現(xiàn)代噴氣織機以其高速、高性能等優(yōu)勢，占據(jù)了無梭織機的大部分市場，并成為最有發(fā)展前景的一種織機。送經(jīng)、卷取機構(gòu)是織機控制系統(tǒng)的重要組成部分，其對經(jīng)紗張力的控制精度已成為評定織機質(zhì)量的重要技術(shù)指標。因此，提高和改善噴氣織機的電子送經(jīng)和卷取控制系統(tǒng)的性能非常必要，而且，開發(fā)具有高速、高精度的獨立電子送經(jīng)和卷取控制模塊具有廣闊的應用前景。 本課題研究開發(fā)了一款獨立的電子送經(jīng)和卷取控制模塊，通過人機界面或CAN通訊對該控制系統(tǒng)所需參數(shù)進行設置，使其可以根據(jù)參數(shù)設置應用于不同型號的噴氣織機。通過對系統(tǒng)的控制分析，本課題主要從硬件電路設計、軟件控制及張力控制算法三個方面進行研究。 首先，通過對噴氣織機的性能要求及控制器結(jié)構(gòu)與性能的綜合考慮，系統(tǒng)采用以高速ARM7TDMI為內(nèi)核的低功耗微處理器LPC2294作為系統(tǒng)控制器，該控制器不僅速度快、性能穩(wěn)定，而且其豐富的外圍模塊大大簡化了硬件電路的設計。硬件電路設計采用模塊化設計方法，主要功能模塊包括嵌入式最小系統(tǒng)模塊、主軸編碼器采集模塊、張力采集模塊、電機控制模塊、通訊模塊、人機界面模塊、輸入輸出信號模塊等。根據(jù)系統(tǒng)需要，對各個模塊的控制器件進行選取，并設計出各個模塊的接口電路。最后，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，在硬件電路設計中采取了隔離、去耦等硬件抗干擾措施。 在軟件設計方面，系統(tǒng)采用嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-II，便于系統(tǒng)升級和維護。在系統(tǒng)硬件平臺的基礎上，根據(jù)設計要求對操作系統(tǒng)內(nèi)核進行剪裁和移植，并對系統(tǒng)時鐘節(jié)拍進行修改。結(jié)合硬件電路及系統(tǒng)控制要求，對系統(tǒng)啟動代碼進行修改；并根據(jù)系統(tǒng)對各個功能模塊控制的時效性要求，對系統(tǒng)任務進行合理規(guī)劃。為了說明系統(tǒng)采用該RTOS的可行性，對實時性要求最高的張力采集任務進行了實時性分析。對CAN通訊協(xié)議進行制定和編程實現(xiàn)，并對I2C、CAN和LCD驅(qū)動程序進行開發(fā)，另外，對每個任務的功能及控制流程和任務間及任務與中斷間的信息通訊進行了說明。系統(tǒng)在軟件方面也采用了一定的抗干擾技術(shù)，對硬件抗干擾進行補充。 最后，針對經(jīng)紗張力的非線性和滯后性等復雜特性，對張力調(diào)節(jié)采用模糊參數(shù)自整定PID控制算法，設計出張力模糊參數(shù)自整定PID控制器。并在Matlab及Simulink工具下，對PID控制器下的張力算法及模糊參數(shù)自整定PID控制器下的張力算法進行仿真研究。而且對張力模糊PID控制算法在LPC2294中的實現(xiàn)進行了說明。關(guān)鍵詞：ARM； μC/OS-II；噴氣織機；送經(jīng)卷取；模糊PID
標簽： ARM 噴氣織機 電子送經(jīng) 控制
上傳時間： 2013-06-11
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數(shù)控機床是現(xiàn)代制造系統(tǒng)的基礎和核心，而先進的數(shù)控技術(shù)是解決機床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。隨著嵌入式系統(tǒng)、微計算機技術(shù)和集成電路的迅速發(fā)展，高性能的32位CUP開始普及。它執(zhí)行速度快、功能強大，在中、低檔數(shù)控系統(tǒng)中已經(jīng)完全可以替代PC機及8位單片機，獲得更大的價格和技術(shù)優(yōu)勢。本文旨在打破傳統(tǒng)基于PC機及8位單片機的數(shù)控系統(tǒng)，研究并設計一種基于ARM的32位嵌入式機床數(shù)控系統(tǒng)。 本文設計了基于ARM內(nèi)核的嵌入式機床數(shù)控系統(tǒng)，并給出了硬件設計方案、軟件程序設計思想及相應設計。硬件部分選用是日本NOVA電子有限公司研制的DSP運動控制專用芯片MCX314AL，作為數(shù)控裝置電機的驅(qū)動芯片，其性能優(yōu)良、接口簡單、編程方便、工作可靠，給運動控制帶來極大方便。