隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)向大容量、高電壓方向發(fā)展，廣泛用于大型發(fā)電機組測量和保護用的大電流互感器的研制就變得很緊迫。考慮到大電流互感器具有大電流、強電磁干擾和多相運行等特點，在設(shè)計大電流互感器時，必須采取有效的屏蔽措施，屏蔽來自鄰相的雜散磁通。傳統(tǒng)的屏蔽方案是采用金屬屏蔽罩，盡管有效，但設(shè)備笨重。本文中，作者對有外層屏蔽繞組的大電流互感器進行了各種研究。 大電流互感器采用繞組屏蔽方式后，如何優(yōu)化設(shè)計屏蔽繞組，使屏蔽繞組能夠充分有效地屏蔽雜散磁通對環(huán)形鐵心的影響呢?針對上述的問題，本文作者主要完成如下幾個方面的工作： 1、首先對國內(nèi)外大電流互感器的發(fā)展與研究現(xiàn)狀進行了敘述，并成功設(shè)計了15000/5A大電流互感器。 2、對精典的電磁場理論和場路耦合法的數(shù)學(xué)理論進行了深入的研究，建立了大電流互感器的三維場路耦合有限元分析的數(shù)學(xué)模型和仿真模型。應(yīng)用有限元軟件ANSYS建立三維有限元仿真模型和基于場路耦合原理的外部耦合電路。 3、理論分析了雜散磁通對電流互感器鐵心的影響；重點分析了繞組屏蔽雜散磁通理論；通過等值電流法，得到無論三相還是多相電流互感器條件下，中間相的電流互感器所受到的雜散磁通是最為嚴重的，為大電流互感器的有效保護提供了科學(xué)依據(jù)。 4、為了得到最優(yōu)化屏蔽繞組，對屏蔽繞組的匝數(shù)采用離散化替代連續(xù)性，再考慮屏蔽繞組在環(huán)形鐵心上的位置，共提出了多種優(yōu)化方案；根據(jù)三維場路耦合有限元分析模型，精確計算出屏蔽繞組中的電流、電流分布、環(huán)形鐵心中的磁感應(yīng)強度分布和外層繞組的局部最高溫升，通過比較多種計算結(jié)果，得到大電流互感器屏蔽繞組的最優(yōu)化方案。 5、最后建立了大電流互感器的等效磁勢法和降流回路法兩種試驗方案模型，通過比較試驗方案仿真計算結(jié)果和出廠試驗結(jié)果，證明了仿真計算結(jié)果是正確的，可靠的。 通過對屏蔽繞組進行優(yōu)化設(shè)計后，有效地削弱了雜散磁通，使得大電流互感器輕型化、小型化，節(jié)約了大量的銅材料，使得其運輸更加方便。
標簽： 大電流 互感器 繞組 應(yīng)用研究
上傳時間： 2013-04-24
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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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旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機是測定材料機械性能的基本設(shè)備之一，應(yīng)用范圍廣泛。隨著試驗機技術(shù)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展，舊有的試驗機測控系統(tǒng)已逐漸不能適應(yīng)廣大用戶的測試需求，迫切要求新一代試驗機測控系統(tǒng)向數(shù)字化、智能化、集成化方面邁進。 本課題研究的主要任務(wù)是在分析和總結(jié)國內(nèi)外同類試驗機測控系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，吸收先進的微電子技術(shù)和試驗機控制技術(shù)，開發(fā)一套新型的基于ARM微處理器的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機測控系統(tǒng)。論文圍繞這個任務(wù)，主要進行了如下幾個方面的研究工作： 1.分析旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機的系統(tǒng)工作原理與測量參數(shù)，制定試驗機測控系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，并對測控系統(tǒng)中ARM主控制器要實現(xiàn)的功能進行具體分析。 2.依照總體方案，設(shè)計出以32位ARM微處理器LPC2210為核心的主控制器，對系統(tǒng)測量模塊、驅(qū)動模塊及外圍電路進行了電路設(shè)計；分析系統(tǒng)交流驅(qū)動單元的工作原理，并對ARM實現(xiàn)系統(tǒng)交流電機的調(diào)速控制作出具體闡述。 