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標(biāo)簽： stc單片機(jī) pid 溫度調(diào)節(jié)器
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電力電子系統(tǒng)的集成化是現(xiàn)今電力電子技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，系統(tǒng)的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)是目前電力電子領(lǐng)域的重要研究方向。研究基于電力電子網(wǎng)絡(luò)的變流系統(tǒng)，對(duì)復(fù)雜電力電子裝置的系統(tǒng)級(jí)集成具有重要意義，是電力電子系統(tǒng)集成技術(shù)的基本組成部分。本文從變流系統(tǒng)的功率流和信息流雙重分布性的角度出發(fā)。對(duì)電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（Power Electronics System Network，PES—Net）的模型和變流系統(tǒng)的通信需求進(jìn)行分析，提出實(shí)時(shí)電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（Real—time power electronics system network，RT—PES—Net）；并對(duì)基于新網(wǎng)絡(luò)的分布式控制及管理方案和模塊化軟件方案等內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的研究，提出基于棧操作的實(shí)時(shí)軟件構(gòu)建方案。本文的研究將為變流系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)和軟件方案標(biāo)準(zhǔn)化提供參考和理論依據(jù)，為應(yīng)用系統(tǒng)的集成提供解決方案。 復(fù)雜中大功率變流系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)化分布式控制系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)象。首先，論文以復(fù)雜系統(tǒng)為研究對(duì)象，分析了應(yīng)用系統(tǒng)的功率流和信息流在空間結(jié)構(gòu)上的對(duì)偶關(guān)系和雙重分布的特性；在電力電子集成模塊（Power Electronics Building Blocks，PEBB）的基礎(chǔ)上，研究了變流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化分布式控制方案，并得出系統(tǒng)組構(gòu)的初步構(gòu)想，總結(jié)出適合復(fù)雜電力電子系統(tǒng)集成的標(biāo)準(zhǔn)化理論。 接著，論文對(duì)電力電子網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了研究。分析了現(xiàn)有各類(lèi)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和目前用于電力電子應(yīng)用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，從結(jié)構(gòu)、速率和協(xié)議等各個(gè)方面將兩類(lèi)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了系統(tǒng)的對(duì)比。明確了電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的定義，分析并總結(jié)復(fù)雜電力電子實(shí)時(shí)系統(tǒng)所需網(wǎng)絡(luò)必需具備的條件。根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)背景，綜合控制結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)需求，提出了電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的模型。 為滿(mǎn)足變流系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制，論文對(duì)分布式控制結(jié)構(gòu)的通信需求進(jìn)行了研究。以網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Networked Control System，NCS）為背景，對(duì)變流器系統(tǒng)控制信息延時(shí)因素進(jìn)行了分析；通過(guò)對(duì)典型電力電予系統(tǒng)的分析，歸納和總結(jié)了系統(tǒng)的控制功能和控制內(nèi)容，對(duì)系統(tǒng)不同層次的控制任務(wù)進(jìn)行了響應(yīng)時(shí)間需求分析和網(wǎng)絡(luò)的分層配置；通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的分析，研究了應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)模塊控制信息延時(shí)對(duì)不同應(yīng)用系統(tǒng)的性能影響和對(duì)開(kāi)關(guān)頻率的限制。根據(jù)變流系統(tǒng)對(duì)控制延時(shí)的接受程度，將電力電子復(fù)雜系統(tǒng)歸為兩大類(lèi)：1）零延時(shí)系統(tǒng)；2）定延時(shí)系統(tǒng)。