準確,且對參數(shù)的變化有較強的魯棒性。
標簽: 無傳感器 矢量控制系統(tǒng) 速度
上傳時間: 2013-06-02
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基于手姿態(tài)的人機交互是以實現(xiàn)自然的人機交互為研究目標,可提高計算機的可操作性,同時使計算機能夠完成更加復(fù)雜的任務(wù)。而基于ARM的嵌入式系統(tǒng)具有功耗低、體積小、集成度高等特點,嵌入式與具體應(yīng)用有機地結(jié)合在一起,具有較長的生命周期,能夠根據(jù)特定的需求對軟硬件進行合理剪裁。結(jié)合嵌入式技術(shù)的手姿態(tài)跟蹤設(shè)備能夠?qū)崟r的檢測出人機交互系統(tǒng)中人手的位置與角度等數(shù)據(jù),并將這些數(shù)據(jù)及時反饋給計算機虛擬系統(tǒng)來進行人機交互,提高跟蹤設(shè)備的可靠性和空間跟蹤精度。 通過對嵌入式開發(fā)過程以及對控制系統(tǒng)構(gòu)成的分析,確定了手姿態(tài)信號輸入方案及系統(tǒng)的軟硬件總體設(shè)計方案。通過對目前流行的眾多嵌入式處理器的研究、分析、比較選擇了S3C2440處理器作為系統(tǒng)開發(fā)硬件核心,詳細介紹了S3C2440的相關(guān)模塊的設(shè)計,包括存儲單元模塊、通信接口模塊、JATG接口電路。同時設(shè)計了系統(tǒng)的外圍電路像系統(tǒng)時鐘電路、電源電路、系統(tǒng)復(fù)位電路。 選擇更適合于ARM開發(fā)的Linux系統(tǒng)作為軟件開發(fā)平臺。實現(xiàn)了Linux系統(tǒng)向開發(fā)板的移植、Bootloader的啟動與編譯、設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā);根據(jù)手姿態(tài)信號輸入方案系統(tǒng)采用分模塊、分層次的方法設(shè)計了系統(tǒng)的應(yīng)用程序——串口通信程序及手姿態(tài)識別子程序。通過分析常用的手姿態(tài)識別算法,系統(tǒng)采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)時間規(guī)整與模板匹配相結(jié)合的動態(tài)手姿態(tài)識別算法。并依據(jù)相應(yīng)的軟硬件測試方法對系統(tǒng)進行了分模塊調(diào)試及系統(tǒng)的集成。
上傳時間: 2013-07-11
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我國是世界上設(shè)施農(nóng)業(yè)面積最大的國家,設(shè)施面積占世界總面積的70-80%。目前國內(nèi)設(shè)施溫室應(yīng)用的主要環(huán)境參數(shù)采控系統(tǒng)大多為進口產(chǎn)品,這些產(chǎn)品技術(shù)含量高,采控效果好,但相對價格較高,通常適用于現(xiàn)代化的大型或高檔連棟溫室。少數(shù)國產(chǎn)品牌無論技術(shù)水平還是采控效果均不甚理想,尤其缺少能夠適用于我國常見的中小型日光溫室的低成本智能采集控制裝置。本文基于國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)課題“設(shè)施農(nóng)業(yè)精準生產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)建與應(yīng)用”,對設(shè)施溫室環(huán)境和生物信息數(shù)據(jù)采集、傳輸、備份、調(diào)控問題進行了研究。 論文分析了目前國內(nèi)中小型日光溫室環(huán)境監(jiān)控需求,提出并實現(xiàn)了一套網(wǎng)絡(luò)型設(shè)施農(nóng)業(yè)日光溫室智能控制系統(tǒng)從硬件到軟件的完整方案。主要研究工作如下: (1) 開發(fā)了面向常用環(huán)境信息傳感器和生物信息傳感器的數(shù)據(jù)采集模塊,該數(shù)據(jù)采集模塊具有可定制、可擴展的特點。 (2) 開發(fā)了基于CF卡的數(shù)據(jù)備份及存儲模塊,為實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的大容量存儲和本地化自主控制提供了基礎(chǔ)。 (3) 構(gòu)建了傳感器數(shù)據(jù)的局域傳輸網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)絡(luò)接口,滿足了節(jié)點環(huán)境參數(shù)及視頻信息寬帶傳輸與溫室集中監(jiān)控的需要。 (4) 開發(fā)了面向中小型日光溫室的可擴展核心設(shè)備管理模塊,實現(xiàn)了在決策服務(wù)器支持下的環(huán)境參數(shù)本地自主調(diào)控。 (5) 移植了嵌入式操作系統(tǒng)、開發(fā)了設(shè)備驅(qū)動程序,使用戶可以靈活方便地調(diào)用板載設(shè)備進行系統(tǒng)的二次定制開發(fā)。 (6) 對系統(tǒng)軟件、硬件進行了模擬調(diào)試和現(xiàn)場實驗,驗證了系統(tǒng)在設(shè)施溫室環(huán)境采控中的各項功能。 論文結(jié)構(gòu)如下:首先分析了課題的研究背景、意義、研究現(xiàn)狀和相應(yīng)關(guān)鍵技術(shù);然后在溫室控制的需求分析上提出了智能控制系統(tǒng)的方案;接著給出了智能PAC系統(tǒng)子/主節(jié)點的硬件設(shè)計及實現(xiàn),給出了基于U-BOOT與uClinux的智能PAC系統(tǒng)軟件設(shè)計和驅(qū)動開發(fā);其次設(shè)計了實驗平臺對智能PAC系統(tǒng)進行仿真調(diào)試和現(xiàn)場實驗。論文最后展望了我國設(shè)施農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境監(jiān)控的發(fā)展。 現(xiàn)場實驗表明,該智能PAC系統(tǒng)解決了日光溫室環(huán)境和生物信息數(shù)據(jù)采集、傳輸、備份問題,并且具有可定制化、可編程、運行穩(wěn)定可靠的特點,達到了預(yù)期的設(shè)計要求。
