在機(jī)器人學(xué)的研究領(lǐng)域中，如何有效地提高機(jī)器人控制系統(tǒng)的控制性能始終是研究學(xué)者十分關(guān)注的一個(gè)重要內(nèi)容。在分析了工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷程和機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀后，本論文的主要目標(biāo)是針對(duì)四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人特有的機(jī)械結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型，建立一個(gè)新型全數(shù)字的基于DSP和FPGA的機(jī)器人位置伺服控制系統(tǒng)的軟、硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人的精確控制。 本論文從實(shí)際情況出發(fā)，首先分析了所研究的四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)，并對(duì)其抽象簡(jiǎn)化得到了它的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型。在明確了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人精確位置伺服控制的控制原理后，我們對(duì)機(jī)器人控制系統(tǒng)的諸多可行性方案進(jìn)行了充分論證，并最終決定采用了三級(jí)CPU控制的控制體系結(jié)構(gòu)：第一級(jí)CPU為上位計(jì)算機(jī)，它實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的系統(tǒng)管理、協(xié)調(diào)控制以及完成機(jī)器人實(shí)時(shí)軌跡規(guī)劃等控制算法的運(yùn)算；第二級(jí)CPU為高性能的DSP處理器，它輔之以具有高速并行處理能力的FPGA芯片，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)器人多個(gè)關(guān)節(jié)的高速并行驅(qū)動(dòng)；第三級(jí)CPU為交流伺服驅(qū)動(dòng)處理器，它實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人關(guān)節(jié)伺服電機(jī)的精確三閉環(huán)誤差驅(qū)動(dòng)控制，以及電機(jī)的故障診斷和自動(dòng)保護(hù)等功能。此外，我們采用比普通UART速度快得多的USB來(lái)實(shí)現(xiàn)上位計(jì)算機(jī)．與下位控制器之間的數(shù)據(jù)通信，這樣既保證了兩者之間連接方便，又有效的提高了控制系統(tǒng)的通信速度和可靠性。 機(jī)器人系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括兩個(gè)部分：一是采用VC++實(shí)現(xiàn)的上位監(jiān)控軟件系統(tǒng)，它主要負(fù)責(zé)機(jī)器人實(shí)時(shí)軌跡規(guī)劃等控制算法的運(yùn)算，同時(shí)完成用戶與機(jī)器人系統(tǒng)之間的信息交互；二是采用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的下位DSP控制程序，它主要負(fù)責(zé)接收上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱發(fā)送的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)還能夠?qū)崟r(shí)的向上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱反饋機(jī)器人的當(dāng)前狀態(tài)信息。 研究開(kāi)發(fā)出來(lái)的四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人控制器具有控制實(shí)時(shí)性好、定位精度高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，它允許用戶通過(guò)上位控制計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的各種設(shè)定作業(yè)的控制，也可以讓用戶通過(guò)機(jī)器人控制箱現(xiàn)場(chǎng)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行回零、示教等各項(xiàng)操作。
標(biāo)簽： 實(shí)驗(yàn)室 機(jī)器人控制器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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DFT(Discrete Fourier Transformation)是數(shù)字信號(hào)分析與處理如圖形、語(yǔ)音及圖像等領(lǐng)域的重要變換工具,直接計(jì)算DFT的計(jì)算量與變換區(qū)間長(zhǎng)度N的平方成正比.當(dāng)N較大時(shí),因計(jì)算量太大,直接用DFT算法進(jìn)行譜分析和喜好的實(shí)時(shí)處理是不切實(shí)際的.快速傅里葉變換(Fast Fourier Transformation,簡(jiǎn)稱FFT)使DFT運(yùn)算效率提高1~2個(gè)數(shù)量級(jí).本文的目的就是研究如何應(yīng)用FPGA這種大規(guī)模可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)FFT的算法.本設(shè)計(jì)主要采用先進(jìn)的基-4DIT算法研制一個(gè)具有實(shí)用價(jià)值的FFT實(shí)時(shí)硬件處理器.在FFT實(shí)時(shí)硬件處理器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,利用遞歸結(jié)構(gòu)以及成組浮點(diǎn)制運(yùn)算方式,解決了蝶形計(jì)算、數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)操作協(xié)調(diào)一致問(wèn)題.合理地解決了位增長(zhǎng)問(wèn)題.同時(shí),采用并行高密度乘法器和流水線(pipeline)工作方式,并將雙端口RAM、只讀ROM全部?jī)?nèi)置在FPGA芯片內(nèi)部,使整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和處理速度得以很大提高,實(shí)際合理地解決了資源和速度之間相互制約的問(wèn)題.本設(shè)計(jì)采用Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì),由于在設(shè)計(jì)中采用Xilinx公司提供的稱為Core的IP功能塊極大地提高了設(shè)計(jì)效率.
