電力系統(tǒng)頻率性能是電力系統(tǒng)主要評價指標(biāo)之一,維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定對用戶端和發(fā)電端設(shè)備具有重要意義。正常運行時電力系統(tǒng)的頻率應(yīng)保持在.50±0.2Hz范圍內(nèi),電網(wǎng)頻率若超出該范圍將對用戶端和發(fā)電端設(shè)備產(chǎn)生不利影響,例如使異步電動機(jī)超過或低于額定轉(zhuǎn)速,從而對設(shè)備或產(chǎn)品造成不利影響。 先前,由于采用相對落后的A標(biāo)準(zhǔn)和聯(lián)絡(luò)線控制模式,為了遵守A標(biāo)準(zhǔn)而避免功率反調(diào)和控制無意交換電量避免被罰款,各控制區(qū)域?qū)Ρ緟^(qū)域內(nèi)發(fā)電廠的一次調(diào)節(jié)性能不很關(guān)注,也沒有相應(yīng)的評價標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)定,甚至出于自身利益的考慮允許發(fā)電廠將其一次調(diào)節(jié)功能予以閉鎖。 CPS標(biāo)準(zhǔn)的實施,聯(lián)絡(luò)線控制模式采用先進(jìn)的TBC模式,一次調(diào)節(jié)性能成為影響各控制區(qū)域評價指標(biāo)好壞的因素之一。各控制區(qū)域?qū)Ρ緟^(qū)域內(nèi)電廠一次調(diào)節(jié)能力開始關(guān)注,其調(diào)節(jié)性能的評價研究成為熱點。 前期工作提出了一種新的評價指標(biāo)。該指標(biāo)依據(jù)電網(wǎng)頻率和電廠功率這兩個隨機(jī)變量之間的相關(guān)系數(shù)來定量分析調(diào)節(jié)是否對頻率的恢復(fù)有利。這個新的考核指標(biāo)有如下的特點:第一,這是一種基于概率的用長期的實時數(shù)據(jù)累計反映機(jī)組一次調(diào)頻能力的指標(biāo);第二,它能正確反映發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻投切狀態(tài)及調(diào)節(jié)能力。 通過matlab仿真表明,前期工作所提出的新指標(biāo)對發(fā)電機(jī)組的各項指標(biāo)是有效的,然而前期工作所提出的新指標(biāo)尚有數(shù)個問題需要解決。本文著重解決其中的均值時間長度問題和機(jī)組一次功率的獲取問題。其中關(guān)于機(jī)組一次功率的獲取由于機(jī)組在執(zhí)行二次調(diào)節(jié)時是一二次聯(lián)合動作的,而且最終的動作執(zhí)行者同為汽輪機(jī)的進(jìn)氣閥門(火電機(jī)組的情況),故一直是一個較難解決的問題。本文主要從機(jī)組二次調(diào)解的目標(biāo)曲線出發(fā),并做出適當(dāng)調(diào)整,得到所需的一次功率。在指標(biāo)的均值時間長度方面主要是針對功率和頻率采樣時間、頻率的傳輸延時和SCADA系統(tǒng)的壞數(shù)據(jù)這三方面的影響,綜合設(shè)定一個較為合理的時間長度。
上傳時間: 2013-07-03
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隨著微電子和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,傳統(tǒng)的金屬探測系統(tǒng)也正向著新的方向進(jìn)行快速更新和發(fā)展。金屬探測器最初主要應(yīng)用于工礦探測和軍用探雷,現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于旅行安檢以及食品、紡織、木材、玩具、藥品等生產(chǎn)加工行業(yè)的質(zhì)量安全檢測。在科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步及金屬探測器在社會生活中的作用不斷凸現(xiàn)的時代背景下,怎樣提升和完善金屬探測儀器的性能,已經(jīng)成為本領(lǐng)域一個亟待解決的課題。 本課題的目的是設(shè)計一種雙頻率工作的數(shù)字式金屬探測系統(tǒng),可以同時以較高的精度檢測到鐵磁性和非鐵磁性金屬,從工作模式上徹底改變普通金屬探測器檢測種類單一和精度不高的現(xiàn)狀。