標簽: ARM 設(shè)施農(nóng)業(yè) 網(wǎng)絡(luò) 可編程
上傳時間: 2013-04-24
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在信息化社會中,LED顯示屏作為一種信息的傳播媒體,在交通、天氣預(yù)報、廣告、通知、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)信息等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛,已經(jīng)成為城市信息現(xiàn)代化建設(shè)的標志。 本文介紹了LED顯示屏國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀,在分析LED顯示屏工作原理后,結(jié)合LED顯示屏控制系統(tǒng)及顯示驅(qū)動設(shè)備的具體要求,提出了使用嵌入式處理器LPC2124作為控制核心,使用挪威Nordic公司推出的單片射頻發(fā)射器nRF905傳送無線顯示信息的總體設(shè)計方案。由于LPC2124所具有的豐富的接口資源,使用其SPI口實現(xiàn)了和驅(qū)動芯片SD16726的串行傳輸,這在很大程度上簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),增加了系統(tǒng)的可靠性。單片收發(fā)芯片實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)顯示信息傳遞與更新,避免了使用基于中國移動通訊運營商的GSM/GPRS通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸,而帶來在信息更新時的額外開銷費用。在系統(tǒng)硬件設(shè)計中,給出了各功能模塊:包括電源、時鐘電路、存儲器的擴展、射頻模塊、LED掃描驅(qū)動模塊等的具體設(shè)計。最后,在系統(tǒng)軟件設(shè)計中,完成了對顯示屏數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收數(shù)據(jù)和對顯示屏進行顯示控制驅(qū)動程序設(shè)計,最終實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能。在設(shè)計過程中,通過做各種測試和試驗,驗證了基于ARM的無線LED顯示屏系統(tǒng)的設(shè)計是完全可行的,具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
上傳時間: 2013-06-07
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現(xiàn)場總線技術(shù)以其先進性、實用性、可靠性、開放性等優(yōu)點,已經(jīng)成為自動化技術(shù)發(fā)展的熱點。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)作為一種開放的、具可互操作性的、徹底分散的分布式控制系統(tǒng),已經(jīng)對傳統(tǒng)的PLC、集散控制系統(tǒng)形成了巨大的沖擊,具有廣闊的發(fā)展前景。 作為現(xiàn)場總線之一的CAN總線以其可靠性高、實時性好、價格低廉、容易實現(xiàn)等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比,基于CAN總線設(shè)計的工業(yè)控制系統(tǒng)可以減少系統(tǒng)控制的復(fù)雜性,降低成本,并能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和擴展性。 本論文針對某石材加工廠的具體應(yīng)用需求,在分析了CAN總線協(xié)議的基礎(chǔ)上,給出了工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的總體解決方案,主控節(jié)點硬件設(shè)計、軟件設(shè)計,人機界面設(shè)計,以及網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)模型及具體實現(xiàn)流程,完成的主要工作如下: 軟硬件平臺設(shè)計,基于ARM處理器LPC2378開發(fā)了工控網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點。設(shè)計了該節(jié)點的硬件電路,包括CAN總線接口電路、串行接口電路、AD、DA轉(zhuǎn)換隔離電路等。在硬件平臺上進行μC/OS-II操作系統(tǒng)移植,基于該操作系統(tǒng)編寫了各硬件模塊驅(qū)動程序,主要包括串行接口和CAN模塊的初始化、數(shù)據(jù)接收以及發(fā)送。 通訊設(shè)計,根據(jù)工業(yè)控制應(yīng)用的具體需求,設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)整體解決方案,包括網(wǎng)絡(luò)拓撲方案,通訊結(jié)構(gòu)等,基于CAN總線技術(shù)規(guī)范CAN2.0B自定義了CAN總線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層通信協(xié)議CAN08。 人機界面設(shè)計,基于威綸MT505設(shè)計了工控網(wǎng)絡(luò)的人機界面,編程實現(xiàn)人機界面與主控節(jié)點的Modbus通訊。
