相位激光測距是一種高精度的距離測量技術，隨著電子器件和信號處理技術的發展，這種測距技術在軍用和民用領域必將得到更為廣泛的研究和應用。本文介紹了一種基于FPGA嵌入式技術的相位激光測距系統，該系統采用先進的FPGA技術，實現了調制信號產生、信息控制與處理三個模塊的整合，解決了傳統相位激光測距所難以克服的弱點。 文中闡述了激光測距和調制信號源的基本原理，分析了影響測距精度的因素，指出應用DDS技術可以實現寬帶、高精度的調制信號輸出，說明了引起DDS輸出信號雜散的原因和解決的辦法。分析了應用FFT運算實現信號相位提取的基本原理及設計方法，采用這種檢相技術，可以極大地提高測相精度與靈敏度。提出了基于FPGA嵌入式系統的相位式激光測距機的整體設計，并就各部分進行了詳細的分析與設計。介紹了激光測距系統的外圍電路和基于QuartusⅡ集成軟件平臺的部分硬件電路的設計，并對其中的設計進行了仿真和驗證，總結提出了對系統今后的進一步改進和完善的思路。
上傳時間： 2013-06-28
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頻率特性測試儀(簡稱掃頻儀)是一種測試電路頻率特性的儀器，它廣泛應用于無線電、電視、雷達及通信等領域，為分析和改善電路的性能提供了便利的手段。而傳統的掃頻儀由多個模塊構成，電路復雜，體積龐大，而且在高頻測量中，大量的分立元件易受溫度變化和電磁干擾的影響。為此，本文提出了集成化設計的方法，針對可編程邏輯器件的特點，對硬件實現方法進行了探索。 本文對三大關鍵技術進行了深入研究： 第一，由掃頻信號發生器的設計出發，對直接數字頻率合成技術(DDS)進行了系統的理論研究，并改進了ROM壓縮方法，在提高壓縮比的同時，改進了DDS系統的雜散度，并且利用該方法實現了幅度和相位可調制的DDS系統-掃頻信號發生器。 第二，為了提高系統時鐘的工作頻率，對流水線算法進行了深入的研究，并針對累加器的特點，進行了一系列的改進，使系統能在100MHz的頻率下正常工作。 第三，從系統頻率特性測試的理論出發，研究如何在FPGA中提高多位數學運算的速度，從而提出了一種實現多位BCD碼除法運算的方法—高速串行BCD碼除法；隨后，又將流水線技術應用于該算法，對該方法進行改進，完成了基于流水線技術的BCD碼除法運算的設計，并用此方法實現了頻率特性的測試。 在研究以上理論方法的基礎上，以大規模可編程邏輯器件EP1K100QC208和微處理器89C52為實現載體，提出了基于單片機和FPGA體系結構的集成化設計方案；以VerilogHDL為設計語言，實現了頻率特性測試儀主要部分的設計。該頻率特性測試儀完成掃頻信號的輸出和頻率特性的測試兩大主要任務，而掃頻信號源和頻率特性測試這兩大主要模塊可集成在一片可編程邏輯器件中，充分體現了可編程邏輯器件的優勢。 本文首先對相關的概念理論進行了介紹，包括DDS原理、流水線技術等，進而提出了系統的總體設計方案，包括設計工具、語言和實現載體的選擇，而后，簡要介紹了微處理器電路和外圍電路，最后，較為詳細地闡述了兩個主要模塊的設計，并給出了實現方式。
上傳時間： 2013-06-08
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在能源消耗日益增長、環境污染日漸嚴重的今天,在當今對可再生能源的開發利用中,風能由于其突出的優點而成為世界各國普遍重視的能源,風力發電技術也成為各國學者競相研究的熱點.而其中變速恒頻風力發電技術因其高效性和實用性正受到越來越多的重視.無刷雙饋電機是一種結構簡單、堅固可靠、異同步通用的電機,可在無刷情況下實現雙饋.它具有功率因數可調、高效率的特點,比較適用于變速恒頻恒壓發電系統中.該文在傳統風力發電的基礎上,致力于研究變速恒頻風力發電技術,以作為變速恒頻風力發電機用的籠型轉子型式的無刷雙饋電機為主要研究對象,進行了深入的研究,主要包括以下幾方面:1.對國內外風力發電研究現狀作了較為全面的綜述,介紹了無刷雙饋電機發展概況和國內外研究現狀.2.研究了無刷雙饋電機的原型及發展,基本結構和運行原理,電磁設計特點.解釋了將無刷雙饋電機應用于變速恒頻風力發電的可行性和優越性.探討了無刷雙饋電機的特性.3.首次推導了適用于變速恒頻風力發電無刷雙饋電機的功率控制數學模型提出無刷雙饋電機變速恒頻風力發電系統的功率控制策略.通過仿真分析驗證了模型和控制策略的正確性.4.研究了無刷雙饋電機作變速恒頻風力發電機運行時的定子功率繞組磁鏈定向矢量控制策略.5.在總結無刷雙饋電機傳統各種控制策略的基礎上,探討了智能控制在無刷雙饋電機的應用.通過仿真分析驗證了模糊功率因數控制策略的正確性.