3.針對系統(tǒng)交流電機的調(diào)速控制，在建立交流系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，采用一種基于現(xiàn)代控制理論的矢量控制算法并附以PID控制策略來實現(xiàn)無級精度調(diào)速。 4.移植實時嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ至LPC2210，編寫啟動代碼和主任務(wù)程序，對各任務(wù)模塊設(shè)計用戶應(yīng)用程序，并對上位機的軟件系統(tǒng)設(shè)計進行結(jié)構(gòu)規(guī)劃。 5.對基于ARM的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機測控系統(tǒng)進行軟硬件調(diào)試，并完成部分試驗。
標簽： ARM 旋轉(zhuǎn) 試驗機 測控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-06
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瞬變電磁法作為一種重要的地球物理探測方法，由于它在時間和空間上的可分性，使得這種方法簡單易行，信息豐富，精度較高，低成本，見效快，從而在礦藏勘探、鉆井和海洋勘探等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著接收儀器的數(shù)字化和智能化，發(fā)射功率的增大，數(shù)字模型計算正反演的應(yīng)用，解釋水平的提高，瞬變電磁法可解決的地質(zhì)問題不斷擴大，幾乎涉及了物探工作的各個領(lǐng)域：礦產(chǎn)勘探，構(gòu)造探測，水文與工程、地質(zhì)調(diào)查，環(huán)境調(diào)查與監(jiān)測以及考古等。近年來，在找水、市政工程、土壤鹽堿化和污染調(diào)查、淺層石油構(gòu)造填圖，以及礦井突水預(yù)測等領(lǐng)域都取得了良好效果。 瞬變電磁法探測系統(tǒng)包括發(fā)射機和接收機兩部分。接收機用作在噪聲中提取由發(fā)射機發(fā)射的一次場信號在地下導(dǎo)體中感應(yīng)出的二次場信息，其信息反映了地下導(dǎo)體的電阻率差異，通過對該信息數(shù)據(jù)的處理了解探測目標的特性從而達到探測的目的。 瞬變電磁信號具有早期信號幅度大、衰減快，而中晚期信號幅度小、衰減慢的大動態(tài)范圍的特點。因此，必須設(shè)計出能適應(yīng)這種瞬時變化快、動態(tài)范圍大數(shù)據(jù)信號要求的高性能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。同時，瞬變電磁探測系統(tǒng)的工作環(huán)境大都是在野外，因此，為適應(yīng)野外工作的需要，數(shù)據(jù)采集卡尤其要有較低的功耗。 本論文在總結(jié)其他數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上，提高采樣速率和采樣精度、采用分段放大技術(shù)避免放大飽和和實現(xiàn)對小信號的有效識別、改用ARM作為核心處理器實現(xiàn)對接收機的有效控制、改進USB2.0的實際傳輸速度、改用自適應(yīng)濾波法等噪聲抑制方法組合實現(xiàn)抗干擾和噪聲濾除設(shè)計，成功設(shè)計和實現(xiàn)了一套基于ARM和USB2.0的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有高性能，低功耗，抗干擾能力強，低成本的特點，已成功應(yīng)用于瞬變電磁探測實踐，并取得良好效果，極大的滿足了瞬變電磁探測系統(tǒng)的需要。同時，該系統(tǒng)對于其他數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計具有一定的借鑒意義。
上傳時間： 2013-06-21