針對(duì)上述兩類(lèi)系統(tǒng)，論文給出了電力電子網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的通道容量和應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)關(guān)周期的計(jì)算方法。 論文對(duì)開(kāi)放式、分布式的電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的硬件組成和同步方案進(jìn)行了研究，提出新的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)級(jí)集成方案。根據(jù)主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的控制任務(wù)需求，分別從功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度對(duì)開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)的硬件構(gòu)成進(jìn)行研究；根據(jù)控制系統(tǒng)的接口需求分析，對(duì)節(jié)點(diǎn)的通用性設(shè)計(jì)進(jìn)行重點(diǎn)討論。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的同步問(wèn)題，本文分析了簡(jiǎn)單有效的解決方法，即基于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的同步補(bǔ)償方案；此外，論文提出基于實(shí)時(shí)高速電力電子系統(tǒng)同絡(luò)（RT-PES-Net）的同步方案，研究適合變流器實(shí)時(shí)控制的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的硬件配置。根據(jù)應(yīng)用控制和通信系統(tǒng)所需的各種操作，論文對(duì)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的管理進(jìn)行了討論，研究了信息幀管理和相應(yīng)的硬件設(shè)置，并對(duì)各種工作模式下所需的通信時(shí)間進(jìn)行了計(jì)算和比較。基于實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其管理方案，論文給出了組構(gòu)以PEBB為基礎(chǔ)的變流系統(tǒng)的方案。 論文對(duì)基于RT-PES-Net的模塊化軟件方案進(jìn)行了研究。首先，將控制軟件與功率硬件進(jìn)行解耦，使得軟件設(shè)計(jì)與硬件部分分離。在分析電力電子軟件特性的前提下，論文提出基于棧操作的模塊化軟件方案，增加子程序?qū)崟r(shí)構(gòu)件的內(nèi)聚性；對(duì)軟件模塊化的通用性進(jìn)行研究，分析模塊接口參數(shù)和變量的申明和配置，并研究參數(shù)的定標(biāo)，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行分類(lèi)；分析子程序?qū)崟r(shí)構(gòu)件在執(zhí)行速度上的優(yōu)點(diǎn)。論文對(duì)電力電子系統(tǒng)控制軟件（Powerr Electronics System Control Software，PES-CS）的組構(gòu)和集成進(jìn)行研究，簡(jiǎn)化軟件主框架。 最后，論文分別對(duì)RT-PES-Net和模塊化軟件方案進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究和分析。論文對(duì)提出的實(shí)時(shí)電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（RT-PES-Net）進(jìn)行了通信實(shí)驗(yàn)，將新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?duì)變流系統(tǒng)的延時(shí)影響與舊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的延時(shí)影響進(jìn)行比較，總結(jié)新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在控制實(shí)時(shí)性、提高開(kāi)關(guān)頻率、網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性和管理靈活度等方面的優(yōu)勢(shì)。論文針對(duì)RT-PES-Net進(jìn)行應(yīng)用研究，驗(yàn)證該網(wǎng)絡(luò)可解決網(wǎng)絡(luò)通信失步所造成的問(wèn)題。論文對(duì)基于通用型實(shí)時(shí)構(gòu)件和棧操作的模塊化軟件方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為標(biāo)準(zhǔn)化軟件庫(kù)的建立和系統(tǒng)級(jí)集成提供參考方案。 網(wǎng)絡(luò)化的控制結(jié)構(gòu)研究是復(fù)雜電力電子系統(tǒng)級(jí)集成研究的關(guān)鍵。本課題針對(duì)復(fù)雜變流系統(tǒng)提出了實(shí)時(shí)電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（RT-PES-Net），并以該網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)對(duì)分布式控制結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)化管理方案和模塊化軟件方案展開(kāi)一系列研究，為電力電子控制系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)參考體系，并以此結(jié)構(gòu)來(lái)快速構(gòu)建終端復(fù)雜變流系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用系統(tǒng)組構(gòu)提供參考方案，有助于解決電力電子標(biāo)準(zhǔn)化推廣所面臨的難題。論文為應(yīng)用系統(tǒng)的即插即用和動(dòng)態(tài)重構(gòu)提供了研究基礎(chǔ)，從而為最終實(shí)現(xiàn)復(fù)雜變流器的應(yīng)用系統(tǒng)級(jí)集成提供系統(tǒng)化的理論和方法依據(jù)。同時(shí)，論文的研究開(kāi)拓了電力電子系統(tǒng)集成和標(biāo)準(zhǔn)化研究的一個(gè)新方向。