標(biāo)簽： FPGA FFT 數(shù)字處理器 硬件實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-06-20
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航天測(cè)控通信網(wǎng)是航天工程的重要組成部分。迄今為止，我國(guó)已建成“C頻段測(cè)控網(wǎng)”，及正在建設(shè)的“S頻段測(cè)控網(wǎng)”和“TDRSS測(cè)控網(wǎng)”。測(cè)距單元是測(cè)控系統(tǒng)基帶設(shè)備中的重要功能單元，為航天飛行器提供定位元素。目前，在航天測(cè)距系統(tǒng)中側(cè)音測(cè)距技術(shù)具有最高的測(cè)距精度。本文以中國(guó)電子科技集團(tuán)第十研究所某項(xiàng)目為背景，對(duì)側(cè)音測(cè)距系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，提出了一些改進(jìn)測(cè)距精度的方法，最后用FPGA實(shí)現(xiàn)了側(cè)音測(cè)距功能單元。 本論文主要完成以下工作： 1)完成了直接數(shù)字頻率合成的雜散分析。采用嚴(yán)格的信號(hào)分析方法，運(yùn)用離散傅立葉變換(DFT)和傅立葉變換(FT)，推導(dǎo)了理想狀態(tài)和相位截短條件下的DDS輸出頻譜的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并利用systemview仿真軟件建立了DDS相位截短模型，通過(guò)仿真驗(yàn)證了分析結(jié)論的正確性。 2)改進(jìn)了TT&C系統(tǒng)中經(jīng)典的FFT頻率引導(dǎo)算法，增加了頻譜對(duì)稱性分析，在實(shí)現(xiàn)頻率引導(dǎo)的同時(shí)完成了防載波頻率錯(cuò)鎖的功能。 3)首次采用基于正交雙通道相關(guān)原理的數(shù)字相關(guān)相位估計(jì)法來(lái)實(shí)現(xiàn)次側(cè)音匹配和解模糊，降低了設(shè)備復(fù)雜度，提高了測(cè)距精度。針對(duì)低信噪比的情況，提出了基于平滑濾波的數(shù)據(jù)處理方法，提高了相位測(cè)量精度。對(duì)測(cè)距信道中加限幅器導(dǎo)致的測(cè)距信號(hào)信噪比惡化程度做了深入的理論分析。最后，分析了測(cè)距誤差，并對(duì)其中一些引起測(cè)距誤差的因素提出了改善方法。 通過(guò)本論文的工作，成功的完成了TT&C側(cè)音測(cè)距終端的研制，系統(tǒng)現(xiàn)已通過(guò)測(cè)試，達(dá)到系統(tǒng)任務(wù)書(shū)的各項(xiàng)指標(biāo)要求。
標(biāo)簽： FPGA TTC 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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數(shù)碼相機(jī)閃光燈充電電路分析 &nbs
標(biāo)簽： 數(shù)碼相機(jī) 充電 分 閃光燈
上傳時(shí)間： 2013-07-17
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直接數(shù)字合成(DDS)技術(shù)采用全數(shù)字的合成方法，所產(chǎn)生的信號(hào)具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、頻率切換時(shí)相位連續(xù)、輸出相位噪聲低和可以產(chǎn)生任意波形等諸多優(yōu)點(diǎn)。本文研究的是一種基于DDS/FPGA的多波形信號(hào)源系統(tǒng)，其中，DDS技術(shù)是其核心技術(shù)。DDS可以精確地控制合成信號(hào)的三個(gè)參量：幅度、相位以及頻率，因此利用DDS技術(shù)可以合成任意波形。但因其數(shù)字化合成的固有特點(diǎn)，使其輸出信號(hào)中存在大量雜散信號(hào)。雜散信號(hào)的主要來(lái)源是：相位截?cái)鄮?lái)的雜散信號(hào)；幅度量化帶來(lái)的雜散信號(hào)；DAC的非線性特性帶來(lái)的雜散信號(hào)。這些雜散信號(hào)嚴(yán)重影響了合成信號(hào)的頻譜純度。因此抑制這些雜散信號(hào)是提高合成信號(hào)譜質(zhì)的關(guān)鍵。 本文在研究各種抑制DDS雜散技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了中和加擾技術(shù)，這可以在很大程度上減小雜散對(duì)DDS輸出信號(hào)譜質(zhì)的影響。 EP1S808956C6是一款高性能的FPGA芯片，其超強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力十分適合應(yīng)用于DDS多波形信號(hào)源的開(kāi)發(fā)。在QuartusⅡ平臺(tái)下運(yùn)用Verilog HDL語(yǔ)言和原理圖設(shè)計(jì)可以很方便地應(yīng)用各種抑制雜散信號(hào)的方法來(lái)提高輸出信號(hào)的譜質(zhì)。 結(jié)合高速DDS技術(shù)和FPGA兩者的優(yōu)點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一種基于DDS/FPGA的多波形信號(hào)源，它能完成正弦波、余弦波、三角波、鋸齒波、方波、AM、SSB、FM、2ASK、2FSK、π/4-QDPSK等多種信號(hào)。使得所設(shè)計(jì)的信號(hào)源可以適應(yīng)多種不同的工作環(huán)境，給工作帶了方便。
標(biāo)簽： DDSFPGA 多波形 信號(hào)源
上傳時(shí)間： 2013-07-27
