課題分析了目前國內外減搖鰭控制技術的發(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)控制的驅動電路；軟件平臺主要是基于ARM的軟件，包括啟動代碼和應用程序；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、復雜性、時變性以及海況的不確定性，經典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)學模型，而是基于人類的思維以及經驗，用語言規(guī)則描述控制過程，并根據(jù)規(guī)則去調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)最佳調整。 研究結果表明：采用該控制手段能較好的滿足設計要求，開發(fā)的嵌入式減搖鰭控制系統(tǒng)具有設計合理、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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電液控制作為液壓控制的一個新分支，因為其本身的特點正得到越來越廣泛的應用。電液控制系統(tǒng)的發(fā)展對電液控制技術提出了更高的要求，這必將促進電液控制技術的發(fā)展。本文在教研室多年電液控制經驗的基礎上，提出開發(fā)通用型電液系統(tǒng)數(shù)字控制器。 通過對電液控制技術的研究，了解電液系統(tǒng)的一般構成，結合多個具體實例，本文提出數(shù)字式電液控制器概念，以ARM微處理器為硬件核心，采用多種智能控制算法解決電液系統(tǒng)閉環(huán)控制問題。 數(shù)字控制器以PHILIPS公司的32位ARM7微處理器LPC2292為硬件核心，配有高速AD、DA轉換器。硬件設計注重通用性，具有多種輸入、輸出通道，可以采集和輸出多種、多個模擬量信號和數(shù)字量信。具有多種通信接口，可以實現(xiàn)近距離監(jiān)控或者遠距離操控。人機交互通道豐富，具有報警、狀態(tài)指示、參數(shù)顯示等功能。采用光電隔離、獨立電源、屏蔽外殼等措施保證控制器具有良好的穩(wěn)定性、可靠性。軟件設計采用UC/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)，內部集成多種智能控制算法，保證電液系統(tǒng)閉環(huán)控制取得良好的效果。開發(fā)模擬試驗系統(tǒng)，可以模擬電液系統(tǒng)現(xiàn)場的各種信號和閉環(huán)回路，實現(xiàn)實驗室調試。采用Visual Basic開發(fā)上位機軟件，配合控制器完成參數(shù)修改、保存，繪制實時監(jiān)控曲線，控制硬件等功能。 控制器解決了電液系統(tǒng)多樣性難題，客服模擬控制的缺點。研發(fā)出模糊自整定PID算法，它成功解決了閉環(huán)控制過程中設定信號不斷變化的難題。經過多次現(xiàn)場調試，目前控制器已經成功應用于國內多家企業(yè)的輪胎耐久性試驗機和密煉機兩種電液系統(tǒng)，在這兩種系統(tǒng)中成功取代進口國外模擬控制器，并且控制效果好于國外模擬控制器。關鍵詞：電液系統(tǒng)；ARM7；UC/OS-II；模糊自整定
標簽： ARM 微處理器 電液系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-31
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智能控制器是智能斷路器的核心，不僅具有普通脫扣器的各種保護功能，而且還具有實時參數(shù)顯示、故障記憶和查詢、自診斷等多項功能。在回顧和總結了智能斷路器的發(fā)展歷程后，討論了當前智能斷路器的發(fā)展趨勢，提出了基于ARM的斷路器智能控制器的研究。本論文介紹了斷路器智能控制器的設計原理，同時重點闡述了斷路器智能控制器的各項參數(shù)測量及保護原理和算法，并進行了具體的硬件和軟件模塊的設計，旨在實現(xiàn)斷路器的智能保護。 本文涉及的斷路器智能控制器，在硬件上以PHILIPS公司的ARM芯片LPC2294為核心處理器，主要進行數(shù)據(jù)的實時采集處理和斷路器的故障保護。硬件設計采用了標準化模塊設計方法，硬件電路盡可能選擇標準化、模塊化結構的典型電路，以便擴展。其中，液晶選用的是SMG240128A，鍵盤芯片選用的是ZLG7290。軟件的編制采用模塊化編程方法，每一個模塊相對獨立，完成特定功能，便于維護添加新功能。編程工具為ARM公司提供的ADS1.2。為了保證智能控制器各種保護功能的可靠實現(xiàn)，論文中對智能控制器的干擾源進行了分析，從硬件和軟件兩個方面采取了多項設計措施，提高了智能控制器的穩(wěn)定性和可靠性。實踐證明，論文中構建的斷路器智能控制器結構簡單，易于實現(xiàn)，可以滿足系統(tǒng)需要，因此具有較高的實用價值。