標(biāo)簽： 電力電子 網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-15
上傳用戶(hù)：silenthink
工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，時(shí)滯對(duì)象普遍存在，同時(shí)也是較難控制的，尤其是大時(shí)滯對(duì)象的控制一直都是一個(gè)難題。而很多溫度控制系統(tǒng)都是屬于大時(shí)滯系統(tǒng)，常見(jiàn)的智能溫度控制器雖然在溫度控制的實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)了比較理想的控制效果，但它仍然屬于將參數(shù)整定與系統(tǒng)控制分開(kāi)處理的離線(xiàn)整定方法，如果工況發(fā)生變化就必須重新調(diào)整參數(shù)。針對(duì)這一問(wèn)題，為了實(shí)現(xiàn)時(shí)滯系統(tǒng)參數(shù)自整定的控制，本文將神經(jīng)網(wǎng)路控制、模糊控制和PID控制結(jié)合起來(lái)，設(shè)計(jì)了基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應(yīng)PID控制器。 首先，本論文分析了時(shí)滯系統(tǒng)的特點(diǎn)，討論了幾種時(shí)滯系統(tǒng)較為成熟的常規(guī)控制算法：微分先行控制算法、史密斯預(yù)估控制算法、大林控制算法，并深入研究了它們的控制性能；并且通過(guò)仿真對(duì)這三種控制方法在溫控系統(tǒng)中的控制性能進(jìn)行了比較。 其次，在分析PID參數(shù)自整定傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)方法，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制器。該控制器綜合了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和PID控制各自的長(zhǎng)處，既具備了模糊控制簡(jiǎn)單有效的控制作用以及較強(qiáng)的邏輯推理功能，也具備了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)也具備了傳統(tǒng)PID控制的廣泛適應(yīng)性。該方法不需要離線(xiàn)整定參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線(xiàn)自整定參數(shù)。仿真實(shí)驗(yàn)表明了該控制器對(duì)模型和環(huán)境都具有較好的適應(yīng)能力和較強(qiáng)的魯棒性。 最后將基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應(yīng)PID控制器應(yīng)用于貝加萊PID溫控裝置，能夠出色地實(shí)現(xiàn)參數(shù)的在線(xiàn)自整定。理論分析、系統(tǒng)仿真、實(shí)驗(yàn)結(jié)果都證實(shí)了這種控制策略能有效地減少系統(tǒng)超調(diào)量，并減少了調(diào)節(jié)時(shí)間，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和控制精度。
標(biāo)簽： 時(shí)滯系統(tǒng) 參數(shù) 自整定控制
上傳時(shí)間： 2013-07-05
上傳用戶(hù)：xinyuzhiqiwuwu
隨著電子工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域需求的增長(zhǎng)，要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜程度較高的數(shù)字電子系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)處理能力提出越來(lái)越高的要求。定點(diǎn)運(yùn)算已經(jīng)很難滿(mǎn)足高性能數(shù)字系統(tǒng)的需要，而浮點(diǎn)數(shù)相對(duì)于定點(diǎn)數(shù)，具有表述范圍寬，有效精度高等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、遙感、機(jī)器人技術(shù)以及涉及指數(shù)運(yùn)算和信號(hào)處理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。對(duì)浮點(diǎn)運(yùn)算的要求主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是速度，即如何快速有效的完成浮點(diǎn)運(yùn)算；二是精度，即浮點(diǎn)運(yùn)算能夠提供多少位的有效數(shù)字。 