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課題分析了目前國內(nèi)外減搖鰭控制技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀，重點講述了基于ARM處理器的減搖鰭控制器的功能設(shè)計與實現(xiàn)方案。 減搖鰭是一種由微機控制的自動化程度很高的船舶減搖裝置。減搖鰭控制系統(tǒng)根據(jù)人為輸入的信號和來自鰭本身的反饋信號，及時輸出不同的控制指令，控制鰭轉(zhuǎn)動到期望的角度，達到減小船舶橫搖的目的。但目前大多數(shù)的減搖鰭控制器使用單片機作為主處理器或者以工控機為基礎(chǔ)開發(fā)而來的，前者集成度不高，穩(wěn)定性也不好，而后者成本較高。因此，課題設(shè)計了一款新型的基于ARM嵌入式處理器的嵌入式減搖鰭控制器，解決了上述問題。 該系統(tǒng)主要由硬件平臺和軟件平臺兩部分組成。硬件平臺主要包括基于飛利浦公司的LPC2290的控制器核心電路和輔助實現(xiàn)控制的驅(qū)動電路；軟件平臺主要是基于ARM的軟件，包括啟動代碼和應(yīng)用程序；為實現(xiàn)系統(tǒng)的可靠運行，同時也采取了一些保證系統(tǒng)可靠性的措施。 目前，減搖鰭系統(tǒng)大多采用基于力矩對抗原理的PID控制器。由于船舶橫搖運動的非線性、復(fù)雜性、時變性以及海況的不確定性，經(jīng)典PID控制很難獲得令人滿意的控制效果。因此，如何實現(xiàn)PID參數(shù)的自整定就顯得猶為重要。模糊控制事先不需要獲知對象的精確數(shù)學(xué)模型，而是基于人類的思維以及經(jīng)驗，用語言規(guī)則描述控制過程，并根據(jù)規(guī)則去調(diào)整控制算法或控制參數(shù)。本論文將模糊控制與PID控制相結(jié)合，實現(xiàn)了無須精確的對象模型，只須將操作人員和專家長期實踐積累的經(jīng)驗知識用控制規(guī)則模型化，然后用模糊推理在線辨識對象特征參數(shù)，實時改變控制策略，便可對PID參數(shù)實現(xiàn)最佳調(diào)整。 研究結(jié)果表明：采用該控制手段能較好的滿足設(shè)計要求，開發(fā)的嵌入式減搖鰭控制系統(tǒng)具有設(shè)計合理、集成度高、性價比高、性能優(yōu)越、抗干擾能力強、穩(wěn)定性好、實時性高等優(yōu)點。同時能夠適應(yīng)減搖鰭控制系統(tǒng)智能化的發(fā)展趨勢，所以該減搖鰭控制器具有很好的使用價值及意義。
上傳時間： 2013-06-06
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在當前的電子信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的后PC時代，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地滲透到科學(xué)研究、工程設(shè)計、軍事技術(shù)、商業(yè)文化藝術(shù)、娛樂業(yè)以及人們?nèi)粘Ｉ钪械姆椒矫婷妗Ｅc此同時，PDA因其小巧，功能強大，日益受到人們的青睞。因此，對嵌入式Linux的PDA研究具有非常重要的意義。 本文的研究主要是基于ARM和Linux的PDA軟硬件平臺的開發(fā)。硬件平臺的內(nèi)核模塊采用ARM920T核的S3C2410X嵌入式處理器，外部包含64M的SDRAM和64M的NAND Flash，硬件平臺還集成了液晶、觸摸屏等人機接口和嵌入式GPS模塊，同時提供了USB主機、SD卡擴展接口。該平臺技術(shù)先進，結(jié)構(gòu)合理，功能較完備，整體性、可擴充性強，還可以作為其他嵌入式系統(tǒng)硬件開發(fā)的良好平臺和有益借鑒。 在此硬件平臺的基礎(chǔ)上，本文深入探討和解決了Linux操作系統(tǒng)和嵌入式圖形用戶接口移植過程中所面臨的任務(wù)和難題。論文首先研究了硬件平臺下引導(dǎo)Linux啟動的Bootloader的設(shè)計方法和實現(xiàn)過程。然后，給出了Linux2.4內(nèi)核和YAFFS文件系統(tǒng)的啟動分析和移植到硬件平臺的整個過程。并且，在Linux內(nèi)核驅(qū)動模型的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了LCD幀緩沖顯示設(shè)備Framebuffer、觸摸屏、USB驅(qū)動程序的開發(fā)。最后，實現(xiàn)了圖形化用戶接口Qt/E在嵌入式Linux平臺上的移植。通過Linux操作系統(tǒng)和圖形化用戶接口Qt/E等軟件平臺的實現(xiàn)，為PDA平臺提供了良好的圖形化操作系統(tǒng)支持，從而大大減少了PDA產(chǎn)品的開發(fā)難度和開發(fā)周期。 另外，在開發(fā)實現(xiàn)的PDA軟硬件平臺的基礎(chǔ)上給出了—個地圖的顯示以及實現(xiàn)放大、縮小等功能的程序，為綜合應(yīng)用了PDA平臺軟硬件資源提供了—個有用的實例。