采用ARM微處理器STR710負責控制MCX314AL、外圍邏輯電路的管理及后臺任務的實現(xiàn)。系統(tǒng)軟件平臺采用源代碼公開的嵌入式實時操作系統(tǒng)uC/OS-Ⅱ，對數(shù)控系統(tǒng)軟件模塊的任務進行劃分，并根據(jù)其實時性要求賦予不同優(yōu)先級，采用基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度算法，設計了任務間的通信方式及中斷事件的響應，使該數(shù)控系統(tǒng)具有良好的實時性和穩(wěn)定性，可以滿足高精度加工的要求，同時也具有良好的人機界面和網(wǎng)絡支持。
標簽： ARM 嵌入式 機床 數(shù)控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-25
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電液位置伺服系統(tǒng)具有控制精度高、響應速度快、輸出功率大、信號處理靈活、易于實現(xiàn)各種參量反饋等優(yōu)點，因此它已經(jīng)遍及國民經(jīng)濟和軍事工業(yè)的各個技術(shù)領域。近年來，對電液位置伺服系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性、準確性等控制性能提出了新的要求，作為電液位置伺服系統(tǒng)核心的控制器，起到更為關(guān)鍵的作用。 現(xiàn)階段，嵌入式微處理器以其小型、專用、便攜、高可靠的特點，已經(jīng)在工業(yè)控制領域得到了廣泛的應用，如工業(yè)過程、遠程監(jiān)控、智能儀器儀表、機器人控制、數(shù)控系統(tǒng)等，嵌入式微處理器嵌入實時操作系統(tǒng)，可以克服傳統(tǒng)的基于單片機控制系統(tǒng)功能不足和基于PC的控制系統(tǒng)非實時性的缺點，其性能、可靠性等都能滿足電液位置伺服系統(tǒng)控制的要求，在控制領域具有廣泛的應用前景。 本文以實驗室的電液位置伺服系統(tǒng)為研究對象，按照系統(tǒng)的控制要求，提出以ARM9(S3C2410)微處理器為核心的控制器對電液位置伺服系統(tǒng)進行控制的一種方案，設計了一種新型的基于ARM9(S3C2410)微處理器的電液位置伺服控制器。本系統(tǒng)控制器的開發(fā)設計中，在以ARM9(S3C2410)微處理器為核心的控制器基礎上，通過外部擴展，使得系統(tǒng)控制器具有豐富的硬件資源，開發(fā)了A/D轉(zhuǎn)換電路、D/A(PWM)轉(zhuǎn)換電路、伺服放大電路、串行接口等電路，同時為了使得控制器的程序代碼具有較強的可讀性、可維護性、可擴展性，使用了操作系統(tǒng)，通過比較選擇了uC/OS-Ⅱ?qū)崟r內(nèi)核，并成功移植到ARM9(S3C2410)微處理器中，并編寫了A/D、數(shù)字濾波、D/A(PWM)等軟件程序，通過編譯、調(diào)試、驗證，程序運行正常。在對電液位置伺服系統(tǒng)進行控制策略的選擇中，分別采用PID、滑模變結(jié)構(gòu)、模糊自學習滑模三種控制策略進行仿真比較，得出采用模糊自學習滑模控制策略更有利于系統(tǒng)控制。
標簽： ARM 微處理器 伺服控制系統(tǒng) 電液位置
上傳時間： 2013-04-24
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本文主要研究一種在嵌入式系統(tǒng)上的GPS終端的軟件設計方法。隨著GPS技術(shù)在包括道路測控、汽車導航、交通管理、石油勘探、海上作業(yè)和緊急救援等軍事和民用的眾多領域中的越來越廣泛的應用和發(fā)展，GPS系統(tǒng)對生產(chǎn)、生活的影響也愈加深遠。另一方面，硬件開發(fā)與嵌入式操作系統(tǒng)以及軟件研發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展促使移動計算技術(shù)在手持設備中也得到廣泛的應用，掌上電腦(PDA)與智能手機等移動式計算系統(tǒng)日益普及，功能日漸完善，在手持式設備中實現(xiàn)GPS移動定位、導航等功能具有良好的市場前景。 