標簽: ARM 現(xiàn)場總線 控制系統(tǒng) 主控
上傳時間: 2013-07-09
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比例-積分-微分(PID)是過程控制中最常用的一種控制算法。算法簡單而且容易理解,應(yīng)用十分廣泛。但由于應(yīng)用領(lǐng)域的不同,功能上差別很大,系統(tǒng)的控制要求及關(guān)心的控制對象也不相同。數(shù)字PID控制比連續(xù)PID控制更為優(yōu)越,因為計算機程序的靈活性,很容易克服連續(xù)PID控制中存在的問題,經(jīng)修正而得到更完善的數(shù)字PID算法。本文以三相全控整流橋阻性負載為實際電路,控制主電路電壓,旨在提出一種智能數(shù)字PID控制系統(tǒng)的設(shè)計思路,并給出了詳細的硬件設(shè)計及初步軟件設(shè)計思路。 PID控制系統(tǒng)采用高性能、低功耗的ARM微處理器S3C44BO作為核心處理單元,內(nèi)部的10位ADC作為信號采集模塊,采用了矩陣鍵盤和640*480的液晶作為人機接口;串口作為通信模塊實現(xiàn)了上位機的監(jiān)控。采用芯片內(nèi)部自帶的PWM模塊,輸出16M Hz PWM信號并經(jīng)過一階低通濾波器得到0~5V的控制信號用于觸發(fā)主電路控制器,實現(xiàn)PID整定。 軟件方面,分析和研究了uC/OSⅡ的內(nèi)核源碼,實現(xiàn)了其在32位微處理器上的移植,作為管理各個子程序執(zhí)行的系統(tǒng)軟件。選用了圖形處理軟件uC/GUI用于完成LCD顯示及控制。PID算法采用了增量式數(shù)字PID算法,采用規(guī)一化算法進行參數(shù)選取。上位機部分采用了C#語言進行編寫。另外,采用了RTC(Real Time Clock)作為系統(tǒng)時鐘,可以實現(xiàn)系統(tǒng)的定時運行、定時模式切換等。在上位機上也可以方便的控制程序的執(zhí)行,實現(xiàn)遠程監(jiān)控。 在論文的最后詳細的介紹了智能PID控制系統(tǒng)在三相全控橋主電路中的具體應(yīng)用。總結(jié)了調(diào)試中遇到的問題,對今后工作中需要進一步改善和探索的地方進行了展望。
標簽: ARM PID 控制系統(tǒng)
上傳時間: 2013-08-01
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近年來,隨著電子技術(shù)的發(fā)展,消費電子產(chǎn)品(Consumer Electronics)已與計算機(Computer)、通信(Communication)兩項產(chǎn)品的技術(shù)結(jié)合在一起,成為目前所統(tǒng)稱的3C產(chǎn)品,并使家用電子電器產(chǎn)品步向智能家居的方向。但是目前大多數(shù)智能家居系統(tǒng)其控制器一般由8位或16位的單片機控制,其控制功能比較簡單,很難實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和無線傳輸,對于未來的智能家居系統(tǒng)的擴展性也比較有限。本文針對目前國內(nèi)智能家居系統(tǒng)的局限性,提出一種基于嵌入式處理器ARM平臺以及以太網(wǎng)和GPRS網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的智能家居系統(tǒng),它不僅能對小區(qū)內(nèi)住宅的安全狀況進行實時監(jiān)控,還能實現(xiàn)家用電器的遠程控制、“三表”(即水表、電表、燃氣表)的遠程抄送。同時該系統(tǒng)還提供了規(guī)范的串行通信接口,對于未來的系統(tǒng)的擴展提供了廣闊的空間。 本文首先詳細的介紹了ARM處理器及嵌入式操作系統(tǒng)uClinux的發(fā)展概況,接著討論了GPRS網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的工作原理,最后給出了智能家居控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。該智能家居系統(tǒng)的硬件主要包括ARM主控模塊的選型、報警I/O電路設(shè)計、以太網(wǎng)接口電路設(shè)計、圖像處理模塊電路和“三表”的串行口電路組成。軟件上主要包括uClinux在S3C4510上的移植、圖像采集與壓縮程序、以太網(wǎng)驅(qū)動及通訊程序、RS-485串行接口程序、GPRS網(wǎng)絡(luò)通信程序和報警I/O接口程序。 該系統(tǒng)主要部分包括小區(qū)內(nèi)住宅的安防監(jiān)控,GPRS無線智能家電的遠程控制和無線報警以及抄表的遠程傳送。利用當前較為成熟的GPRS技術(shù)和以太網(wǎng)實現(xiàn)對小區(qū)內(nèi)用戶進行集中安防監(jiān)控與管理,同時給出了系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)以及硬件原理框圖和軟件設(shè)計思路及主要程序。