該檢測系統(tǒng)采用多通道同步數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)產(chǎn)生正弦信號源,通過電渦流傳感器檢測金屬異物。系統(tǒng)以TMS320LF2407為數(shù)據(jù)處理中心,利用自學(xué)習(xí)算法來實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的自動調(diào)整,并設(shè)計了良好的人機(jī)對話界面,提高金屬探測器的可讀性和可操作性。 本文從金屬檢測的理論分析和雙頻金屬探測器的設(shè)計兩個方面做了具體闡述。理論分析部分從電磁場的角度論述了金屬物質(zhì)的幅度和相位特性,并得出了檢測頻率與不同金屬的檢測靈敏度存在相關(guān)性的結(jié)論。文中把系統(tǒng)設(shè)計分為三大部分:檢測系統(tǒng)的工作原理和總體構(gòu)造、系統(tǒng)硬件設(shè)計、系統(tǒng)軟件設(shè)計。第一部分主要闡述了整個系統(tǒng)的工作原理以及實現(xiàn)方案;硬件設(shè)計部分從檢測電路和控制電路兩個方面入手,詳細(xì)敘述了發(fā)射、接收、解調(diào)電路以及電渦流傳感器的設(shè)計過程,并著重介紹了DSP、單片機(jī)等主要芯片的接口電路設(shè)計,包括基于RS-485的SCI串口通信的硬件電路設(shè)計;軟件設(shè)計部分主要闡述了在CCS、u-Visin集成環(huán)境下DSP系統(tǒng)和人機(jī)對話系統(tǒng)的程序流程,并敘述了系統(tǒng)自學(xué)習(xí)方法的實現(xiàn)過程,最后著重分析了SCI串口通信的軟件實現(xiàn)方法。 文中最后整理了系統(tǒng)測試的實驗結(jié)果。通過實驗分析可知,采用雙頻工作的金屬探測器對鐵磁性和非鐵磁性金屬都有較高的檢測精度。整個系統(tǒng)的可讀性與可操作性較好,易于擴(kuò)展升級、性價比高,具有良好的應(yīng)用前景。
上傳時間: 2013-04-24
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近年來,隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展,世界能源消耗速度急劇增加。因此,新能源和節(jié)能技術(shù)的開發(fā)已經(jīng)成為世界各國科技工作者的當(dāng)務(wù)之急。而機(jī)車制動能量回收系統(tǒng)是目前國內(nèi)外節(jié)能技術(shù)方面研究的熱點之一。 超級電容作為一種新型電荷儲能元件,具有大容量、大電流快速充放電、壽命長和無污染等特性。這些獨特的優(yōu)點使其在儲能和能量回收方面有著廣闊的應(yīng)用前景。但是由于超級電容單體電壓的差異,如不對其進(jìn)行實時檢測,在使用過程中將對整個組件的性能造成極大的影響。另外對超級電容內(nèi)部特性的不了解也會對其使用造成障礙。 對超級電容電壓檢測方案的研究和對超級電容時域模型的研究,將為超級電容的電壓均衡方案和超級電容的電參數(shù)分析提供支持,從而為整個能量回收系統(tǒng)的控制策略提供理論依據(jù)。因此以上兩方面的研究將是整篇論文的核心內(nèi)容。 本文采用模塊化的設(shè)計理念,提出了一種兼顧均壓的新型電壓檢測方案。在軟件設(shè)計方面,對電壓檢測系統(tǒng)的軟件架構(gòu)進(jìn)行分析,利用LabVIEW和ZLGCAN驅(qū)動函數(shù)包設(shè)計了友好的上位機(jī)軟件監(jiān)控界面。本文利用誤差理論相關(guān)知識,對超級電容電壓檢測電路的誤差精度進(jìn)行了詳細(xì)分析。 本文對兩種超級電容時域模型進(jìn)行建模和參數(shù)推導(dǎo),并通過試驗驗證了所建模型的正確性。
上傳時間: 2013-05-16
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對于arm2410或2440初始化的bootloader詳細(xì)注解
上傳時間: 2013-04-24
