嵌入式智能機器人平臺研究摘 要：針對傳統工業機器人采用的封閉式結構的局限性，在WindowsCE．NET系統基礎上，通過剪裁定制 ，去 除冗余的功能，搭建嵌入式智能機器人平臺．該智能機器人系統具有移動機器人需要的主要感知模塊，并有豐富的 運動控制接口及驅動模塊．同時 ，設計了多傳感器數據融合 、軌跡規劃、運動控制、無線網絡通信 、圖形人機界面等智 能機器人的測試軟件和應用模塊．該智能機器人平臺具有模塊化、易擴展、可移植、可定制、硬件體積小、功耗低、實 時性強、可靠性高等優點． 關鍵詞：智能機器人平臺；WindowsCE．NET；實時控制；自主機器人；雙目視覺；語音識別引言(Introduction) 隨著計算機技術 的快 速發展 ，機器 人技術也得 到了飛速發展．然而 ，現有機器人系統在硬件 和軟件 開發方面雖然已經趨于成熟，但依然存在一些問題． 它們的硬件多是專用的，軟件系統也多采用 Windows 2000或者 WindowsXP系統…．這些機器人系統 主要 存在以下一些缺點 ： (1)系統的實時性差．機器人控制系統是一個實 時性要求非常高的控制系統，作為一般桌面應用的 Windows和 Linux操作系統很難達到高實時性的要 求． ． (2)開放性 以及擴展性差．常見的機器人控制系 統存在的一個 問題就是 系統 的冗余大、開放性擴展 基金項 目：國家 自然科學基金 資助項 目(60475036) 收稿 日期 ：2005—05—16 性差，系統適用于特定的應用 ，不便于在硬件和軟件 上進行擴展和剪裁． (3)軟件的獨立性差．軟件結構及其邏輯結構依 賴于處理器硬件 ，難以在不同的系統 間移植． (4)缺少友好的人機交互界面． 2 系統概述(System description) 為促進當前智能機器人研究和應用，迫切需要 開發“具有開放式結構 的、模塊化 、標準化 的嵌 入式 智能機器人平臺”．這種智能機器人平臺具
上傳時間： 2022-02-12
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基于FPGA的紅外熱成像溫度檢測算法研究要#以非制式冷紅外焦平面技術為基礎的非制冷式熱成像儀以其價格低~體積小的優勢s在非接觸式測溫領域得 到廣泛的應用 目前市面上的熱成像儀對溫差的識別非常敏感s但是無法通過從熱成像儀獲得的電信號數據得知目 標的具體溫度 而能夠進行非接觸式測溫的成品熱成像儀不僅價格高昂s而且保密的封裝使得二次開發的難度較大 基于以上問題s本文搭建基于 FPGA 和 MATALB的熱成像系統s得到了一種溫度檢測算法的獲取方法 通過該實驗 方法來取得由電信號轉換為具體溫度的算法及其關鍵系數 實驗結果表明s該溫度算法的誤差較小s在溫度測量預警 系統有較強的工程意義 關鍵詞#紅外熱像儀3FPGA3MATLAB3溫度檢測 中圖分類號#TN211 文獻標識碼#A 國家標準學科分類代碼#510.1
上傳時間： 2022-02-14
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隨著半導體技術和電子技術的發展，開關電源的體積越來越小、質量越來越輕、效率越來越高、可靠性也越來越優良，被廣泛地運用到了生活中的各個方面。DcDC開關電源是開關電源中非常常用的一種形式，因此，對DCDC開關電源的拓撲結構、反饋電路等相關知識的研究成為了理解開關電源的重要環節。論文分析了推挽式DCDC開關電源的工作原理、效率和優缺點，設計了一款輸出恒定的推挽式DCDC開關電源。論文以T公司的高速PwM控制器Uc3825為核心，給出了DCDC開關電源的結構框圖，詳細設計了控制器、推挽式驅動、整流濾波、反饋控制等電路，討論了變壓器、開關管、整流二極管等選型問題。通過對推挽式DCDC開關電源樣機的測試，結果表明，在輸出功率為100W到30W時，論文設計的樣機的轉換效率可以達到85%以上。開關電源就是通過特定的電路，控制開關管的導通時間和關斷時間，以達到輸出恒定的直流電壓的設備。