上傳時間： 2013-04-24
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直流電動機由于具有良好的調(diào)速特性，寬廣的調(diào)速范圍，在某些要求調(diào)速的地方，特別是對調(diào)速性能指標要求較高的場合，如軋鋼機、龍門刨床、高精度機床、電動汽車等中，得到了廣泛地應(yīng)用。國外這類調(diào)速系統(tǒng)的價格高，而國內(nèi)的同類產(chǎn)品性能指標不夠穩(wěn)定，因此設(shè)計一個性能價格比較高的直流調(diào)速系統(tǒng)，對工業(yè)生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實意義。 本文采用ARM S3C2410為控制芯片，以模糊PID為智能控制方法，設(shè)計了基于實時嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的直流電機調(diào)速系統(tǒng)。首先對模糊控制及嵌入式系統(tǒng)作了簡單介紹，構(gòu)建了模糊PID控制的直流電機調(diào)速系統(tǒng)模型，并在MATLAB環(huán)境下，對設(shè)計模型進行了仿真，在仿真的基礎(chǔ)上設(shè)計了控制系統(tǒng)硬、軟件，主要包括MOSFET驅(qū)動、光電隔離、鍵盤顯示、轉(zhuǎn)速測量、H橋可逆控制部分等，并將嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ移植到該系統(tǒng)中，實現(xiàn)了對直流電機的良好調(diào)速性能。 控制系統(tǒng)硬件實現(xiàn)模塊化設(shè)計，線路簡單，可靠性高。軟件設(shè)計采用可讀性強的C語言，自底層向上層的原則設(shè)計，程序邏輯性強、易于修改維護。以ARM為核心的控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強，性價比高。仿真和試驗表明：基于模糊PID智能控制的直流電機調(diào)速方法是可行的，有很好的應(yīng)用前景。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著新的控制算法的應(yīng)用和電子技術(shù)的發(fā)展，移動機器人正朝著高速度、高精度、開放化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，對控制系統(tǒng)也提出了更高的要求。移動機器人要實現(xiàn)高速度、高精度的位置控制和軌跡跟蹤，必須依賴先進的控制策略和優(yōu)良的運動控制系統(tǒng)。 導(dǎo)航是移動機器人最具挑戰(zhàn)性的能力之一，機器人感知、定位、認知及運動控制的性能是決定導(dǎo)航成功的關(guān)鍵因素。根據(jù)課題“仿生導(dǎo)航系統(tǒng)”的要求，本文選擇“主控制器+運動控制器+英特網(wǎng)遠程無線監(jiān)控”結(jié)構(gòu)進行導(dǎo)航移動機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計。首先分析導(dǎo)航移動機器人體系結(jié)構(gòu)，建立機器人運動學(xué)模型，最后詳細闡述控制系統(tǒng)的全部開發(fā)過程，包括控制系統(tǒng)需求分析、總體設(shè)計、功能模塊的劃分及軟硬件的設(shè)計與實現(xiàn)，并對無線通信及英特網(wǎng)通訊做了一些基礎(chǔ)研究，開發(fā)了無線通訊模塊軟件和上位機軟件。 在控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計方面，主要包括基于 LPC2138 的主控制單元、基于HCTL-1100 的運動控制單元、基于 6N137 的光電隔離單元、基于 LMD18200 的功率放大單元、傳感器接口單元及上位機無線通訊單元的電路設(shè)計。軟件方面，在μC/OS-Ⅱ?qū)崟r操作系統(tǒng)的多任務(wù)環(huán)境下，利用其任務(wù)調(diào)度功能，合理地協(xié)調(diào)和組織了控制系統(tǒng)的各項硬件資源，提高了整個系統(tǒng)的實時性和可靠性。上位機采用的無線通訊、Internet 通訊以及可視化監(jiān)控程序界面，讓用戶可以方便直觀地遠程觀察和控制機器人。 該控制系統(tǒng)的研制為仿生傳感器性能測試提供了一個良好的實驗平臺，經(jīng)過實驗，驗證了系統(tǒng)的可行性，系統(tǒng)的各項功能及控制精度滿足設(shè)計要求。