計(jì)算機(jī)性?xún)r(jià)比的提高以及可編程邏輯器件的出現(xiàn)，對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)字電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了變革。FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)讓設(shè)計(jì)師通過(guò)設(shè)計(jì)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)的功能，將傳統(tǒng)的固件選用及電路板設(shè)計(jì)工作放在芯片設(shè)計(jì)中進(jìn)行。FPGA可以完成極其復(fù)雜的時(shí)序與組合邏輯電路功能，適用于高速、高密度，如運(yùn)算器、數(shù)字濾波器、二維卷積器等具有復(fù)雜算法的邏輯單元和信號(hào)處理單元的邏輯設(shè)計(jì)領(lǐng)域。 鑒于FPGA技術(shù)的特點(diǎn)和浮點(diǎn)運(yùn)算的廣泛應(yīng)用，本文基于FPGA將浮點(diǎn)運(yùn)算結(jié)合實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)一個(gè)觸摸式浮點(diǎn)計(jì)算器，主要目的是通過(guò)VHDL語(yǔ)言編程來(lái)實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)數(shù)的加減、乘除和開(kāi)方等基本運(yùn)算功能。 (1)給出系統(tǒng)的整體框架設(shè)計(jì)和各模塊的實(shí)現(xiàn)，包括芯片的選擇、各模塊之間的時(shí)序以及控制、每個(gè)運(yùn)算模塊詳細(xì)的工作原理和算法設(shè)計(jì)流程； (2)通過(guò)VHDL語(yǔ)言編程來(lái)實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)數(shù)的加減、乘除和開(kāi)方等基本運(yùn)算功能； (3)在Xilinx ISE環(huán)境下，對(duì)系統(tǒng)的主要模塊進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)及功能仿真，驗(yàn)證了基于FPGA的浮點(diǎn)運(yùn)算。
標(biāo)簽： FPGA 浮點(diǎn)運(yùn)算器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶(hù)：咔樂(lè)塢
人臉識(shí)別技術(shù)繼指紋識(shí)別、虹膜識(shí)別以及聲音識(shí)別等生物識(shí)別技術(shù)之后，以其獨(dú)特的方便、經(jīng)濟(jì)及準(zhǔn)確性而越來(lái)越受到世人的矚目。作為人臉識(shí)別系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)—人臉檢測(cè)，隨著研究的深入和應(yīng)用的擴(kuò)大，在視頻會(huì)議、圖像檢索、出入口控制以及智能人機(jī)交互等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景，發(fā)展速度異常迅猛。 FPGA的制造技術(shù)不斷發(fā)展，它的功能、應(yīng)用和可靠性逐漸增加，在各個(gè)行業(yè)也顯現(xiàn)出自身的優(yōu)勢(shì)。FPGA允許用戶(hù)根據(jù)自己的需要來(lái)建立自己的模塊，為用戶(hù)的升級(jí)和改進(jìn)留下廣闊的空間。并且速度更高，密度也更大，其設(shè)計(jì)方法的靈活性降低了整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成本，F(xiàn)PGA 設(shè)計(jì)成為電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)行業(yè)不可缺少的方法。 本文從人臉檢測(cè)算法入手，總結(jié)基于FPGA上的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，使用IBM的Coreconnect掛接自定義模塊技術(shù)。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練分類(lèi)器、定點(diǎn)化、以及硬件加速等方法后，能夠使人臉檢測(cè)系統(tǒng)在基于Xilinx的Virtex II Pro開(kāi)發(fā)板上平臺(tái)上，達(dá)到實(shí)時(shí)的檢測(cè)效果。本文工作和成果可以具體描述如下： 1. 算法分析：對(duì)于人臉檢測(cè)算法，首先確保的是檢測(cè)率的準(zhǔn)確性程度。本文所采用的是基于Paul Viola和Michael J.Jones提出的一種基于Adaboost算法的人臉檢測(cè)方法。算法中較多的是積分圖的特征值計(jì)算，這便于進(jìn)一步的硬件設(shè)計(jì)。同時(shí)對(duì)檢測(cè)算法進(jìn)行耗時(shí)分析確定運(yùn)行速度的瓶頸。 2. 軟硬件功能劃分：這一步考慮市場(chǎng)可以提供的資源狀況，又要考慮系統(tǒng)成本、開(kāi)發(fā)時(shí)間等諸多因素。Xilinx公司提供的Virtex II Pro開(kāi)發(fā)板，在上面有可以供利用的Power PC處理器、可擴(kuò)展的存儲(chǔ)器、I/O接口、總線(xiàn)及數(shù)據(jù)通道等，通過(guò)分析可以對(duì)算法進(jìn)行細(xì)致的劃分，實(shí)現(xiàn)需要加速的模塊。 3. 定點(diǎn)化：在Adaboost算法中，需要進(jìn)行大量的浮點(diǎn)計(jì)算。這里采用的方法是直接對(duì)數(shù)據(jù)位進(jìn)行操作它提取指數(shù)和尾數(shù)，然后對(duì)尾數(shù)執(zhí)行移位操作。 4. 改進(jìn)檢測(cè)用的級(jí)聯(lián)分類(lèi)器的訓(xùn)練，提出可以迅速提高分類(lèi)能力、特征數(shù)量大大減小的一種訓(xùn)練方法。 5. 最后對(duì)系統(tǒng)的整體進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)表明，在視頻輸入輸出接入的同時(shí)，人臉檢測(cè)能夠達(dá)到17fps的檢測(cè)速度，并且獲得了很好的檢測(cè)率以及較低的誤檢率。
