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吸塵機(jī)控制器

基于FPGA的PID控制器研究與實現(xiàn)

基于微處理器的數(shù)字PID控制器改變了傳統(tǒng)模擬PID控制器參數(shù)整定不靈活的問題。但是常規(guī)微處理器容易在環(huán)境惡劣的情況下出現(xiàn)程序跑飛的問題，如果實現(xiàn)PID軟算法的微處理器因為強干擾或其他原因而出現(xiàn)故障，會引起輸出值的大幅度變化或停止響應(yīng)。而FPGA的應(yīng)用可以從本質(zhì)上解決這個問題。因此，利用FPGA開發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)智能控制器算法的芯片化，使之能夠廣泛的用于各種場合，具有很大的應(yīng)用意義。首先分析FPGA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點，總結(jié)FPGA設(shè)計技術(shù)及開發(fā)流程，指出實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，降低設(shè)計難度，是擴展設(shè)計功能、提高芯片性能和產(chǎn)品性價比的關(guān)鍵。控制系統(tǒng)由四個模塊組成，主要包括核心控制器模塊、輸入輸出模塊以及人機接口。其中控制器部分為系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。在分析FPGA設(shè)計結(jié)構(gòu)類型和特點的基礎(chǔ)上，提出一種基于FPGA改進型并行結(jié)構(gòu)的PID溫度控制器設(shè)計方法。在PID算法與FPGA的運算器邏輯映像過程中，采用將補碼的加法器代替減法器設(shè)計，增加整數(shù)運算結(jié)果的位擴展處理，進行不同數(shù)據(jù)類型的整數(shù)歸一化等不同角度的處理方法融合為一體，可以有效地減少邏輯運算部件。應(yīng)用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語言相結(jié)合設(shè)計實現(xiàn)了PID控制器，用Modelsim仿真驗證了設(shè)計結(jié)果的正確性，用Synplify Pro進行電路綜合，在Quaitus Ⅱ軟件中實現(xiàn)布局布線，最后生成FPGA的編程文件。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，論文設(shè)計完成了12位模數(shù)AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)顯示器、按鍵等相關(guān)外圍接口電路。將一階、純滯后、大慣性電阻爐溫作為控制對象，以EP1C3T144 FPGA為核心，構(gòu)建PID控制系統(tǒng)。在采用Pt100溫度傳感器、分辨率為2℃、最大溫度控制范圍0～400℃的條件下，實驗結(jié)果表明，達到無超調(diào)的穩(wěn)定控制要求，為降低FPGA實現(xiàn)PID控制器的設(shè)計難度提供了有效的方法。

標簽： FPGA PID 控制器

上傳時間： 2013-05-24

上傳用戶：gyq
基于FPGA的SDRAM控制器設(shè)計及應(yīng)用

在國家重大科學(xué)工程HIRFL-CSR的CSR控制系統(tǒng)中，需要高速數(shù)據(jù)獲取和處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常采用存儲器作為數(shù)據(jù)緩沖存儲。同步動態(tài)隨機存儲器SDRAM憑借其集成度高、功耗低、可靠性高、處理能力強等優(yōu)勢成為最佳選擇。但是SDRAM卻具有復(fù)雜的時序，為了降低成本，所以采用目前很為流行的EDA技術(shù)，選擇可編程邏輯器件中廣泛使用的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA，使用硬件描述語言VHDL，遵循先進的自頂向下的設(shè)計思想實現(xiàn)對SDRAM控制器的設(shè)計。論文引言部分簡單介紹了CSR控制系統(tǒng)，指出論文的課題來源與實際意義。第二章首先介紹了存儲器的概況與性能指標，其次較為詳細介紹了動態(tài)存儲器DRAM的基本時序，最后對同步動態(tài)隨機存儲器SDRAM進行詳盡論述，包括性能、特點、結(jié)構(gòu)以及最為重要的一些操作和時序。第三、四章分別論述本課題的SDRAM控制器硬件與軟件設(shè)計，重點介紹了具體芯片與FPGA設(shè)計技術(shù)。第五章為該SDRAM控制器在CsR控制系統(tǒng)中的一個經(jīng)典應(yīng)用，即同步事例處理器。最后對FPGA技術(shù)進行總結(jié)與展望。本論文完整論述了控制器的設(shè)計原理和具體實現(xiàn)。從測試的結(jié)果來看，本控制器無論從結(jié)構(gòu)上，還是軟硬件上設(shè)計均滿足了工程實際要求。