隨著電子技術的迅猛發展，開關電源涉及到的相關技術也越來越成熟，使得開關電源成為了電子設備中不可或缺的一種供電方式開關電源最早源于二十世紀五十年代的美國，當時，美國為了設計特殊需求的軍用電源，提出了小型、輕量的目標，自此開始，開關電源由于其比傳統的線性電源擁有的優點而廣泛地運用到電子、電氣設備、計算機電源、通信設備等領經過幾十年的不斷進步，開關電源在諸多方面都有了非常大的突破。大功率MOSFET和IGBT等功率器件技術的進步使得開關電源能向著高頻化、大功率的方向發展。軟開關技術可以降低開關損耗和開關噪聲，可以大大提升開關電源的效率，為高頻開關電源的實現提供了可能。平面變壓器和平面電感技術的發展使開關電源的效率可以進一步得到提升，體積也可以大大地減小。有源功率因數校正技術的發展，使開關電源的功率因數得到了很大地提升，既解決了由電路中的非線性負載產生的諧波失真，又提高了開關電源的整機效率
標簽： 開關電源
上傳時間： 2022-03-10
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一臺數控機床的先進程度衡量著一個國家制造業的先進水平，而數控機床最核心的部分就是數控機床控制系統。近年出現的ARM數入式系統具有硬件資源豐富、性能好、成本低和功耗低等優點，FPGA技術具有可重復編程、在線升級、實時性好、可靠性高等優點。為了克服傳統的數控機床成本高、控制精度低、實時性差，可靠性低等缺點，研究基于ARM+FPGA架構的新型數控機床系統，具有重要的社會經濟意義和重大的經濟價值本文以數控機床為工程背景，以何服電機PMSM為具體對象以ARM+FPGA作為數控系統的實現平臺，從提高何服系統位置環控制的自適應能力，提高位置環、速度環和電流環等復雜運算的處理速度，提高系統管理與控制程序開發的簡單性、界面的美觀性等方面開展了深入的研究。其主要研究工作和結論如下：（1）在對比分析了幾種控制系統架構基礎上，提出了一種基于ARM+FPGA的數控機床自適應模糊控制何服系統的設計方案。該系統采用以ARM作為系統主控與運動軌跡計算芯片，FPGA作為何服系統運動控制芯片，而其中的FPGA運動控制系統包括自適應位置控制模塊、速度控制模塊、電流變換模塊三大部分（2）針對提出的 ARM+FPGA的數控機床自適應模糊控制何服系統的設計方案，進行了有關數學模型的建立占推導，并借助MATLAB工具建立系統仿真模型進行仿真。系統仿真結果表明，該系統位置響應超調量小，響應時間短，系統性能優越（3）為了提高運動控制的實時性、可靠性、靈活度，根據運動控制系統的模型，提出了一種FPGA實現的運行控制系統的結構，井詳細進行了自適應位置控制模塊、速度控制模塊、電流變換模塊等內部各模塊的設計，之后利用HDL進行了有關模塊的程序設計和PGA實現仿真（4）針對基于ARM微處理器的主挖與運動軌跡計算系統，進行了系統控制界面的設計，FPGA與ARM芯片、FPGA與上位機等通信程序設計，進行了運動控制中加減速、插補方法的分析與設計關鍵字：數控機床：水磁同步電機：自適應模糊控制：ARM:FPGA
上傳時間： 2022-03-11
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隨著材料技術以及開關電源技術的進步，照明領域開啟了新的時代。IFD照明作為第四代光源具有節能、環保、高效、長壽命的特點，其正在逐步替代傳統白熾燈作為LED燈具的核心部分，LED驅動電源一直是國內外集成電路設計公司重點研究的領域。LED燈具應用于家庭中小功率照明場合時，用戶希望其電源具有結構簡單，成本低、性能穩定、效率高、安全性高的優點，而市場上現階段能滿足這一特點的ACDC型LED驅動電源不多，因此該類型驅動電源也成為當前研究的重點本文主要任務是根據項目要求對ACDC型LED恒流驅動驅動電源模型進行分析，然后利用 SIMetrix軟件對模型進行建模與仿真，通過對驅動電源模型的研究促進集成電路設計人員對恒流驅動電源工作原理的理解進而加快產品研發速度以及提高產品的質量。