上傳時間： 2013-06-24
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隨著現代電力系統向大容量、高電壓方向發展，廣泛用于大型發電機組測量和保護用的大電流互感器的研制就變得很緊迫。考慮到大電流互感器具有大電流、強電磁干擾和多相運行等特點，在設計大電流互感器時，必須采取有效的屏蔽措施，屏蔽來自鄰相的雜散磁通。傳統的屏蔽方案是采用金屬屏蔽罩，盡管有效，但設備笨重。本文中，作者對有外層屏蔽繞組的大電流互感器進行了各種研究。 大電流互感器采用繞組屏蔽方式后，如何優化設計屏蔽繞組，使屏蔽繞組能夠充分有效地屏蔽雜散磁通對環形鐵心的影響呢?針對上述的問題，本文作者主要完成如下幾個方面的工作： 1、首先對國內外大電流互感器的發展與研究現狀進行了敘述，并成功設計了15000/5A大電流互感器。 2、對精典的電磁場理論和場路耦合法的數學理論進行了深入的研究，建立了大電流互感器的三維場路耦合有限元分析的數學模型和仿真模型。應用有限元軟件ANSYS建立三維有限元仿真模型和基于場路耦合原理的外部耦合電路。 3、理論分析了雜散磁通對電流互感器鐵心的影響；重點分析了繞組屏蔽雜散磁通理論；通過等值電流法，得到無論三相還是多相電流互感器條件下，中間相的電流互感器所受到的雜散磁通是最為嚴重的，為大電流互感器的有效保護提供了科學依據。 4、為了得到最優化屏蔽繞組，對屏蔽繞組的匝數采用離散化替代連續性，再考慮屏蔽繞組在環形鐵心上的位置，共提出了多種優化方案；根據三維場路耦合有限元分析模型，精確計算出屏蔽繞組中的電流、電流分布、環形鐵心中的磁感應強度分布和外層繞組的局部最高溫升，通過比較多種計算結果，得到大電流互感器屏蔽繞組的最優化方案。 5、最后建立了大電流互感器的等效磁勢法和降流回路法兩種試驗方案模型，通過比較試驗方案仿真計算結果和出廠試驗結果，證明了仿真計算結果是正確的，可靠的。 通過對屏蔽繞組進行優化設計后，有效地削弱了雜散磁通，使得大電流互感器輕型化、小型化，節約了大量的銅材料，使得其運輸更加方便。
上傳時間： 2013-04-24
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永磁同步電機(PMSM)是一種性能優越、應用領域廣闊的電機，其傳統的理論分析與設計方法已比較成熟。它的進一步推廣應用，在很大程度上有賴于對控制策略的研究。實踐中，使用通用變壓變頻(VVVF)變頻器來驅動沒有阻尼繞組的永磁同步電動機開環運行時，有時電機的運行頻率超過某一頻率，系統就會變得不穩定，甚至導致系統失步。本文研究了無位置傳感器的永磁同步電機的速度控制問題。 論文提出了一種將推廣卡爾曼濾波(EKF)原理應用于永磁同步電機無位置傳感器調速系統的方法。對永磁同步電機的數學模型和卡爾曼濾波原理作了詳細的分析，在dq轉子同步坐標系中應用推廣卡爾曼濾波算法，對永磁同步電機的轉角和轉速進行實時在線估計。所選取的濾波算法只需測量電流和逆變器直流母線電壓，具有不改造電機、可靠性高和經濟耐用的優點。利用在線估計出的轉速和電流實現轉速電流雙閉環的永磁同步電機矢量控制。同時還提出了基于磁飽和原理的永磁轉子初始位置的檢測方法。針對轉子磁場定向方式及矢量控制方案，采用了空間矢量脈寬調制方法對系統進行控制，此方法可以輸出任意給定位置的電壓矢量，在不增加功率管開關頻率和不增加系統復雜性的前提下，明顯提高電機的調速性能。 在Matlab6.5環境下進行的系統仿真實驗表明，所提出的位置估計算法和控制方法具有優良的轉角跟蹤特性和速度控制性能，同時系統具有較強的抗負載擾動性能和較好的魯棒性。實驗結果表明本文的方法達到了預期的效果。
上傳時間： 2013-04-24