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低壓電器電弧運動過程三維成像理論及運動機(jī)理研究在國內(nèi)外取得了一定的進(jìn)展,但作為一種新型電弧研究方法,特別是對電弧運動可視化方面的研究尚處于起步階段,其技術(shù)涉及到電器學(xué)、數(shù)值計算、圖像處理、計算機(jī)科學(xué)等眾多學(xué)科領(lǐng)域,加之電弧復(fù)雜的非線性特性及其瞬時特性,導(dǎo)致測量研究的困難,在電弧機(jī)理、性能分析和模型設(shè)計等方面都還不夠成熟、完善。所以,在電弧模型理論研究、電器電磁機(jī)構(gòu)的三維有限元分析、電器的計算機(jī)輔助設(shè)計、電弧動態(tài)特性研究等方面,存在大量的工作要做。對這些問題的深入研究,可以更好地認(rèn)識電器觸頭在整個運動過程中極其復(fù)雜的電、熱、磁、機(jī)械等一系列現(xiàn)象。 為了從不同角度觀察分析電弧在滅弧室中的動態(tài)運動過程,本文在研究開關(guān)電器電弧圖像增強(qiáng)及運動過程三維可視化的基礎(chǔ)上,分析電弧形成機(jī)理、電弧特性和運動形態(tài)的基本理論,進(jìn)一步考慮其模型特性和電弧等離子體磁壓縮效應(yīng),建立其運動數(shù)學(xué)模型。電弧圖像需要的處理主要有:圖像數(shù)字化、圖像平滑、圖像分割、圖像邊緣檢測、圖像增強(qiáng)。本文提出一種基于小波變換的圖像增強(qiáng)和直方圖的圖像增強(qiáng)算法,在保留電弧弧柱強(qiáng)特征的同時,突出顯示電器動觸頭圖像特征使增強(qiáng)后的電弧圖像適合人類的視覺特征,為電弧動態(tài)過程分析和電弧可視化模型的構(gòu)建提供有效的分析基礎(chǔ),并取得良好的電弧圖像增強(qiáng)效果。本文構(gòu)造了基于比色測溫原理的電弧輻射拾取、圖像采集、同步控制、數(shù)據(jù)處理等硬件裝置,對試驗采集裝置進(jìn)行了標(biāo)定;將醫(yī)學(xué)上成功應(yīng)用的計算機(jī)層析成像理論,應(yīng)用于對電弧進(jìn)行三維溫度場重建的研究,構(gòu)造可單面陣CCD采集三組六路投影輻射強(qiáng)度的實驗裝置,通過對觸頭邊緣檢測的手段精確定位于不同光路中電弧的位置,對輻射拾取光路進(jìn)行校準(zhǔn),編制了系統(tǒng)軟件,實現(xiàn)電弧三維溫度場的重建。研究數(shù)學(xué)模擬計算方法,提出了適合低壓電器電弧數(shù)學(xué)模型計算的方法。用計算機(jī)求解獲得以前依靠實驗才能獲得的開斷波形及運動過程,將理論分析、試驗研究和計算機(jī)仿真有機(jī)結(jié)合起來,使產(chǎn)品設(shè)計更加科學(xué)和準(zhǔn)確,可以大大減少設(shè)計周期,減少試驗的盲目性和費用,有利于提高電器產(chǎn)品的技術(shù)性能,對于新產(chǎn)品開發(fā),優(yōu)化滅弧室設(shè)計及模擬實驗,具有十分重要的意義。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)以及控制技術(shù)的發(fā)展,基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的交流電機(jī)矢量控制系統(tǒng)以其優(yōu)良的性能受到了廣泛應(yīng)用。采用SVPWM逆變器的異步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速參考值變化或者負(fù)載轉(zhuǎn)矩參考值變化的動態(tài)情況下,參考電壓矢量可能會超出基本空間矢量構(gòu)成的正六邊形,此時便出現(xiàn)動態(tài)過調(diào)制,需要用過調(diào)制策略將超出的電壓矢量重新限定在正六邊形邊界內(nèi)。不同的過調(diào)制策略會給整個系統(tǒng)帶來不同的動態(tài)性能,本文在對過調(diào)制策略進(jìn)行完善的基礎(chǔ)上,針對三種過調(diào)制策略對交流電動機(jī)動態(tài)性能的影響進(jìn)行了研究,并對其機(jī)理進(jìn)行了理論分析與探討。 @@ 本文首先以三相異步電動機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系下的動態(tài)方程為基礎(chǔ),按照轉(zhuǎn)子磁鏈定向,設(shè)計了轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器,完成了勵磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的解耦,并構(gòu)建了基于SVPWM的異步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)的MATLAB仿真模型。