在建模過程中，首先通過分析和總結不同的恒流控制方式及電路拓撲結構，確定驅動電源模型采用的控制方式為單閉環峰值電流控制模式，其拓撲結構為反激式拓撲結構。然后通過對不同狀態下驅動電源的邏輯分析，設計驅動電源的邏輯和功能電路結構。針對當前眾多電力電子軟件在電子電路建模方面存在的弊端，如仿真收斂性差仿真速度慢、占用系統資源等，本文選用 SIMetrix軟件對驅動電源進行建模仿真，該軟件可以很好地克服其他軟件在仿真收斂性、仿真速度以及占用系統資源等方面的缺點。仿真結果表明驅動電源模型正確。最后，設計基于該驅動模型流片樣品的驅動電源測試電路，并搭建測試平臺。對驅動電源進行的相關性能測試，測試結果表明驅動電源的負載電流控制精度可達5%，其實測最大效率可達782%，不同故障狀態下的功能測試結果表明電源能準確啟動保護。因此，根據測試數據分析的結果可以看出該驅動電源在恒流特性、保護功能及效率都滿足設計要求，同時通過仿真結果與測試結果的對比分析，也進一步驗證了模型的正確性關健詞：LED恒流驅動拓撲結構邏輯分析 SIMetrix建模斷續模式
上傳時間： 2022-03-16
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隨著科學技術的發展和現代軍事的竟爭，需要雷達提供更先進的性能，對雷達的重要組成部分—接收機提出了更高的要求。它們具有以下特點：多通道接收、寬帶高分辨、高集成度、高可靠性及非常強的抗干擾能力。接收機包括前端變頻、高精度頻率綜合器和數字中頻采樣等關鍵技術。本題目針對現代雷達的特點，開展接收機各關鍵技術的研究工作，為未來新型雷達的研制提供實用的接收機技術，以提高雷達整體的各項戰術、技術指標和性能。隨著科技的不斷發展和新材料、新工藝的應用，各種高性能、小體積的器件的研制成功，為研究高集成度的接收機提供了器件保證；隨著數字化進程的加速，也為寬帶高分辨技術提供了有力的技術支持。本項目的技術作為雷達接收機的基礎設計，可以滿足不同頻段的雷達要求，特別適用于現代高機動抗有源干擾雷達，陸基、海基相控陣雷達以及電子對抗、通信等領域關鍵詞：雷達接收機，多通道，寬帶接收機隨著科學技術的發展和現代軍事的競爭，需要雷達提供更先進的性能，對雷達的重要組成部分—接收機2提出了更高的要求。它們具有以下特點：多通道接收寬帶高分辨、高集成度、高可靠性及非常強的抗干擾能力。接收機包括前端變頻、高精度頻率綜合器四和數字中頻采樣等關鍵技術。本題目針對現代雷達的特點開展接收機各關鍵技術的研究工作，為未來新型雷達的研制提供實用的接收機技術，以提高雷達整體的各項戰術、技術指標和整體性能本單位具有研制生產各種類型高性能雷達（包括機載、地面和海用艦載雷達）的能力。針對不同類型、不同體制和不同波段的現代雷達，接收機所采用的方案也不盡相同。在結構上，以前的產品都是采用積木式結構，就是將接收機的各個組成部分設計為一個一個的小模塊，然后通過射頻電纜連接起來，這樣做的結果是體積較大，在某些指標上如分辨率、抗干擾能力等，嚴重滯后于現代科技的發展和需求
上傳時間： 2022-03-26
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倒立擺系統是研究控制理論的一種典型實驗裝置，具有成本低廉，結構簡單物理參數和結構易于調整的優點，是一個具有高階次、不穩定、多變量、非線性和強耦合特性的不穩定系統。在控制過程中，它能有效地反映諸如穩定性、魯棒性、隨動性以及跟蹤等許多控制中的關鍵問題，是檢驗各種控制理論的理想模型。迄今人們己經利用經典控制理論、現代控制理論以及各種智能控制理論實現了多種倒立擺系統的控制穩定倒立擺系統的最初研究開始于二十世紀五十年代，麻省理工大學電機工程系設計出單級倒立擺系統這個實驗設備。后來在此基礎上，人們又進行拓展，產生了各式各樣的倒立擺：有懸掛式倒立擺、平行倒立擺、環形倒立擺、平面倒立擺倒立擺的級數有一級、二級、三級、四級乃至多級：倒立擺的運動軌道可以是水平的，也可以是傾斜的：倒立擺系統已成為控制領域中不可或缺的研究設備和驗證各種控制策略有效性的實驗平臺。