鑒于嵌入式GPS系統(tǒng)要求處理速度快，占用存貯空間小，根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的人機交互特點，論文采用基于ARM架構(gòu)的S3C2410處理器作為基礎硬件平臺，以OpenSource的Linux作為操作系統(tǒng)平臺，MiniGui為圖形用戶界面支持系統(tǒng)，SQLite為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)研究并設計了應用嵌入式地圖的GPS定位系統(tǒng)。 該系統(tǒng)不僅為用戶提供基本的地圖信息，還利用GPS儀器實現(xiàn)在地圖上定位功能，使用戶獲得當前位置相關(guān)的附屬信息。該系統(tǒng)簡單可行，不依賴其他服務器工作，可用在移動設備、車載導航等領域。 論文研究了Linux在嵌入式系統(tǒng)中的應用與MiniGUI圖形界面和SQLite數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)向Arm-Linux系統(tǒng)上的移植；闡述了Linux下觸摸屏驅(qū)動的設計與應用；分析了GPS系統(tǒng)中地理坐標系統(tǒng)的定義和坐標轉(zhuǎn)換基本原理；根據(jù)轉(zhuǎn)換公式實現(xiàn)地理經(jīng)緯度坐標、平面直角坐標以及屏幕窗口坐標間的相互轉(zhuǎn)換；分析了MapInfo電子地圖文件的基本格式；設計了用于存儲地圖信息及附屬信息的SQLite數(shù)據(jù)庫；通過Linux與GPS接收器的通訊從GPS設備采集定位信息并進行解析；在MiniGui上實現(xiàn)電子地圖與定位信息的顯示，支持觸摸屏上的人機交互；并在電子地圖上實現(xiàn)放大縮小、測距、查詢等基本功能。 論文最后同時給出了目標系統(tǒng)的實現(xiàn)結(jié)果，并分析了系統(tǒng)設計中的一些不足，提出了在以后的工作中改進系統(tǒng)效能的設想。
上傳時間： 2013-04-24
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二十世紀九十年代以來，隨著嵌入式系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展，嵌入式技術(shù)開始滲透到數(shù)控領域，傳統(tǒng)數(shù)控技術(shù)與嵌入式技術(shù)相結(jié)合，新型嵌入式數(shù)控技術(shù)進入一個高速發(fā)展的階段。激光切割由于具有切割尺寸質(zhì)量好、速度快、精度高、效率高等優(yōu)點，在工業(yè)數(shù)控系統(tǒng)中具有非常廣泛的應用。基于嵌入式的激光切割數(shù)控系統(tǒng)是嵌入式技術(shù)在激光切割應用中新的探索,對于激光加工工業(yè)有著重要的意義。本文以ARM與R8C為平臺，對以激光切割為應用的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的設計進行了研究。 本文介紹了嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的原理、體系結(jié)構(gòu)和硬件組成以及激光切割和原理、發(fā)展和特點，然后從硬件和軟件兩個方面對系統(tǒng)的具體設計進行了研究。介紹了上位機ARMS3C44B0和下位機R8C/17的特點，執(zhí)行機構(gòu)步進電機的控制原理，對外圍設備相關(guān)設計進行了研究，包括上位機ARM S3C4B0的串口通信、LCD顯示、觸摸屏的設計，已及下位機R8C/17的串口通信與對步進電機的控制。介紹了嵌入式操作系統(tǒng)UC/OS-II的原理及特點，UC/GUI的特點及應用。對系統(tǒng)各功能模塊的軟件設計進行了研究，包括嵌入式操作系統(tǒng)上任務的設計和通訊、系統(tǒng)人機界面的設計。研究了兩種激光切割路徑的算法，包括通用的來回掃描切割算法以及作者研究的實際路徑切割算法。
上傳時間： 2013-07-22
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步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)，可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。由于步進電機的控制原理是根據(jù)控制信號動作，因此非常適合于單片機控制。 由于工業(yè)自動化水平的提高，對很多工業(yè)監(jiān)控設備的要求也隨著提高，特別是對其驅(qū)動部件步進電機的位移和速度控制的要求越來越高，用單片機機對二維步進電機實施精確位移和速度控制有極大的優(yōu)越性，二維步進電機數(shù)控運行系統(tǒng)是由ipc（工業(yè)控制計算機）發(fā)出控制指令，通過與單片機之間的通信，使單片機產(chǎn)生控制步進電機運轉(zhuǎn)的脈沖波形，使二維步進電機分別作正傳、反轉(zhuǎn)、快轉(zhuǎn)、慢轉(zhuǎn)和停止等。