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擴(kuò)頻通信具有較強(qiáng)的抗干擾、抗偵查和抗衰落能力,可以實(shí)現(xiàn)碼分多址,目前廣泛應(yīng)用于通信抗干擾、衛(wèi)星通信、導(dǎo)航、保密通信、測(cè)距和定位等各個(gè)方面。另外,隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)字接收機(jī)和軟件無(wú)線電也已經(jīng)是現(xiàn)代通信研究的一個(gè)熱點(diǎn)。 本文正是順應(yīng)這種發(fā)展趨勢(shì),在某工程項(xiàng)目的通信分系統(tǒng)中建立CDMA直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。 本文作者承擔(dān)了多點(diǎn)無(wú)線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的研究,建立了一個(gè)完整的仿真系統(tǒng)。提出了適合于本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)算法,同時(shí)還建立了基于軟件無(wú)線電平臺(tái)的系統(tǒng)的全FPGA設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),包括各個(gè)模塊的測(cè)試和整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)合測(cè)試。 文章的主要內(nèi)容如下： 1.簡(jiǎn)述了擴(kuò)頻通信及軟件無(wú)線電的發(fā)展及現(xiàn)狀。 2. 對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)的基本原理和系統(tǒng)中采用的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了闡述。相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)包括擴(kuò)頻碼的研究和選取,擴(kuò)頻碼同步的研究,包括捕獲算法和跟蹤算法的研究,以及自適應(yīng)門(mén)限的研究。 3.詳細(xì)討論了該多點(diǎn)無(wú)線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),提出了適合于本系統(tǒng)的算法。首先闡述了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)參數(shù),接著分為物理層和鏈路層詳細(xì)闡述了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)與仿真,包括matlab仿真和modelsim仿真,文中給出了大量的仿真結(jié)果圖。仿真結(jié)果證明算法的正確性,仿真性能也能滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。 4.介紹了該多點(diǎn)無(wú)線通信系統(tǒng)的硬件平臺(tái)與系統(tǒng)調(diào)試。首先介紹了系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和硬件框圖,介紹了系統(tǒng)的相關(guān)器件及其配置,接著介紹了FPGA的開(kāi)發(fā)流程、開(kāi)發(fā)工具、設(shè)計(jì)原則及遇到的相關(guān)問(wèn)題,最后介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證與性能分析,給出了系統(tǒng)的調(diào)試方案和調(diào)試結(jié)果。 本文所討論的多點(diǎn)無(wú)線通信系統(tǒng)已經(jīng)在某工程項(xiàng)目的通信分系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。目前工作正常,性能良好,具有通用性、可移植性,有重要的理論及實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽： 多點(diǎn) 無(wú)線擴(kuò)頻 通信系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著頻率合成理論和高速大規(guī)模集成電路的發(fā)展，信號(hào)發(fā)生器作為一類重要的儀器，在通信、檢測(cè)、導(dǎo)航等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。特別是在高壓電力系統(tǒng)的檢測(cè)領(lǐng)域，常常需要模擬電網(wǎng)諧波的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源對(duì)檢測(cè)設(shè)備的性能進(jìn)行校驗(yàn)，例如高壓電力線路的相位檢測(cè)，避雷器的性能檢測(cè)，用戶電能表的性能校驗(yàn)等。為此，本文圍繞一種新型的參數(shù)可調(diào)諧波信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)，課題得到了常州市科技攻關(guān)項(xiàng)目的資助。 本文首先論述了頻率合成技術(shù)的發(fā)展，并將直接數(shù)字頻率合成技術(shù)與傳統(tǒng)的頻率合成技術(shù)進(jìn)行了比較。然后深入研究了DDS的工作原理和基本結(jié)構(gòu)，從頻域角度分析了理想?yún)?shù)和實(shí)際參數(shù)兩種情況下DDS的輸出頻譜。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了引起輸出雜散的三個(gè)主要因素，并對(duì)DDS的雜散抑制方法進(jìn)行了仿真研究。最后對(duì)參數(shù)可調(diào)諧波信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì)。 