上傳時間： 2013-06-10
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目前運動控制主要有兩種實現(xiàn)方式,一是使用PLC加運動控制模塊來實現(xiàn)：二是使用PC加運動控制卡來實現(xiàn)。兩者各有優(yōu)缺點,但兩者有以下共同的缺點：一是由于它們兒乎都是采用通用微控制器(MCU和DSP)來實現(xiàn)電機控制,由于受CPU速度的限制,以及CPU的多個進程同時處理,故無法在控制精度和控制速度比較高的場合中應用。二是它們的設計只是把運動控制部件當作系統(tǒng)的一個部分,如果要完成一個機械設備的完整控制,還需要輔助有其他的數(shù)字量/模擬量控制設備。這樣在提高了系統(tǒng)成本的同時,也降低了系統(tǒng)的可靠性。 論文設計了一種基于ARM+CPLD的高速運動控制器,該控制器采用高速的CPLD處理器來完成電機的閉環(huán)控制,輔助以NXP的32位ARM7TDMI處理器LPC231X來實現(xiàn)復雜的運動規(guī)劃,使得運動控制精度更高、速度更快、運動更加平穩(wěn)；同時為系統(tǒng)擴展了常規(guī)運動控制卡不具備的通用I/O接口,除開4軸運動控制所需要的8點高速脈沖輸入和8點高速脈沖輸出外,系統(tǒng)具有24點數(shù)字量輸入(可選共陰或共陽),25點繼電器輸出,僅一臺這樣的專用設備就可以完成4軸運動控制和設備上其它開關量控制。 系統(tǒng)采用可移植的軟、硬件設計。硬件上以運動控制部件為核心,可以方便的在ARM處理器預留的資源上擴展出數(shù)字輸入,數(shù)字輸出,AD輸入,DA輸出等常用功能模塊。系統(tǒng)軟件構架如下：在最上層,系統(tǒng)采用μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)來完成系統(tǒng)任務調度；在底層,將底層設備的操作打包編寫成底層驅動的形式,可直接供用戶程序調用；在中間層,可根據(jù)不同的用戶要求編寫用戶程序,再將其傳遞給μC/OS-Ⅱ來調度該用戶程序。 將該運動控制器應用于工業(yè)應用中的套標機,在對套標機進行運動分解之后,結合套標機的電氣特性,很好的實現(xiàn)了運動控制器在套標機上的二次開發(fā),滿足了套標機在現(xiàn)場中的應用。
上傳時間： 2013-04-24
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溫室技術是我國實現(xiàn)農業(yè)信息化的重要環(huán)節(jié)，溫度是溫室中的重要環(huán)境參數(shù)。實時控制是指在規(guī)定的時間內，系統(tǒng)必須做出相應的響應，是現(xiàn)代溫室控制發(fā)展的更高要求。隨著精細農業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的大棚已經不能滿足現(xiàn)代高精度、快速采集及響應的要求，由于溫度的滯后性和難調控性，溫度實時控制一直是溫室控制的一大難題。 本課題整合了CPID與ARM的優(yōu)點，提出運用CPID硬件來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，移植實時操作系統(tǒng)到ARM來實現(xiàn)復雜算法控制，采用高精度數(shù)字傳感器DS18820，并設計出混合PID模糊控制器來實現(xiàn)溫室的變溫管理，這對于現(xiàn)代溫室的智能化控制有著十分重要的實際意義。較傳統(tǒng)溫室，優(yōu)點在于(1)它改變以往依靠單片機軟件來實現(xiàn)傳感器周期性采集，改用CPID硬件產生數(shù)字傳感器所需的讀寫時序，這種“以硬代軟”的方案實時性好，且大大避免了軟件運行時的不穩(wěn)定性、系統(tǒng)冗余等先天缺陷。(2)操作系統(tǒng)能實現(xiàn)多任務、多線程以及友好的人機界面。 試驗以華中農業(yè)大學的華北型機械通風式連棟塑料溫室為試驗模型，選擇了ALTERA公司的EPM7128SLC84-15芯片和SAMSUNG公司的S3C44BOX芯片為目標板，以PC機為宿主機，設計了實時溫度控制平臺。 主要工作： (1)概述了溫度實時測控的必要性并介紹了CPLD、ARM技術及嵌入式實時操作系統(tǒng)的發(fā)展。 (2)介紹了溫度采集模塊及CPLD與ARM通訊接口模塊的設計。 (3)通過ARM存儲模塊、LCD顯示模塊、串口模塊、Rt18019AS網口模塊、uClinux操作系統(tǒng)模塊等系統(tǒng)完成了本試驗平臺。 (4)介紹混合PID模糊控制算法并通過Simulink工具箱進行了仿真，得出混合PID模糊控制器較經典PID控制具有更快的動態(tài)響應、更小超調、抗干擾強的結論。 (5)最后，通過試驗數(shù)據(jù)驗證了整套系統(tǒng)實時采集的穩(wěn)定性及可靠性，指出了本課題的不足之處和待改善的問題。