標(biāo)簽： FPGA 人臉檢測(cè) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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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(wèn)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(wèn)題，如果實(shí)現(xiàn)PID軟算法的微處理器因?yàn)閺?qiáng)干擾或其他原因而出現(xiàn)故障，會(huì)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(gè)問(wèn)題。因此，利用FPGA開(kāi)發(fā)技術(shù)，實(shí)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(chǎng)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(diǎn)，總結(jié)FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)及開(kāi)發(fā)流程，指出實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)難度，是擴(kuò)展設(shè)計(jì)功能、提高芯片性能和產(chǎn)品性?xún)r(jià)比的關(guān)鍵。控制系統(tǒng)由四個(gè)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(jī)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(jì)結(jié)構(gòu)類(lèi)型和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出一種基于FPGA改進(jìn)型并行結(jié)構(gòu)的PID溫度控制器設(shè)計(jì)方法。在PID算法與FPGA的運(yùn)算器邏輯映像過(guò)程中，采用將補(bǔ)碼的加法器代替減法器設(shè)計(jì)，增加整數(shù)運(yùn)算結(jié)果的位擴(kuò)展處理，進(jìn)行不同數(shù)據(jù)類(lèi)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(yùn)算部件。應(yīng)用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語(yǔ)言相結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了PID控制器，用Modelsim仿真驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性，用Synplify Pro進(jìn)行電路綜合，在Quaitus Ⅱ軟件中實(shí)現(xiàn)布局布線(xiàn)，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(jì)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(duì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，達(dá)到無(wú)超調(diào)的穩(wěn)定控制要求，為降低FPGA實(shí)現(xiàn)PID控制器的設(shè)計(jì)難度提供了有效的方法。
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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本文分析了數(shù)字音頻處理技術(shù)中數(shù)字濾波器的各種傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法,尤其是研究了FIR數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)算法,在分析了數(shù)字濾波器的傳統(tǒng)算法的基礎(chǔ)上,針對(duì)家用和便攜式音頻處理系統(tǒng),提供一種基于FPGA的音頻處理器的實(shí)現(xiàn)方案,以適應(yīng)便攜式和家用設(shè)備對(duì)處理器體積和功耗小的發(fā)展要求.該方案對(duì)實(shí)現(xiàn)N階FIR數(shù)字濾波器的傳統(tǒng)算法進(jìn)行了改良,將濾波器的系數(shù)用浮點(diǎn)數(shù)表示法來(lái)表示,使得原本至少需要一個(gè)乘法器和一個(gè)加法器來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波功能,現(xiàn)在僅需要若干次加法和移位運(yùn)算就可以實(shí)現(xiàn),很大程度降低了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和系統(tǒng)功耗,也減少了芯片的面積.同時(shí)采用硬件描述語(yǔ)言VHDL實(shí)現(xiàn)了音頻處理器各個(gè)模塊的設(shè)計(jì).