上傳時間： 2013-05-22
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開關(guān)磁阻電機是電機技術(shù)與現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微機控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，既具有結(jié)構(gòu)簡單堅固、成本低、容錯能力強，耐高溫等優(yōu)點，又在高度發(fā)展的電力電子和微機控制技術(shù)的支持下獲得了良好的可控性能，目前己經(jīng)在多個工業(yè)部門得到應(yīng)用。因此，開關(guān)磁阻電機在驅(qū)動調(diào)速領(lǐng)域有著良好的發(fā)展前景。本論文在對前人成果的廣泛了解和研究基礎(chǔ)上，以philip公司生產(chǎn)的LPC2101為主控芯片，充分利用其高速運算能力和面向電機控制的高效控制能力，設(shè)計并制作了SRM控制器與系統(tǒng)軟件。本文以開關(guān)磁阻電機的調(diào)速控制策略及其控制實現(xiàn)方法為主要研究內(nèi)容，對開關(guān)磁阻電機的數(shù)學(xué)模型、功率變換器技術(shù)、控制策略、控制方案的實現(xiàn)進行了全面深入的研究。 全文的研究工作分為五個部分，第一部分介紹了開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成及基本工作原理，綜述了開關(guān)磁阻電機的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、特點及研究動向，總結(jié)了開關(guān)磁阻電機系統(tǒng)存在的技術(shù)問題，提出了本文的研究目的和主要研究內(nèi)容。 第二部分引用并討論了SR電動機的基本數(shù)學(xué)模型和準線性數(shù)學(xué)模型，然后基于此重點分析了與電動機運行特性密切相關(guān)的相電流波形與轉(zhuǎn)子角位移的函數(shù)關(guān)系，最后根據(jù)課題所關(guān)心的控制系統(tǒng)設(shè)計，在理論分析的基礎(chǔ)上提出了SR電動機控制方案并進行了原理性分析，對SR電動機各個運行階段的特點進行分析并初步提出控制方案。 第三部分對SR電動機調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計進行了詳細說明，主要包括以LPC2101為核心的控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計，根據(jù)SR電機的控制特點，盡可能地開發(fā)了LPC2101的硬件資源和軟件資源，使控制系統(tǒng)具有很高的控制精度和靈活性，然后對功率變換器進行了設(shè)計和制作，分析了各種主電路形式的優(yōu)缺點，采用了新型IGBT功率管作為主開關(guān)元器件，使功率變換器結(jié)構(gòu)得到簡化，設(shè)計了IGBT的功率驅(qū)動電路，并專門設(shè)計了電壓鉗位電路和諸如過壓、過流保護等保護單元，保證了整個系統(tǒng)安全可靠地運行，然后分析了SR電動機控制系統(tǒng)位置傳感器檢測電路設(shè)計、電流及電壓斬波電路設(shè)計、電流檢測及保護電路設(shè)計等。 第四部分主要介紹了系統(tǒng)的總體控制思想，分析了各個運行階段的控制策略，對控制策略的軟件實現(xiàn)進行了設(shè)計，并給出了軟件實現(xiàn)的具體流程圖，直觀地體現(xiàn)了軟件編程思想。最后，對系統(tǒng)進行了實驗研究及分析。目前，該控制系統(tǒng)已調(diào)試完畢，基本實現(xiàn)預(yù)期功能。 本文對以ARM為控制核心的開關(guān)磁阻電動機控制系統(tǒng)進行了研究，得出了基于有位置傳感器檢測的控制方案。針對SR電機的控制特點，充分利用了ARM的硬件資源，采用PID數(shù)字調(diào)節(jié)，發(fā)出相通斷信號和PWM信號，并和電流、電壓等保護信號相結(jié)合，實現(xiàn)對主功率元件的通斷控制。并且設(shè)計了相應(yīng)的外圍硬件檢測、保護、控制及人機接口電路，使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高；系統(tǒng)的控制軟件設(shè)計，采用模塊化的程序設(shè)計方法，增強了系統(tǒng)的可讀性及可維護性，實現(xiàn)了一種電壓斬波和電流斬波控制相結(jié)合的控制方式;結(jié)合系統(tǒng)的硬件設(shè)計，開發(fā)了相應(yīng)的軟件模塊，使系統(tǒng)具有完善的保護和控制性能。 本系統(tǒng)經(jīng)過試驗，調(diào)速范圍可達100～2000轉(zhuǎn)/分，效率較高，性能優(yōu)良，驗證了控制思想和控制方法的正確性。