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交流電動機是一個多變量、高階、強耦合的非線性系統，不象直流電機那樣易于控制轉矩，采用矢量控制技術可解決傳統交流調速的難題，使交流電機可以按直流電機的控制規律來進行控制，而無傳感器矢量控制技術由于可以省去速度傳感器，使相應的交流調速系統變得簡便、廉價和可靠，所以成為當前研究的熱點，本論文工作就是這方面的一個嘗試。 論文首先介紹了矢量控制技術的基本理論。對感應電動機在三相靜止坐標系下強耦合和互感變參數的數學模型，通過坐標變換，導出感應電機在兩相同步旋轉坐標系下的數學模型，然后將同步坐標系按轉子磁場定向，實現了對轉子磁鏈和轉矩的分別控制，從而可以按直流電機的控制規律來控制交流電機。 其次，論文基于同步軸系下的感應電動機電壓磁鏈方程式，提出了一種感應電動機按轉子磁場定向的矢量控制方法，利用在同步軸系中T軸電流的誤差信號實現對電機速度的估算，這種速度估算方法結構簡單，有一定的自適應能力。同時在該無傳感器矢量控制系統中，由于采用了經典的PI調節器，使得控制系統更為簡單易行。 論文利用MATLAB建立了該無傳感器矢量控制系統的仿真模型。為提高系統的適應性和仿真結果的準確性，仿真模型采用了標么值系統，并考慮了控制周期和采樣信號周期對仿真結果的影響。討論了離散控制引起的相位補償問題，使仿真結果更接近實際工程系統。 最后，通過仿真進一步驗證了本文提出的無傳感器矢量控制系統的正確性和可行性，也證明了速度估計模型對速度估計準確，且對參數的變化有較強的魯棒性。
上傳時間： 2013-06-02
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DDS（Direct Digital Synthesis直接數字頻率合成技術）是廣泛應用的信號生成方法，其優點是易于程控，輸出頻率分辨率高，同時芯片的集成度高，適合于嵌入式系統設計。針對現有的壓電陶瓷電源輸出波形頻率、相位等不能程控、電路集成度不高、體積和功耗較大等問題，本文以ARM作為控制電路核心，引入DDS技術產生輸出的波形信號，并由集成高壓運放將波形信號提高至輸出級的電壓和功率。 在壓電陶瓷電源硬件電路中采用了模塊化設計，主要分為ARM控制電路、DDS系統驅動電路和波形調理電路、高壓運放電路等幾個部分。電源控制電路以三星公司的S3C2440控制器為核心，以觸摸屏作為人機輸入界面；DDS芯片選用ADI公司的AD9851，設計了DDS系統外圍驅動電路，濾波和信號調理電路，并應用了將DDS與鎖相環技術相結合的雜散問題解決方案；高壓運放電路由兩級運放電路組成，采用了電壓控制型驅動原理，放大電路的核心是PA92集成高壓運放，加入了補償電路以提高系統的響應帶寬，并在電源輸出設置了過電流保護和快速放電的放電回路。 電源軟件部分采用WINCE嵌入式系統，根據WINCE系統驅動架構設計DDS芯片的流接口程序，編寫了流接口函數和配置文件，并將流驅動程序集成入WINCE系統；編寫了基于EVC的觸摸屏人機界面主程序，由主程序將用戶輸入參數轉換為DDS芯片的控制字，并采用動態加載流驅動方式將控制字送入DDS芯片實現了對其輸出的控制。 對電源進行了不同典型波形輸出的測試實驗。在實驗中，測試了DDS信號波形輸出的精度和分辨率、電源動態輸出精度和對信號波形的跟隨性和響應性能。實驗表明，壓電陶瓷電源輸出信號波形精度較高，對波形、頻率等參數改變的響應速度快，達到電源輸出穩定性要求。
上傳時間： 2013-04-24
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信息技術的發展，數字化產品的普及，導致了對嵌入式開發的巨大需求。以Linux為宿主機系統，搭配一個交叉編譯環境，為嵌入式設備生成可執行程序己成為現在日益流行的編譯嵌入式軟件的解決方案。而開放源代碼的GNUT具鏈是一套開源的開發環境，是嵌入式軟件開發中理想的交叉編譯器。但現有GNUI具鏈支持的平臺并不能滿足層出不窮的嵌入式產品的開發需要，仍有許多平臺得不到支持，例如我們進行的minix向ARM-MINIX平臺的移植。 