上傳時(shí)間： 2013-06-02
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當(dāng)前，在系統(tǒng)級(jí)互連設(shè)計(jì)中高速串行I/O技術(shù)迅速取代傳統(tǒng)的并行I/O技術(shù)正成為業(yè)界趨勢(shì)。人們已經(jīng)意識(shí)到串行I/O“潮流”是不可避免的，因?yàn)樵诟哂?Gbps的速度下，并行I/O方案已經(jīng)達(dá)到了物理極限，不能再提供可靠和經(jīng)濟(jì)的信號(hào)同步方法。基于串行I/O的設(shè)計(jì)帶來(lái)許多傳統(tǒng)并行方法所無(wú)法提供的優(yōu)點(diǎn)，包括：更少的器件引腳、更低的電路板空間要求、減少印刷電路板（PCB）層數(shù)、PCB布局布線(xiàn)更容易、接頭更小、EMI更少，而且抵抗噪聲的能力也更好。高速串行I/O技術(shù)正被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各種系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，包括PC、消費(fèi)電子、海量存儲(chǔ)、服務(wù)器、通信網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)計(jì)算和控制、測(cè)試設(shè)備等。迄今業(yè)界已經(jīng)發(fā)展出了多種串行系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)，如PCI Express、串行RapidIO、InfiniBand、千兆以太網(wǎng)、10G以太網(wǎng)XAUI、串行ATA等等。 Aurora協(xié)議是為私有上層協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)上層協(xié)議提供透明接口的串行互連協(xié)議，它允許任何數(shù)據(jù)分組通過(guò)Aurora協(xié)議封裝并在芯片間、電路板間甚至機(jī)箱間傳輸。Aurora鏈路層協(xié)議在物理層采用千兆位串行技術(shù)，每物理通道的傳輸波特率可從622Mbps擴(kuò)展到3.125Gbps。Aurora還可將1至16個(gè)物理通道綁定在一起形成一個(gè)虛擬鏈路。16個(gè)通道綁定而成的虛擬鏈路可提供50Gbps的傳輸波特率和最大40Gbps的全雙工數(shù)據(jù)傳輸速率。Aurora可優(yōu)化支持范圍廣泛的應(yīng)用，如太位級(jí)路由器和交換機(jī)、遠(yuǎn)程接入交換機(jī)、HDTV廣播系統(tǒng)、分布式服務(wù)器和存儲(chǔ)子系統(tǒng)等需要極高數(shù)據(jù)傳輸速率的應(yīng)用。 傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)背板如VME總線(xiàn)和CompactPCI總線(xiàn)都是采用并行總線(xiàn)方式。然而對(duì)帶寬需求的不斷增加使新興的高速串行總線(xiàn)背板正在逐漸取代傳統(tǒng)的并行總線(xiàn)背板。現(xiàn)在，高速串行背板速率普遍從622Mbps到3.125Gbps，甚至超過(guò)10Gbps。AdvancedTCA（先進(jìn)電信計(jì)算架構(gòu)）正是在這種背景下作為新一代的標(biāo)準(zhǔn)背板平臺(tái)被提出并得到快速的發(fā)展。它由PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)制造商協(xié)會(huì)（PICMG）開(kāi)發(fā)，其主要目的是定義一種開(kāi)放的通信和計(jì)算架構(gòu)，使它們能被方便而迅速地集成，滿(mǎn)足高性能系統(tǒng)業(yè)務(wù)的要求。ATCA作為標(biāo)準(zhǔn)串行總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，支持高速互聯(lián)、不同背板拓?fù)洹⒏咝盘?hào)密度、標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械與電氣特性、足夠步線(xiàn)長(zhǎng)度等特性，滿(mǎn)足當(dāng)前和未來(lái)高系統(tǒng)帶寬的要求。 采用FPGA設(shè)計(jì)高速串行接口將為設(shè)計(jì)帶來(lái)巨大的靈活性和可擴(kuò)展能力。Xilinx Virtex-IIPro系列FPGA芯片內(nèi)置了最多24個(gè)RocketIO收發(fā)器，提供從622Mbps到3.125Gbps的數(shù)據(jù)速率并支持所有新興的高速串行I/O接口標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合其強(qiáng)大的邏輯處理能力、豐富的IP核心支持和內(nèi)置PowerPC處理器，為企業(yè)從并行連接向串行連接的過(guò)渡提供了一個(gè)理想的連接平臺(tái)。 本文論述了采用Xilinx Virtex-IIPro FPGA設(shè)計(jì)傳輸速率為2.5Gbps的高速串行背板接口，該背板接口完全符合PICMG3.0規(guī)范。本文對(duì)串行高速通道技術(shù)的發(fā)展背景、現(xiàn)狀及應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹和分析，詳細(xì)分析了所涉及到的主要技術(shù)包括線(xiàn)路編解碼、控制字符、逗點(diǎn)檢測(cè)、擾碼、時(shí)鐘校正、通道綁定、預(yù)加重等。同時(shí)對(duì)AdvancedTCA規(guī)范以及Aurora鏈路層協(xié)議進(jìn)行了分析， 并在此基礎(chǔ)上給出了FPGA的設(shè)計(jì)方法。最后介紹了基于Virtex-IIPro FPGA的ATCA接口板和MultiBERT設(shè)計(jì)工具，可在標(biāo)準(zhǔn)ATCA機(jī)框內(nèi)完成單通道速率為2.5Gbps的全網(wǎng)格互聯(lián)。