標簽： ARM 開關(guān)磁阻 電機驅(qū)動 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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嵌入式人臉識別系統(tǒng)建立在嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式硬件系統(tǒng)平臺之上,具有起點高、概念新、實用性強等特點。它涉及嵌入式硬件設(shè)計、嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)、人臉識別算法等領(lǐng)域的研究；嵌入式人臉識別系統(tǒng)攜帶方便、安裝快捷、機動性強,可廣泛應(yīng)用于各類門禁系統(tǒng)、戶外機動布控的實時監(jiān)測等特殊場合,因此對嵌入式人臉識別的研究工作具有突出的理論意義和廣泛的應(yīng)用前景。 本文是上海市經(jīng)委創(chuàng)新研究項目《射頻識別RFID系統(tǒng)-自動識別和記錄人群的身份》(編號：04-11-2)與上海市科委AM基金項目《基于ARM和RFID芯片的自組織安全監(jiān)控系統(tǒng)的研制》(編號：0512)的主要研究內(nèi)容之一。論文從構(gòu)建自動人臉識別系統(tǒng)所需解決的若干關(guān)鍵問題入手,重點探討了基于嵌入式ARM微處理器的實時人臉檢測、關(guān)鍵特征定位、高效的人臉特征描述、魯棒的人臉識別分類器及自動人臉識別系統(tǒng)設(shè)計等問題的研究。論文的主要工作和創(chuàng)新點表現(xiàn)在以下方面： 1實現(xiàn)了結(jié)合膚色校驗的Haar特征級聯(lián)分類器嵌入式實時人臉檢測,提出了基于人臉約束的人眼Haar特征RSVM級聯(lián)分類器人眼檢測算法和基于遮罩掩磨與橢圓擬合的瞳孔定位算法。 復(fù)雜背景中的人臉檢測是自動人臉識別系統(tǒng)首先要解決的關(guān)鍵問題,通過對基于膚色模型和基于Haar特征級聯(lián)強分類器的人臉檢測算法的分析研究,綜合兩個算法的優(yōu)點,提出了基于膚色模型校驗和Haar特征級聯(lián)強分類器的嵌入式實時人臉檢測算法。實驗結(jié)果表明,該算法不僅解決了復(fù)雜背景中的類膚色和類人臉結(jié)構(gòu)問題,而且具有較高的檢測率和較快的檢測速度,同時對光照、尺度等變化條件下的人臉檢測也具有較強的魯棒性。 人眼檢測與瞳孔定位在人臉歸一化和有效人臉特征抽取等方面起著非常重要的作用,為了快速檢測人眼并精確定位人眼瞳孔中心,論文提出了基于人臉約束的人眼Haar特征RSVM級聯(lián)分類器人眼檢測算法和基于遮罩掩磨與橢圓擬合的瞳孔定位算法,首先利用人眼檢測分類器在人臉區(qū)域內(nèi)完成對人眼位置的檢測,然后通過對檢測到的人眼進行遮罩掩磨、簡單圖像形態(tài)學(xué)變換及橢圓擬合實現(xiàn)瞳孔中心的精確定位。測試結(jié)果表明該算法只需幾百毫秒便能完成人眼檢測與瞳孔中心定位整個過程,在保證檢測速度較快的同時,還能確保較高的定位精度。 2 針對傳統(tǒng)線性判別分析法存在的小樣本問題(sss),通過調(diào)整Fisher判別準則,實現(xiàn)了自適應(yīng)線性判別分析算法及相應(yīng)的人臉識別方法人臉識別中的小樣本問題使線性判別分析算法的類內(nèi)散布矩陣發(fā)生嚴重退化,導(dǎo)致問題無法求解。本文在人臉識別小樣本問題的基礎(chǔ)上,通過調(diào)整Fisher判別準則,利用類間散布矩陣的補空間巧妙地避開類內(nèi)散布矩陣的求逆運算,通過訓(xùn)練集每類樣本的樣本數(shù)信息自適應(yīng)改變調(diào)整參數(shù),實現(xiàn)了自適應(yīng)線性判別分析算法,實驗結(jié)果表明,該算法能有效解決人臉識別中的小樣本問題。 