標簽： SDRAM FPGA 制器設(shè)計

上傳時間： 2013-07-11

上傳用戶：hasan2015
太陽能LED 路燈控制器的設(shè)計

文章介紹了基于單片機的太陽能LED 路燈控制器的一種實現(xiàn)方法。重點介紹了蓄電池快速充電的方法，以及在線檢測蓄電池的容量的方法。

標簽： LED 太陽能路燈控制器

上傳時間： 2013-06-19

上傳用戶：郭靜0516
STM32系列ARMCortexM3微控制器原理與實踐

STM32系列ARMCortexM3微控制器原理與實踐

標簽： ARMCortexM3 STM 32 微控制器

上傳時間： 2013-07-22

上傳用戶：希醬大魔王
基于FPGA的汽車發(fā)動機控制器研究

汽車工業(yè)在國民經(jīng)濟增長中發(fā)揮著越來越重要的作用。近幾年，雖然我國的汽車工業(yè)已經(jīng)得到了飛速的發(fā)展，但汽車ECU(Electronic Control Unit)的設(shè)計制造一直無法實現(xiàn)國產(chǎn)化，嚴重制約了汽車工業(yè)的發(fā)展。針對這個現(xiàn)狀，本課題對于ECU的設(shè)計進行了初步研究。首次嘗試了基于SOPC技術(shù)的ECU系統(tǒng)設(shè)計，并利用dSPACE實時仿真發(fā)動機，完成了ECU的硬件在回路仿真，對控制效果進行了測試和分析。目前，市場上的ECU系統(tǒng)都是基于專用單片機的。本文首先對現(xiàn)有的汽車發(fā)動機控制器結(jié)構(gòu)進行了分析比較，總結(jié)出ECU的主要組成部件；而后通過各類方案的對比，確定了本課題采用基于FPGA的嵌入NIOS Ⅱ軟核的SOPC技術(shù)方案。之后，進行了汽車發(fā)動機模型搭建和控制算法的設(shè)計。發(fā)動機模型以Hendricks提出的均值模型為基礎(chǔ)，參考mathworks公司的發(fā)動機建模方案進行設(shè)計。并在該模型基礎(chǔ)上，參考Fekete提出的針對多缸發(fā)動機的基于模型的空燃比控制策略和mathworks發(fā)動機控制方案，建立了以控制空燃比為核心的發(fā)動機噴油控制算法。并通過simulink的仿真，驗證了模型和算法的合理有效性。基于系統(tǒng)設(shè)計總體方案，完成了ECU硬件電路設(shè)計，并在該系統(tǒng)中完成了上述算法的移植和優(yōu)化。最后，利用dSPACE實時仿真發(fā)動機，進行ECU的硬件在回路仿真，對本文設(shè)計的ECU系統(tǒng)進行了測試。證實了該ECU方案在空燃比控制方面取得了較好的效果。本論文以大量的圖示形式介紹了發(fā)動機模型和系統(tǒng)軟硬件設(shè)計，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和軟件流程等一目了然，淺顯易懂。同時論文中采用的基于SOPC技術(shù)的ECU設(shè)計具有一定創(chuàng)新性，對于其他ECU系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計具有一定指導(dǎo)意義。