標簽： ARMCPLD 農業(yè) 溫度 實時控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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這篇論文在系統(tǒng)分析國內外雷達伺服控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀的基礎上，選定以ARM為內核的基于ARM+FPGA的雷達伺服控制器為研究對象。 首先，根據(jù)雷達伺服控制系統(tǒng)功能要求與性能指標，進行系統(tǒng)的硬件設計：選擇基于ARM920T的S3C2410和Altera公司的FPGA芯片EP1C12Q240作為主控芯片，ARM與FPGA的連接形式采用中斷+存儲器的形式；將ARM與FPGA上多余的引腳引出作為將來升級的需要；還畫出ARM+FPGA的雷達伺服控制器的系統(tǒng)圖并制作了PCB板。 其次，選用PID對伺服系統(tǒng)進行控制，模糊神經網絡綜合了模糊控制和神經網絡的優(yōu)點，并利用模糊神經網絡算法對PID參數(shù)進行在線調整。用Matlab7.1進行仿真，其結果表明：該控制算法對系統(tǒng)具有良好的控制效果，性能較常規(guī)PID得到較大改善。 最后，根據(jù)FPGA在伺服系統(tǒng)主要任務，用VHDL語言和原理圖在FPGA芯片中分別編制實現(xiàn)DAC0832接口控制功能、光電編碼器與脈沖發(fā)生電路的程序代碼；并在Quartus II6.0環(huán)境下通過仿真，且得到仿真的波形符合系統(tǒng)功能要求。采用C語言編寫在ARM中實現(xiàn)模糊神經網絡PID控制算法的代碼，通過CodeWarrior for ARM的編譯無誤后，生成可執(zhí)行文件.axf,，調用AXD進行在線仿真調試。仿真結果表明：模糊神經網絡PID算法對伺服系統(tǒng)能夠進行有效控制。 結果表明：ARM作為伺服控制器的內核，其性價比與集成度高：用FPGA芯片實現(xiàn)接口電路使伺服控制器的可靠性高、速度快、可配置及連接方式靈活。因此采用基于ARM+FPGA的雷達伺服控制器，提高了系統(tǒng)的開放性、實時性、可靠性，降低了系統(tǒng)功耗，具有重要的應用價值。
上傳時間： 2013-06-30
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隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，中國汽車數(shù)量的持續(xù)增加，汽車的功能也越來越強，隨之而來的是日趨復雜的故障診斷。 本文對國內外汽車故障診斷系統(tǒng)的市場現(xiàn)狀進行了分析，指出傳統(tǒng)的診斷設備已經不能滿足社會發(fā)展的需要，提出了一種新穎、手持便攜、操作簡單、通用性強、基于診斷口檢測的嵌入式汽車ECU（電控單元）故障診斷與檢測設備。該掌上設備采用Samsung公司推出的16/32位RISC處理器S3C2410，結合擁有多線程、多任務的開源操作系統(tǒng)Linux，添加完全支持CAN V2.0B 技術規(guī)范的SJA1000獨立CAN總線控制器，完成了基于CAN總線的汽車故障診斷系統(tǒng)手持設備的硬件設計，和部分軟件設計。 論文對CAN總線的技術規(guī)范、協(xié)議標準及幀結構進行了比較詳細地論述，提出了以CAN協(xié)議為核心的汽車故障診斷系統(tǒng)手持式設備的總體設計方案；實現(xiàn)了基于S3C2410的汽車故障診斷儀硬件設計；同時對硬件中的各功能單元的設計原理、硬件接口、驅動及協(xié)議進行了分析和闡述。 該系統(tǒng)無論從理論上還是實際應用中都有著較強的先進性和實用性。在嵌入式系統(tǒng)與汽車電子緊密結合及汽車日益普及的趨勢下，由于覆蓋車型面廣、診斷準確、修復便捷、功耗低和便攜等優(yōu)點，該汽車故障診斷系統(tǒng)具有比較普遍的應用和研究價值。
上傳時間： 2013-07-13
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本論文是基于ARM處理器的無功補償控制器設計
上傳時間： 2013-07-17