在矢量控制中,電流控制對系統(tǒng)性能具有重要影響。為了改善系統(tǒng)性能,所設(shè)計的矢量控制系統(tǒng)采用了同步電流控制,并對反電勢進(jìn)行了前饋補(bǔ)償。 @@ 在分析了現(xiàn)有的三種過調(diào)制策略之后,對過調(diào)制策略進(jìn)行了完善,并構(gòu)建了異步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)的過調(diào)制仿真模型。過調(diào)制中,當(dāng)原參考電壓矢量位于正六邊形中任意兩個扇區(qū)交界附近時,過調(diào)制策略2和3所得到的新電壓矢量仍會超出正六邊形邊界,過調(diào)制算法不再適用于此區(qū)域。針對以上不足,本文對過調(diào)制策略2和3進(jìn)行了完善,使過調(diào)制算法適用于所有區(qū)域。采用完善后的過調(diào)制策略對轉(zhuǎn)速參考值變化和負(fù)載轉(zhuǎn)矩參考值變化的異步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真,發(fā)現(xiàn)在加速與加載的條件下,過調(diào)制策略2的動態(tài)性能好于過調(diào)制策略1,而過調(diào)制策略3的動態(tài)性能最佳,具有最小的動態(tài)響應(yīng)時間,暫態(tài)性能優(yōu)良;在減載的條件下,過調(diào)制策略1和2能夠很快的進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài),但是過調(diào)制策略3卻出現(xiàn)問題,動態(tài)響應(yīng)時間很長,說明此策略具有一定的局限性。 @@ 本文深入探討了三種過調(diào)制策略導(dǎo)致不同動態(tài)性能的內(nèi)在機(jī)理,通過對三種過調(diào)制策略中電壓矢量的幅值和相位進(jìn)行分析,理論上解釋了出現(xiàn)不同動態(tài)響應(yīng)時間的原因。出現(xiàn)過調(diào)制時,過調(diào)制策略2中新電壓矢量的幅值總是大于過調(diào)制策略1中新電壓矢量的幅值,所以動態(tài)性能更好。在加速和加 載條件下,過調(diào)制策略3中新電壓矢量的相位總是超前于過調(diào)制策略1和2中新電壓矢量的相位,因此可以獲得更快的動態(tài)響應(yīng),暫態(tài)性能更佳。但是在減載條件下,過調(diào)制策略3中新電壓矢量與原電壓矢量間的相位關(guān)系處于無規(guī)律的超前滯后狀態(tài),導(dǎo)致過調(diào)制策略3出現(xiàn)問題,動態(tài)響應(yīng)時間很長,說明此過調(diào)制策略有其不足之處,有待于改進(jìn)。@@關(guān)鍵詞:SVPWM;矢量控制;過調(diào)制;動態(tài)性能
上傳時間: 2013-06-27
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目前離心機(jī)的變頻控制,采用的多是通用變頻器,沒有自主開發(fā)的離心機(jī)專用的交流調(diào)速控制器。同時,在控制方法上采用的主要還是V/F控制以及矢量控制,而效率更高,性能更好的直接轉(zhuǎn)矩控制方法則還沒有得到廣泛的應(yīng)用。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù),用空間矢量的分析方法,直接在定子坐標(biāo)系下計算與控制交流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩,采用定子磁場定向,借助于離散的兩點式調(diào)節(jié)(Bang-Bang控制)產(chǎn)生PWM信號,直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行最佳控制,獲得轉(zhuǎn)矩的高動態(tài)性能。