標簽： FPGA 汽車發(fā)動機控制器

上傳時間： 2013-07-11

上傳用戶：小眼睛LSL
基于FPGA感應(yīng)電機控制器

感應(yīng)電機由于具有可靠性好、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉和體積小等優(yōu)點，成為生產(chǎn)實踐中應(yīng)用最廣泛的一種電動機。然而，感應(yīng)電機是一個多變量、強耦合、非線性的時變系統(tǒng)，這使得感應(yīng)電機的控制十分復(fù)雜，尤其是在對控制精度要求比較高的場合，設(shè)計出高精度的感應(yīng)電機控制系統(tǒng)變得非常困難。針對高精度感應(yīng)電機控制較困難的問題，本文分析了感應(yīng)電機的數(shù)學(xué)建模方法及電機控制策略問題。在對感應(yīng)電機的數(shù)學(xué)模型進行了數(shù)學(xué)推導(dǎo)的基礎(chǔ)上，在Matlab/Simulink平臺上建立了感應(yīng)電機的電機模型，提出了一種感應(yīng)電機控制系統(tǒng)仿真建模的新方法。對常用的數(shù)字脈寬調(diào)制方法進行了數(shù)學(xué)推導(dǎo)及仿真研究，并將模糊控制理論應(yīng)用于感應(yīng)電機的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，改善了傳統(tǒng)PI控制器超調(diào)較大、響應(yīng)較慢、魯棒性差的缺點。仿真結(jié)果驗證模糊PI控制方案的優(yōu)越性。在感應(yīng)電機建模仿真的基礎(chǔ)上，根據(jù)高精度感應(yīng)電機控制器的需求及FPGA的特點，本文提出感應(yīng)電機控制器的的設(shè)計方案。按照FPGA模塊化設(shè)計思想，將整個系統(tǒng)進行了合理的劃分，對SVPWM、Park變換、模糊PI控制器、反饋速度測量等重要模塊的FPGA硬件實現(xiàn)算法進行了深入的研究。并在一些模塊算法的設(shè)計上提出了自己的思路。各模塊在Modelsim平臺上完成功能仿真后并下載到Spartan-3E開發(fā)板上完成硬件驗證。

標簽： FPGA 感應(yīng)電機控制器

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：tdyoung
基于FPGA模糊控制器的設(shè)計

本文針對目前國內(nèi)外基于FPGA實現(xiàn)模糊控制器的理論、EDA軟件工具的使用以及FPGA 技術(shù)的發(fā)展，對模糊控制器的設(shè)計作了有益的探索，并達到了預(yù)期的實驗效果。文章綜述了模糊控制理論的產(chǎn)生、發(fā)展、應(yīng)用現(xiàn)狀以及今后的發(fā)展方向；介紹了模糊邏輯、模糊控制的基本原理和模糊控制器的結(jié)構(gòu)；闡述了常規(guī)模糊控制器的設(shè)計過程。文章介紹了運用 VHDL語言進行模糊控制器的設(shè)計過程。對模糊控制過程中隸屬度函數(shù)的存儲采用了分段存儲法，其設(shè)計方法簡單，提高了運算速度和運算精度。采用了“最大－最小”函數(shù)法簡化了模糊控制規(guī)則的推理過程。運用“倒數(shù)相乘法”實現(xiàn)除法器的設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)任意數(shù)的除法運算，且精度較高。并以模糊空調(diào)溫度控制器為例進行了理論說明和模糊設(shè)計，并給出了相應(yīng)的VHDL代碼。整體設(shè)計及其各個模塊都在ALTERA公司的EDA 工具Quartus Ⅱ和Modelsim SE平臺上進行了邏輯綜合及功能時序仿真，綜合與仿真的結(jié)果表明，基于FPGA的模糊控制器芯片消耗較少的硬件資源，達到了較高的設(shè)計性能，在速度和資源利用率方面均達到了較優(yōu)的狀態(tài)，通過在 FPGA開發(fā)板上的驗證與測試，測試結(jié)果表明，所設(shè)計的模糊控制器可滿足實時模糊控制的要求。關(guān)鍵詞：模糊邏輯模糊控制器 VHDL FPGA

標簽： FPGA 模糊控制器

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：003030
基于ARMFPGA的激光打標機控制器設(shè)計

激光打標是一種利用高能量的激光束在打標物體表面刻下永久性標識的技術(shù)。與傳統(tǒng)的壓刻等方法相比，激光打標具有速度快、無污染、質(zhì)量高、性能穩(wěn)定、不接觸物體表面等優(yōu)點。激光打標是目前工業(yè)產(chǎn)品標記的先進技術(shù)，是一種高效的標記方法。傳統(tǒng)的基于ISA總線、PCI總線或者USB總線的激光打標控制器增加了激光打標機的成本和體積。本文提出一種基于ARM+FPGA架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)方案，主要的研究工作如下：首先，介紹了激光打標系統(tǒng)的組成，激光打標技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和激光打標機的原理。根據(jù)激光打標控制系統(tǒng)的功能要求和性能要求，提出了ARM+FPGA的總體設(shè)計，并簡要討論了ARM和FPGA的特點和優(yōu)勢。ARM處理器的主要功能是完成打標內(nèi)容的輸入和變換處理，打標機參數(shù)的設(shè)置和控制打標。FPGA的作用是接收、存儲和轉(zhuǎn)換打標數(shù)據(jù)，然后產(chǎn)生控制信號去控制激光打標設(shè)備。然后，詳細討論了激光打標機控制器的硬件電路設(shè)計，包括ARM控制單元電路、FPGA控制單元電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊等。為了使控制器能夠長時間可靠穩(wěn)定地工作，還采取了隔離技術(shù)等許多抗干擾措施。完成了 FPGA中各個模塊的程序設(shè)計，利用Quartus Ⅱ軟件進行了仿真驗證，調(diào)試了控制器的功能。本文所設(shè)計的嵌入式激光打標控制器發(fā)揮了ARM和FPGA各自的優(yōu)勢。經(jīng)過在實際打標系統(tǒng)中的測試，證明本次設(shè)計的激光打標機控制器實現(xiàn)了預(yù)期的功能，取得了滿意的打標效果。關(guān)鍵詞：ARM，F(xiàn)PGA，激光打標，F(xiàn)IFO，CO2激光器，掃描振鏡系統(tǒng)