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近年來，LED顯示系統(tǒng)在信息顯示領域得到了廣泛的應用，迅速發(fā)展成一種電子廣告媒體，而且已形成具有相當發(fā)展?jié)摿Φ碾娮赢a業(yè)。隨著北京申辦年奧運會的成功，必將進一步推動LED顯示屏產業(yè)的發(fā)展。 就目前的發(fā)展趨勢來看，LED視頻顯示系統(tǒng)是一個發(fā)展趨勢。而目前的LED視頻系統(tǒng)必須以PC機為視頻源，一對一的聯(lián)機、同步顯示，屬于同步顯示系統(tǒng)，使用不是很靈活方便。一般用于大型購物廣場的戶外播放視頻廣告、電視和電影，還可用于大型體育比賽場所，實時直播賽況。盡管異步顯示系統(tǒng)可脫機使用，方便靈活，但不能夠播放視頻信息。 從商業(yè)角度來說，技術先進的不一定就是能在市場上完全能行的通的。隨著電子廣告市場發(fā)展，城市街道的視頻廣告也必將是一種發(fā)展趨勢，因為具有動感的彩色視頻廣告比普通的廣告壁紙更能吸引人們眼球，同時也為城市添加一道靚麗的風景。而具有壽命長、成本低、亮度高、視角大、可視距離遠等特點的LED顯示系統(tǒng)比較適合此場所的顯示要求。針對這一特點，開發(fā)一套小型、可脫機播放視頻的LED顯示系統(tǒng)，具有重要的意義和市場價值，不僅有助于城市電子廣告產業(yè)的發(fā)展，也必將推進小型LED視頻系統(tǒng)的研究進程以及在其他領域的廣泛應用。 因此，本課題以此作為研究工作的起點。本文在分析LED顯示屏工作原理后，針對目前LED異步顯示系統(tǒng)存在的缺點，結合LED同步顯示系統(tǒng)的主要功能及技術指標，提出解決關鍵問題的總體技術方案。該系統(tǒng)采用ARM+FPGA的硬件構架，利用ARM處理器可移植操作系統(tǒng)、自帶LCD控制器、可實現(xiàn)圖形界面系統(tǒng)的特點，將ARM系統(tǒng)作為視頻源，F(xiàn)PGA用于顯示數(shù)據(jù)重構、灰度掃描控制的電路設計，有效解決了該系統(tǒng)的關鍵技術問題。 本文的核心是ARM系統(tǒng)軟硬件設計及FPGA邏輯設計兩大部分。首先根據(jù)系統(tǒng)的總體設計方案實現(xiàn)控制系統(tǒng)硬件平臺的設計：然后在此基礎上通過對嵌入式Linux內核的移植、LCD驅動程序的開發(fā)及Qtopia圖形界面系統(tǒng)的實現(xiàn)，完成了ARM系統(tǒng)的軟件平臺設計；最后重點介紹了FPGA的邏輯設計及仿真分析，并驗證了各模塊的功能設計的正確性。
標簽： ARM LED 視頻 控制系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-06-26
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在特定的工業(yè)測控應用中對處理器的功耗有嚴格的要求，類似X86處理器芯片系列由于繼承了原有8086的構架，功耗很大，不能滿足要求。當前應用廣泛的ARM系列處理器有低功耗、高處理器能力的優(yōu)點，非常適合于此類應用。由于ARM處理器并沒有對PC/104總線有支持，所以本設計使用CPLD可編程邏輯完成ARM本地總線與PC/104總線的轉換。文章完成了以下工作： 1.介紹了工業(yè)控制計算機的發(fā)展情況和當前使用廣泛的PC/104計算機，描述了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史和軟硬件組成，分析了X86與ARM處理器構架的特點與優(yōu)缺點； 2.從PC/104總線規(guī)范出發(fā)，對基于ARM處理器的PC/104工業(yè)控制嵌入式工控機進行了總體設計，軟硬件選型部分對當前流行的軟硬件系統(tǒng)進行了詳細地描寫，硬件處理器選用SAMSUNG公司的S3C2410，軟件系統(tǒng)采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)； 3.對系統(tǒng)硬件各個部分實現(xiàn)細節(jié)進行了描寫，包括最小系統(tǒng)、CAN網絡、以太網絡和PC/104總線控制器；其中著重對PC/104總線控制器的實現(xiàn)方案進行了討論，分析了ARM本地總線時序和PC/104總線時序，最后使用VHDL語言實現(xiàn)了了總線控制器邏輯； 4.移植了嵌入式Linux操作系統(tǒng)，Linux操作系統(tǒng)移植分為配置、編譯和下載運行調試三個步驟；基于Linux操作系統(tǒng)編寫了PC/104總線驅動，驅動完成映射PC/104地址到系統(tǒng)虛擬地址和中斷綁定；編寫了基于PC/104的CAN總線驅動，分析了驅動初始化、中斷處理流程、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)管理和文件操作接口，描寫了驅動的編譯和下載過程；最后給出了應用程序接口； 5.根據(jù)機車工業(yè)控制領域的具體要求，開發(fā)了實際系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)主要參數(shù)指標；對系統(tǒng)的運算性能進行了測試，測試表明定點運算能力與X86相當，符合設計要求：系統(tǒng)通過鐵標高低溫測試和射頻干擾測試，并進行了為期3個月的裝車試運行，試運行過程中系統(tǒng)工作正常，完全能夠滿足設計要求。
上傳時間： 2013-07-10
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