同時倒立擺研究也具有重要的工程背景：如機器人的站立與行走類似雙倒立擺系統：火箭等飛行器的飛行過程中，其姿態的調整類似于倒立擺的平衡。由于倒立擺系統與雙足機器人、火箭飛行控制有很大相似性，因此對倒立擺控制機理的研究具有重要的理論和實踐意義。而就這兩方面而言，從目前的研究情況來看，大部分研究成果又都集中在第面即倒立擺系統的穩定控制的研究早在上個世紀五十年代，國外就開始了倒立擺的研究，我國學者也從80年代初開始倒立擺系統的研究。1966年 Schaefer和 Cannon應用bang-bang控制理論，將一個曲軸穩定于倒置位置，實現了單級倒立擺的穩定控制，在60年代后期，作為一個典型的不穩定嚴重非線性證例，倒立擺的概念被提出，并將其用于檢驗控制方法對不穩定、非線性和快速性系統的控制能力，受到世界各國許多科學家的重視，尋找不同的控制方法實現對倒立擺的控制。目前，倒立擺的控制方法可分如下幾類
上傳時間： 2022-04-05
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反激式開關電源變壓器設計的詳細步驟85W反激變壓器設計的詳細步驟 1. 確定電源規格. 1).輸入電壓范圍Vin=90—265Vac; 2).輸出電壓/負載電流:Vout1=42V/2A, Pout=84W 3).轉換的效率=0.80 Pin=84/0.8=105W 2. 工作頻率，匝比, 最低輸入電壓和最大占空比確定. Ｖmos*0.8>Vinmax+n(Vo+Vf)600*0.8>373+n(42+1)得n<2.5Vd*0.8>Vinmax/n+Vo400*0.8>373/n+42得n>1.34 所以n取1.6最低輸入電壓Vinmin=√[(Vacmin√2)* (Vacmin√2)-2Pin(T/2-tc)/Cin=(90√2*90√2-2*105*(20/2-3)/0.00015=80V取:工作頻率fosc=60KHz, 最大占空比Dmax=n(Vo+Vf)/[n(Vo+Vf)+Vinmin]= 1.6(42+1)/[1.6(42+1)+80]=0.45 Ton(max)=1/f*Dmax=0.45/60000=7.5us 3. 變壓器初級峰值電流的計算. Iin-avg=1/3Pin/Vinmin=1/3*105/80=0.4AΔIp1=2Iin-avg/D=2*0.4/0.45=1.78AIpk1=Pout/?/Vinmin*D+ΔIp1=84/0.8/80/0.45=2.79A 4. 變壓器初級電感量的計算. 由式子Vdc=Lp*dip/dt,得: Lp= Vinmin*Ton(max)/ΔIp1 =80*0.0000075/1.78 =337uH 取Lp=337 uH 5.變壓器鐵芯的選擇. 根據式子Aw*Ae=Pt*1000000/[2*ko*kc*fosc*Bm*j*?],其中: Pt(標稱輸出功率)= Pout=84W Ko(窗口的銅填充系數)=0.4 Kc(磁芯填充系數)=1(對于鐵氧體), 變壓器磁通密度Bm=1500Gs j(電流密度): j=4A/mm2;Aw*Ae=84*1000000/[2*0.4*1*60*103*1500Gs*4*0.80]=0.7cm4 考慮到繞線空間,選擇窗口面積大的磁芯,查表: ER40/45鐵氧體磁芯的有效截面積Ae=1.51cm2 ER40/45的功率容量乘積為 Ap = 3.7cm4 >0.7cm4 故選擇ER40/45鐵氧體磁芯. 6.變壓器初級匝數 1).由Np=Vinmin*Ton/[Ae*Bm],得: Np=80*7.5*10n-6/[1.52*10n-4*0.15] =26.31 取 Np =27T 7. 變壓器次級匝數的計算. Ns1(42v)=Np/n=27/1.6=16.875 取Ns1 = 17T Ns2(15v)=(15+1)* Ns1/(42+1)=6.3T 取Ns2 = 7T
上傳時間： 2022-04-15