上傳時(shí)間： 2013-05-29
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超聲波電機(jī)(Ultrasonic motors，簡(jiǎn)稱(chēng)USM)是一種全新原理的直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，它利用壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)激發(fā)的超聲振動(dòng)作為驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)定轉(zhuǎn)子間的摩擦力來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)。與傳統(tǒng)的電磁電機(jī)相比，它具有低速大轉(zhuǎn)矩、無(wú)電磁干擾、動(dòng)作響應(yīng)快、運(yùn)行無(wú)噪聲、無(wú)輸入自鎖等卓越特性，在非連續(xù)運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域、精密控制領(lǐng)域比傳統(tǒng)的電磁電機(jī)性能優(yōu)越得多。超聲波電機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車(chē)專(zhuān)用電器、精密儀器儀表、辦公自動(dòng)化設(shè)備、智能機(jī)器人等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，近年來(lái)倍受科技界和工業(yè)界的重視，成為當(dāng)前機(jī)電控制領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。 本文主要以行波型超聲波電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)為研究對(duì)象，引入嵌入式系統(tǒng)理念，設(shè)計(jì)并制作了超聲波電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，并對(duì)超聲波電機(jī)的速度與定位控制做了深入的研究。本文主要研究?jī)?nèi)容及成果如下： 介紹了超聲波電機(jī)的工作原理、特點(diǎn)及其應(yīng)用前景，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，以及今后我國(guó)超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展方向，明確了本文的研究?jī)?nèi)容。 結(jié)合嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)及其開(kāi)發(fā)方法，詳細(xì)介紹了超聲波電機(jī)嵌入式驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)過(guò)程，并總結(jié)了硬件、軟件的調(diào)試過(guò)程。最后，對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試和數(shù)據(jù)分析。 采用DDS技術(shù)解決超聲波電機(jī)所需要的高頻驅(qū)動(dòng)電源和數(shù)字控制的問(wèn)題。本文設(shè)計(jì)的以ARM控制器為核心，頻率、相位、幅值均可調(diào)的雙通道信號(hào)發(fā)生器，具有頻率和相位差控制精度高的特點(diǎn)。 本文介紹了速度與位置的常用控制策略。設(shè)計(jì)并搭建了基于增量式PID的速度和基于模糊PID的位置控制系統(tǒng)。速度控制采用增量式PID調(diào)節(jié)，其控制策略簡(jiǎn)單、易行，通過(guò)實(shí)驗(yàn)選擇合適的參數(shù)能適應(yīng)一般的控制精度要求。定位控制則采用模糊PID控制策略，該策略將模糊控制不需要精確的數(shù)學(xué)模型、收斂速度快的特點(diǎn)與PID簡(jiǎn)單易行、能消除穩(wěn)態(tài)誤差的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，改善了模糊控制器穩(wěn)態(tài)性能，使電機(jī)定位控制精度達(dá)到0.0880。
上傳時(shí)間： 2013-07-16
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