本文以在linux環境下構建MINIX嵌入式系統的交叉編譯工具鏈為背景，首先介紹了交叉編譯系統的基本組成和結構，以及利用GCC構建交叉編譯環境的優越性。然后對目標平臺作了介紹。分析了GCC編譯器，說明了GCC的設計思想，系統結構，介紹了GNU Binutils的功能，使用方法；接著分析了GNU工具鏈中的GAS和GLD的實現機制及源代碼結構，由于BFD是GNUBinutils的基礎，GAS和GLD都是使用BFD庫來操作目標文件，因此在這一部分本文對BFD庫的工作機制，數據結構也作了重點分析。緊接著說明了GCC交叉編譯系統的移植思路和方法，實現難點，以及一些相關技術細節，這涉及到了若干重要的C源文件，Makefile，配置文件的修改，重點給出了BFD庫，GAS和GLD的分析及其重定向(通常GCC生成的目標程序是針對GNU/Linux系統的)的實現；然后本文給出了在GNU/Linux宿主機上構建針對ARM-MINIX的參數設置及過程：最后對本文所做的工作進行了總結。
上傳時間： 2013-05-31
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作為交流異步電機控制的一種方式，矢量控制技術已成為高性能變頻調速系統的首選方案。矢量控制系統中，磁鏈的觀測精度直接影響到系統控制性能的好壞。在轉子磁鏈定向的矢量控制系統中，轉矩電流和勵磁電流能得到完全解耦[1]。一般而言，轉子磁鏈觀測有兩種方法:電流模型法和電壓模型法。磁鏈的電流模型觀測法中需要電機轉子時間常數，而轉子時間常數易受溫度和磁飽和影響。為克服這些缺點，需要對電機的轉子參數進行實時觀測，但這樣將使得系統更加的復雜。磁鏈的電壓模型觀測法中不含轉子參數，受電機參數變化的影響較小。矢量控制計算量大，要求具有一定的實時性，從而對控制芯片的運算速度提出了更高的要求。 本文介紹了一種異步電機矢量控制系統的設計方法，采用了電壓模型觀測器[2]對轉子磁鏈進行估計，針對積分環節的誤差積累和直流漂移問題，采用了一種帶飽和反饋環節的積分器[3]來代替電壓模型觀測器中的純積分環節。整個算法在tms320f2812 dsp芯片上實現，運算速度快，保證了系統具有很好的實時性。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著社會經濟的發展，人們防火、防盜意識的提高，人們對遠程現場狀況的了解提出了更高的需求。如何有效解決由于各監控點分布范圍散、數量多、距離遠，甚至地處偏僻，有效管理多個監控點等難題，僅依靠架設光纜、鋪設電纜難度大、且不切合實際(并且即使架設了通訊線路其速度慢、運營成本也高)。本文在分析研究了當前國內、外視頻監控系統研究現狀，并結合嵌入式系統、嵌入式處理器ARM、GPRS等相關領域的研究進展的基礎上，提出了一套基于ARM和GPRS的遠程監空系統。它是利用GPRS網絡覆蓋范圍廣、傳輸特性好與嵌入式系統低功耗方便實用相結合的系統解決方案。系統通過溫度傳感器的檢測信息，實現溫度異常監測，并將采集的圖像信息數據發送到數據監控中心。 本系統硬件系統主要了采用三星公司的ARM920T S3C2410芯片作為系統處理器、USB攝像頭和DSl8B20溫度傳感器。S3C241O處理器通過外部溫度傳感器采集的溫度數據，并與最近采集的溫度數據比較、判斷，發出圖像采集命令，最后將溫度和圖像數據通過其串口利用GPRSDTU將數據通過無線網絡傳送到有靜態IP地址或域名的遠程監控中心服務器。監控中心接受各個監控終端的數據，并實現對終端的集中管理。 本課題軟件方面分為系統軟件和應用軟件開發兩方面。系統軟件方面主要是ARM的BootLoader和嵌入式Linux的分析及移植；應用軟件方面包含終端ARM平臺嵌入式溫度采集和視頻采集軟件設計，數據發送程序，監控中心程序設計三個部分。
上傳時間： 2013-04-24
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