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，本文以Altera公司的FPGA芯片EPF10K70RC240-2為核心，利用開(kāi)發(fā)工具M(jìn)AX+PLUSⅡ并結(jié)合硬件描述語(yǔ)言VHDL設(shè)計(jì)了一種頻率、相位、幅度、諧波比例可調(diào)的諧波信號(hào)發(fā)生器。詳細(xì)闡述了該信號(hào)發(fā)生器的體系結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了軟硬件的設(shè)計(jì)和具體電路的實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)的性能指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，且具有使用簡(jiǎn)單、集成度高等特點(diǎn)。
標(biāo)簽： 諧波 信號(hào)發(fā)生器
上傳時(shí)間： 2013-05-20
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現(xiàn)代IC設(shè)計(jì)中，隨著設(shè)計(jì)規(guī)模的擴(kuò)大和復(fù)雜度的增長(zhǎng)，驗(yàn)證成為最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)之一。在現(xiàn)代ASIC設(shè)計(jì)中，很難用單一的驗(yàn)證方法來(lái)對(duì)復(fù)雜芯片進(jìn)行有效的驗(yàn)證，為了將設(shè)計(jì)錯(cuò)誤減少到可接受的最小量，需要將一系列的驗(yàn)證方法和工具結(jié)合起來(lái)。 在64位全定制嵌入式CPU設(shè)計(jì)過(guò)程中，使用了多種驗(yàn)證技術(shù)和方法，并將FPGA驗(yàn)證作為ASIC驗(yàn)證的重要補(bǔ)充，加強(qiáng)了設(shè)計(jì)正確的可靠性。 論文首先介紹了64位CPU的結(jié)構(gòu)，結(jié)合選用的Xilinx的Virtex
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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頻率合成技術(shù)廣泛應(yīng)用于通信、航空航天、儀器儀表等領(lǐng)域。目前，常用的頻率合成技術(shù)有直接式頻率合成、鎖相頻率合成和直接數(shù)字頻率合成(DDS)。DDS系統(tǒng)可以很方便地獲得頻率分辨率很精細(xì)且相位連續(xù)的信號(hào)，也可以通過(guò)改變相位字改變信號(hào)的相位，因此也廣泛用于數(shù)字通信領(lǐng)域。 本論文是利用FPGA完成一個(gè)DDS系統(tǒng)。DDS是把一系列數(shù)字量形式的信號(hào)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換形成模擬量形式的信號(hào)的合成技術(shù)。主要是利用高速存儲(chǔ)器作查尋表，然后通過(guò)高速D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生已經(jīng)用數(shù)字形式存入的正弦波(或其他任意波形)。一個(gè)典型的DDS系統(tǒng)應(yīng)包括：相位累加器，可在時(shí)鐘的控制下完成相位的累加(一般由ROM實(shí)現(xiàn))；DA轉(zhuǎn)換電路，將數(shù)字形式的幅度碼轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。 本文根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)，進(jìn)行了DDS系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)，包括DDS系統(tǒng)框圖的設(shè)計(jì)，相位控制字和頻率控字的設(shè)計(jì)，以及軟件和硬件設(shè)計(jì)，重點(diǎn)在于利用FPGA改進(jìn)設(shè)計(jì)，包括控制系統(tǒng)(頻率控制器和初始相位控制器)，尋址系統(tǒng)(相位累加器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)，以及轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(D/A轉(zhuǎn)換器和濾波器)的設(shè)計(jì)。介紹了利用現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列(FPGA)實(shí)現(xiàn)數(shù)控振蕩器(DNO，即DDS)的原理、電路結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)介紹了DDS技術(shù)在FPGA中的實(shí)現(xiàn)方法，給出了采用ALTERA公司的FIEX1OK系列FPGA芯片EPF10K20TC144-4芯片進(jìn)行直接數(shù)字頻率合成的VHDL源程序。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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基于MATLAB 7.0的信號(hào)調(diào)制與解調(diào)分析
標(biāo)簽： MATLAB 7.0 信號(hào) 調(diào)制與解調(diào)
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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