上傳時間： 2013-05-18
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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(shù)已成為高性能變頻調(diào)速系統(tǒng)的首選方案。矢量控制系統(tǒng)中，磁鏈的觀測精度直接影響到系統(tǒng)控制性能的好壞。在轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流能得到完全解耦[1]。一般而言，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子時間常數(shù)，而轉(zhuǎn)子時間常數(shù)易受溫度和磁飽和影響。為克服這些缺點，需要對電機的轉(zhuǎn)子參數(shù)進行實時觀測，但這樣將使得系統(tǒng)更加的復雜。磁鏈的電壓模型觀測法中不含轉(zhuǎn)子參數(shù)，受電機參數(shù)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(tǒng)的設計方法，采用了電壓模型觀測器[2]對轉(zhuǎn)子磁鏈進行估計，針對積分環(huán)節(jié)的誤差積累和直流漂移問題，采用了一種帶飽和反饋環(huán)節(jié)的積分器[3]來代替電壓模型觀測器中的純積分環(huán)節(jié)。整個算法在tms320f2812 dsp芯片上實現(xiàn)，運算速度快，保證了系統(tǒng)具有很好的實時性。
上傳時間： 2013-04-24
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由于永磁伺服電機具有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 小，響應速度快，效率高，功率密度高，電機體積小，消除電刷而減少噪音和維護等其他電機難以比擬的優(yōu)點，在高性能位置伺服領域，尤其為伺服電機組成的伺服系統(tǒng)應用越來越廣泛。 永磁無刷電機有兩種形式:方波式和正弦波式。本文主要研究以pmsm 為伺服電機的伺服系統(tǒng) 目前實現(xiàn)永磁同步電動機的控制主要采用dsp、dsp+fpga和dsp+asic三種途徑。而前兩種方式實現(xiàn)位置控制編程量較大，美國國際整流器公司針對高性能交流伺服驅(qū)動要求，基于fpga技術(shù)開發(fā)出了完整的閉環(huán)電流控制和速度控制的伺服系統(tǒng)單片解決方案—irmck201。本文就是基于這種數(shù)字運動控制芯片，設計了dsp和irmck201的交流伺服控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有性能優(yōu)越，結(jié)構(gòu)簡單，編程任務小，開發(fā)周期短等優(yōu)點，對其他交流位置伺服控制系統(tǒng)也具有很好的推廣意義。
上傳時間： 2013-06-07
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在電力現(xiàn)代化建設中，提高發(fā)電機發(fā)電效率是其中重要的一環(huán)，氫氣作為導熱性冷卻介質(zhì)廣泛的應用于發(fā)電設備，作為冷卻劑，它可以有效地提高其發(fā)電效率，但它又是一種易燃易爆氣體，所以使氫氣參數(shù)處于正常范圍，保證發(fā)電機高效、安全正常工作就變得至關(guān)重要，因此對氫氣參數(shù)進行實時監(jiān)測有著重要的意義。 本論文研究和開發(fā)了基于ARM和CPLD的氫氣參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，首先簡要的分析了氫冷發(fā)電機系統(tǒng)對氫氣參數(shù)進行監(jiān)測的必要性以及當前電力系統(tǒng)氫氣參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展情況。