3 提出了基于有效人臉區(qū)域的Gabor特征抽取算法,有效地解決了Gabor特征抽取維數(shù)過高的問題。 Gabor小波對圖像的光照、尺度變化具有較強魯棒性,是一種良好的人臉特征表征方法。但維數(shù)過高的Gabor特征造成應(yīng)用系統(tǒng)的維數(shù)災(zāi)難,為解決Gabor特征的維數(shù)災(zāi)難問題,論文第四章提出了基于有效人臉區(qū)域的Gabor特征抽取算法,該算法不僅有效地降低了人臉特征向量維數(shù),縮小了人臉特征庫的規(guī)模,同時降低了核心算法的時間和空間復(fù)雜度,而且具有與傳統(tǒng)Gabor特征抽取算法同樣的魯棒性。 4 結(jié)合有效人臉區(qū)域的Gabor特征抽取、自適應(yīng)線性判別分析算法和基于支持向量機分類策略,提出并實現(xiàn)了基于支持向量機的嵌入式人臉識別和嵌入式人像比對系統(tǒng)支持向量機通過引入核技巧對訓(xùn)練樣本進行學(xué)習(xí)構(gòu)造最小化錯分風(fēng)險的最優(yōu)分類超平面,不僅具有強大的非線性和高維處理能力,而且具有更強的泛化能力。本文研究了支持向量機的多類分類策略和訓(xùn)練方法,并結(jié)合論文中提出的基于有效人臉區(qū)域的Gabor特征提取算法、自適應(yīng)線性判別分析算法,首次在基于Windows CE操作系統(tǒng)的嵌入式ARM平臺中實現(xiàn)了具有較強魯棒性的嵌入式自動人臉識別系統(tǒng)和嵌入式人像比對系統(tǒng)。 5 提出并初步實現(xiàn)了基于客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)模型的遠距離人臉識別方案為解決嵌入式人臉識別系統(tǒng)在海量人臉庫中進行識別的難題,論文提出并初步實現(xiàn)了基于客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)模型的嵌入式遠距離人臉識別方案。 客戶機(嵌入式平臺)完成對人臉圖像的檢測、歸一化處理和人臉特征提取,然后通過無線網(wǎng)絡(luò)將提取后的人臉特征數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器端,由服務(wù)器在海量人臉庫中完成人臉識別,并將識別后的結(jié)果通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇蛻魴C顯示輸出,從而實現(xiàn)基于客戶機/服務(wù)器無線網(wǎng)絡(luò)模型的嵌入式遠距離人臉識別方案。 6 結(jié)合我們開發(fā)的基于ARM的嵌入式自動人臉識別系統(tǒng)和嵌入式人像比對系統(tǒng),從系統(tǒng)設(shè)計的角度探討了在嵌入式系統(tǒng)中進行人臉識別應(yīng)用設(shè)計的思路及應(yīng)該注意的問題雖然嵌入式人臉識別系統(tǒng)的性能很大程度上取決于高效的人臉特征描述和魯棒的人臉識別核心算法。但是,嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計思想對嵌入式人臉識別系統(tǒng)的性能影響同樣值得重視。本文第六章重點闡述了嵌入式自動人臉識別應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計思路,并結(jié)合我們自主開發(fā)的嵌入式自動人臉識別系統(tǒng)和嵌入式人像比對系統(tǒng)從系統(tǒng)設(shè)計的角度探討了嵌入式人臉識別應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)該注意的關(guān)鍵技術(shù)問題。 結(jié)合本文提出的算法我們在PC上完成對人臉識別分類器的訓(xùn)練,然后在嵌入式ARM開發(fā)平臺上實現(xiàn)了嵌入式自動人臉識別、嵌入式人像比對兩個便攜式人員身份認證系統(tǒng),經(jīng)測試運行效果良好。所提出的人臉識別算法不僅具有一定的理論參考價值,而且對于嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)、AFR應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)也具有一定的借鑒意義。
上傳時間： 2013-05-18
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