標簽: ARM 智能家居控制系統(tǒng)
上傳時間: 2013-07-12
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自動開袋機是一種比較復(fù)雜的機電一體化縫紉機械,用于加工服裝口袋,與常規(guī)手動開裁縫制口袋相比,具有高效率、高品質(zhì)、高精度的優(yōu)勢,越來越受到服裝廠青睞。自動開袋機控制系統(tǒng)的研究可滿足市場對此的需求。 論文根據(jù)對自動開袋機的機械結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)、縫制過程及工藝實現(xiàn)進行分析,提出一種基于ARM9處理器S3C2410和嵌入式WinCE操作系統(tǒng)的控制方案,隨后進行了硬件設(shè)計、氣動控制系統(tǒng)設(shè)計以及軟件設(shè)計。系統(tǒng)的硬件電路部分,論文根據(jù)開袋機動作要求及處理器情況,進行了最小系統(tǒng)、電源模塊、串口接口、I/O擴展接口、液晶屏顯示接口等電路設(shè)計。氣動控制系統(tǒng)部分,論文進行了滿足動作要求的氣動元件選型以及系統(tǒng)氣動回路設(shè)計。系統(tǒng)的軟件設(shè)計部分,分析了系統(tǒng)啟動代碼的實現(xiàn)方法,對WinCE操作系統(tǒng)進行定制,并基于EVC開發(fā)出應(yīng)用程序(含用戶圖形界面)部分。論文最后,進行了系統(tǒng)調(diào)試工作,并對課題進行總結(jié)和展望。 論文設(shè)計的自動開袋機控制系統(tǒng)基于WinCE操作系統(tǒng),人機界面簡潔美觀,操作方便,機器功能比較完善,性能好。在研究過程中,對傳統(tǒng)的開袋機定位方式進行改進,軟件方面考慮到優(yōu)化性設(shè)計。
標簽: ARM 自動 控制系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間: 2013-04-24
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基于嵌入式技術(shù)的遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以達到動態(tài)、無死角的監(jiān)控目的,可以對一些特殊環(huán)境進行遠程監(jiān)視和控制,且不受濕度、溫度等條件的影響,廣泛應(yīng)用于軍事、交通、智能家居、醫(yī)療監(jiān)護等多個領(lǐng)域。可以解決傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)將圖像采集設(shè)備固定在一個地方而使監(jiān)控范圍有限,適用場合少等弊端。 本文設(shè)計了一款基于ARM和FPGA的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。首先在對遠程監(jiān)控系統(tǒng)功能分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計了以ARM為主控制器和FPGA為輔助控制器的硬件電路,采用ARM芯片控制圖像采集、速度采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)雀蓴_小的模塊,采用FPGA芯片控制電機驅(qū)動、舵機驅(qū)動、電池監(jiān)控等干擾大的模塊,大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性;其次設(shè)計了基于WinCE操作系統(tǒng)的圖像采集、GPIO、PWM、外中斷EINT-19的流接口驅(qū)動程序;同時設(shè)計了基于WinCE操作系統(tǒng)的圖像采集及壓縮、網(wǎng)絡(luò)通信、車模速度采集的應(yīng)用程序;FPGA內(nèi)部邏輯電路采用Verilog語言完成電源監(jiān)控、舵機控制、直流電機控制等功能。 本系統(tǒng)集圖像采集和壓縮、運動控制、網(wǎng)絡(luò)傳輸于一體。其圖像采集速度達30幀/秒,圖像分辨率達640x480,JPEG壓縮比達10:1,控制命令響應(yīng)時間為1s,網(wǎng)絡(luò)傳輸速率達10Mbps。其功能擴展容易,功耗低,體積小,抗干擾能力強,具有很好的市場前景。關(guān)鍵詞:winCE;S3C2440A;FPGA;遠程監(jiān)控;流接口驅(qū)動
標簽: FPGA ARM 遠程監(jiān)控 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間: 2013-04-24
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本文構(gòu)建一種基于微處理器的中、小功率光伏控制系統(tǒng)。從硬件、軟件方面完善系統(tǒng)對蓄電池充放電及其負載的管理和保護。系統(tǒng)采用了LCD、鍵盤和異步串行通信,加強了系統(tǒng)的實時監(jiān)控性和遠程管理,方便了對單個系統(tǒng)或
上傳時間: 2013-07-02
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