然后提出了一種利用無線通信手機短消息業(yè)務SMS、工控總線Modbus通信協(xié)議和RR485總線、SD卡海量存儲等技術(shù)實現(xiàn)發(fā)電機系統(tǒng)多氫氣參數(shù)的現(xiàn)場實時監(jiān)測系統(tǒng)的設計方案。該方案以功能強大的ARM處理器作為系統(tǒng)的核心。采用高精度的16位AD轉(zhuǎn)換芯片，并使用兩種濾波算法的結(jié)合對信號進行數(shù)字濾波，滿足系統(tǒng)對氫氣參數(shù)采集精度的要求。同時系統(tǒng)結(jié)合CPLD技術(shù)，用于解決系統(tǒng)內(nèi)微控器I/O口不足以及SD卡驅(qū)動的問題，本論文采用一片CPLD擴展I/O口，每一個擴展的I/O口都分配固定的地址，ARM微控器可以通過外部總線控制擴展I/O口的輸出電平。SD卡(Secure Digital Memory Card)中文翻譯為安全數(shù)碼卡，是一種基于半導體快閃記憶器的新一代記憶設備，具有低成本，大容量的特點，系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)存儲使用了SD卡作為存儲介質(zhì)，系統(tǒng)并沒有直接使用ARM處理器讀寫SD卡，而是使用了擁有1270個邏輯單元的MAXⅡ1270 CPLD來驅(qū)動SD卡，在CPLD中使用VHDL語言設計了SD卡的總線協(xié)議，外部總線接口，SRAM的讀寫時序等，這樣既可以提高微處理器SD卡的讀寫速度，增強微處理器程序的移植性，又可以簡化微處理器讀寫SD卡的步驟并減少微處理器的負擔。 本論文的無線數(shù)據(jù)傳輸采用GSM無線通信技術(shù)的SMS業(yè)務遠傳現(xiàn)場數(shù)據(jù)，設計了GSM模塊的軟件硬件，實現(xiàn)了報警等數(shù)據(jù)的無線傳輸，系統(tǒng)的有線傳輸采用了基于Modbus通信協(xié)議的RS485總線通信方式，采用這兩種通信方式使系統(tǒng)的通信更加靈活、可靠。本論文最后分析了系統(tǒng)的不足并且提出了具體的改進方向。
上傳時間： 2013-05-26
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機械手是自動裝配生產(chǎn)線上必不可少的設備，它可以模擬人手臂的部分動作，按預定的程序、軌跡和要求，實現(xiàn)抓取、搬運和裝配等工作。在減輕人的勞動強度和提高裝配質(zhì)量和在惡劣環(huán)境下作業(yè)等方面，起到了積極的作用。嵌入式系統(tǒng)是近年來發(fā)展起來的以應用為中心并且軟硬件可裁剪的實時系統(tǒng)，它的特點是高度自動化，響應速度快等，非常適合于要求實時的和多任務的場合。 本文分析了機械手控制系統(tǒng)的功能要求，研究設計了一種基于ARM和DSP的機械手數(shù)控系統(tǒng)的方案。嵌入式ARM處理器，具有運行速度快、功耗低、程序設計靈活、外圍硬件資源豐富等優(yōu)點，但其很難在處理大數(shù)據(jù)量、復雜算法時保證系統(tǒng)的靈活性和實時性。DSP作為數(shù)字信號處理的核心器件，能夠?qū)崟r快速的完成控制算法運算，由于DSP普通輸入輸出口的高低電平變化周期最快只能到1微秒左右，不適合高速輸入輸出；FPGA芯片高速輸入輸出數(shù)據(jù)，時間可縮短至幾十納秒。另外利用FPGA可以方便的實現(xiàn)各種接口的邏輯時序，豐富的接口使得該系統(tǒng)能夠方便的進行移植，擴展了該系統(tǒng)的應用領域，從而提升了其性價比，通過ARM處理器和DSP以及FPGA技術(shù)的有機結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，使系統(tǒng)具有程序設計靈活、以太網(wǎng)通信、大容量存儲、高速數(shù)據(jù)輸出、可移植等特點，既滿足高速機械手自動控制的要求，同時又具有一定的通用性。 通過本課題實踐表明，基于ARM和DSP構(gòu)建嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的應用方案全可行、合理，同傳統(tǒng)的人機交互系統(tǒng)設計相比，能大量地減輕研發(fā)任務，提高發(fā)速度，能夠在短時間內(nèi)得到控制性能優(yōu)秀的數(shù)控系統(tǒng)。
標簽： ARM DSP 數(shù)控 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-06-11
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