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基于TMS320F2812數字控制的三相逆變電源設計論文+原理圖PCB摘要：隨著社會的需求越來越高，傳統的模擬電源的諸多缺陷越來越凸顯, 本文在借鑒國內外相關研究的基礎上，通過對空間矢量脈寬調制算法的分析，研究了數字信號處理器生成SVPWM 波形的實現方法及軟件算法。并將相關方法應用于實踐，研制了基于TMS320F2812數字控制的三相逆變電源，相關試驗參數和結果表明：該設計提高了直流電壓的利用率，使開關器件的損耗更小。此外，還提出了逆變電源閉環控制的PI控制算法，利用DSP的強大的數字信號處理能力，提高了系統的響應速度。經測試，系統實現了1~40V步進為1V的調壓輸出, 50Hz~1kHz步進2Hz的調頻輸出，輸出電壓恒定為36V時負載調整率小于5%。 關鍵詞：全橋逆變，SVPWM，DSP1. 系統硬件設計3.1 不可控整流電路 采用整流橋加濾波，得到比較穩定的電壓，電路如圖3.1.1所示。 圖3.1.1 不可控整流電路圖電路實現AC－DC變換。本模塊交流輸入是經48V變壓器將220V交流電壓變壓為48V交流電壓后的輸入電壓，然后經過橋式整流器整流，再通過電容濾波，輸出大小約為57.6V的直流電壓。中間接一個保險絲來保護后面的元器件，或當后面電路短路時防止電容損壞。 一般來說，無法找到一個可以把電源的所有電流紋波都吸收的電容，所以通常用多個電容并聯，這樣流入每個電容的紋波電流就只有并聯的電容個數分之一，每個電容就可以工作在低于它的最大額定紋波電流下，這里采用5個220μF的電容并聯。另外輸入濾波電容上一般要并上陶瓷電容（0.1μF），以吸收紋波電流的高頻分量。兩個20kΩ電阻的作用是使后
標簽： 逆變電源
上傳時間： 2022-05-05
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1，更近一步了解三相全控橋式整流電路的工作原理，研究全控橋式整流電路分別工作在電阻負載、電阻-電感負載下Ud，ld及Uvt的波形，初步認識整流電路在實際中的應用。2，研究三相全控橋式整流逆變電路的工作原理，并且驗證全控橋式電路在有源逆變時的工作條件，了解逆變電路的用途。=.設計理念與思路晶閘管是一種三結四層的可控整流元件，要使晶閘管導通，除了要在陽極-陰極間加正向電壓外，還必須在控制級加正向電壓，它一旦導通后，控制級就失去控制作用，當陰極電流下降到小于維持電流，晶閘管回復阻斷。因此，晶閘管的這一性能可以充分的應用到許多的可控變流技術中。在實際生產中，直流電機的調速、同步電動機的勵磁、電鍍、電焊等往往需要電壓可調的直流電源，利用晶閘管的單向可控導電性能，可以很方便的實現各種可控整流電路。當整流負載容量較大時，或要求直流電壓脈沖較小時，應采用三相整流電路，其交流側由三相電源提供。三相可控整流電路中，最基本的是三相半波可控整流電路，應用最廣泛的是三相橋式全控整流電路。三相半波可控電路只用三只晶閘管，接線簡單，但晶閘管承受的正反向峰值電壓較高，變壓器二次繞組的導電角僅120"，變壓器繞組利用率較低，并且電流是單向的，會導致變壓器鐵心直流磁化。而采用三相全控橋式整流電路，流過變壓器繞組的電流是反向電流，避免了變壓器鐵芯的直流磁化，同時變壓器繞組在一個周期的導電時間增加了一倍，利用率得到了提高。逆變是把直流電變為交流電，它是整流的逆過程，而有源逆變是把直流電經過直-交變換，逆變成與交流電源同頻率的交流電反送到電網上去。逆變在工農業生產、交通運輸、航空航天、辦公自動化等領域已得到廣泛的應用，最多的是交流電機的變頻調速。另外在感應加熱電源、航空電源等方面也不乏逆變電路的身影。在很多情況下，整流和逆變是有著密切的聯系，同一套晶閘管電路即可做整流，有能做逆變，常稱這一裝置為"變流器2
標簽： 整流電路
上傳時間： 2022-05-31
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