標簽： ARMFPGA 激光打標制器設(shè)計

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：hewenzhi
基于VHDL的三層電梯控制器的設(shè)計

基于vhld的三層電梯控制器的設(shè)計，是關(guān)于EDA技術(shù)的，和CPLD也很相關(guān)。

標簽： VHDL 三層電梯控制器

上傳時間： 2013-06-26

上傳用戶：uuuuuuu
基于FPGA的邊界掃描控制器的設(shè)計

隨著印制電路板功能的日益增強，結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，系統(tǒng)中各個功能單元之間的連線間距越來越細密，基于探針的電路系統(tǒng)測試方法已經(jīng)很難滿足現(xiàn)在的測試需要。邊界掃描測試(BST)技術(shù)通過將邊界掃描寄存器單元安插在集成電路內(nèi)部的每個引腳上，相當于設(shè)置了施加激勵和觀測響應(yīng)的內(nèi)建虛擬探頭，通過該技術(shù)可以大大的提高數(shù)字系統(tǒng)的可觀測性和可控性，降低測試難度。針對這種測試需求，本文給出了基于FPGA的邊界掃描控制器設(shè)計方法。　　完整的邊界掃描測試系統(tǒng)主要由測試控制部分和目標器件構(gòu)成，其中測試控制部分由測試圖形、數(shù)據(jù)的生成與分析及邊界掃描控制器兩部分構(gòu)成。而邊界掃描控制器是整個系統(tǒng)的核心，它主要實現(xiàn)JTAG協(xié)議的自動轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生符合IEEE標準的邊界掃描測試總線信號，而邊界掃描測試系統(tǒng)工作性能主要取決與邊界掃描控制器的工作效率。因此，設(shè)計一個能夠快速、準確的完成JTAG協(xié)議轉(zhuǎn)換，并且具有通用性的邊界掃描控制器是本文的主要研究工作。　　本文首先從邊界掃描技術(shù)的基本原理入手，分析邊界掃描測試的物理基礎(chǔ)、邊界掃描的測試指令及與可測性設(shè)計相關(guān)的標準，提出了邊界掃描控制器的總體設(shè)計方案。其次，采用模塊化設(shè)計思想、VHDL語言描述來完成要實現(xiàn)的邊界掃描控制器的硬件設(shè)計。然后，利用自頂向下的驗證方法，在對控制器內(nèi)功能模塊進行基于Testbench驗證的基礎(chǔ)上，利用嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計思想，將所設(shè)計的邊界掃描控制器集成到SOPC中，構(gòu)成了基于SOPC的邊界掃描測試系統(tǒng)。并且對SOPC系統(tǒng)進行軟硬件協(xié)同仿真，實現(xiàn)對邊界掃描控制器的功能驗證后將其應(yīng)用到實際的測試電路當中。最后，在基于SignalTapⅡ硬件調(diào)試的基礎(chǔ)上，軟硬件結(jié)合對整個系統(tǒng)可行性進行了測試。從測試結(jié)果看，達到了預(yù)期的設(shè)計目標，該邊界掃描控制器的設(shè)計方案是正確可行的。　　本文設(shè)計的邊界掃描控制器具有自主知識產(chǎn)權(quán)，可以與其他處理器結(jié)合構(gòu)成完整的邊界掃描測試系統(tǒng)，并且為SOPC系統(tǒng)提供了一個很有實用價值的組件，具有很明顯的現(xiàn)實意義。

標簽： FPGA 邊界掃描控制器

上傳時間： 2013-07-20

上傳用戶：hewenzhi