直接轉(zhuǎn)矩控制,控制結(jié)構(gòu)簡單、控制手段直接、信號處理的物理概念明確、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速,限制在一拍內(nèi),是一種具有高動態(tài)響應(yīng)的交流調(diào)速系統(tǒng)。本文通過對直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理的分析、軟硬件的設(shè)計制作、系統(tǒng)的調(diào)試試驗,得到以下結(jié)論: ⑴直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng),控制手段直接、信號處理的物理概念明確、轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)迅速; ⑵直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中,低速階段轉(zhuǎn)矩脈動明顯,通過采用異步電動機(jī)適應(yīng)全速的U-I模型,以及扇區(qū)細(xì)化等,可以有效減小轉(zhuǎn)矩脈動;由于轉(zhuǎn)矩和磁鏈采用離散的兩點式調(diào)節(jié),即使在高速運行階段轉(zhuǎn)矩也有輕微的脈動,通過細(xì)分磁鏈扇區(qū),采用空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)可以有效減小脈動,提高系統(tǒng)控制性能; ⑶直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中,檢測環(huán)節(jié)及其重要,特別是電壓、電流的檢測。無論采用哪種電機(jī)模型,電壓和電流都是最主要的參數(shù),準(zhǔn)確的電壓、電流檢測能夠增加電機(jī)模型的正確性,為控制提供基本的保障; ⑷直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中,對電機(jī)參數(shù)的要求簡單,只需要知道電動機(jī)定子電阻,因此直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng),易于移植。
標(biāo)簽: 離心機(jī) 異步電動機(jī) 直接轉(zhuǎn)矩
上傳時間: 2013-04-24
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電壓空間矢量脈沖寬度調(diào)制技術(shù)是一種性能優(yōu)越、易于數(shù)字化實現(xiàn)的脈沖寬度調(diào)制方案。在常規(guī)SVPWM算法中,判定等效電壓空間矢量所處扇區(qū)位置時需要進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)和反正切三角函數(shù)的運算,計算特定電壓空間矢量作用時間時需要進(jìn)行正弦、余弦三角函數(shù)的運算以及過飽和情況下的歸一化處理過程,同時,在整個SVPWM算法中還包含了無理數(shù)的運算,這些復(fù)雜計算不可避免地會產(chǎn)生大量計算誤差,對高精度實時控制產(chǎn)生不可忽視的影響,而且這些復(fù)雜運算的計算量大,對系統(tǒng)的處理速度要求高,程序設(shè)計復(fù)雜,系統(tǒng)運行時間長,占用系統(tǒng)資源多。因此,從工程實際應(yīng)用的角度出發(fā),需要對常規(guī)SVPWM算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。 本文提出的優(yōu)化SVPWM算法,只需進(jìn)行普通的四則運算,計算非常簡單,克服了上述常規(guī)SVPWM算法中的缺點,同時,采用交叉分配零電壓空間矢量,并將零電壓空間矢量的切換點置于各扇區(qū)中點的方法,達(dá)到降低三相橋式逆變電路中開關(guān)器件開關(guān)損耗的目的。SVPWM算法要求高速的數(shù)據(jù)處理能力,傳統(tǒng)的MCU、DSP都難以滿足其要求,而具有高速數(shù)據(jù)處理能力的FPGA/CPLD則可以很好的實現(xiàn)SVPWM的控制功能,在實時性、靈活性等方面有著MCU、DSP無法比擬的優(yōu)越性。本文利用MATLAB/Simulink軟件對優(yōu)化的SVPWM系統(tǒng)原型進(jìn)行建模和仿真,當(dāng)仿真效果達(dá)到SVPWM系統(tǒng)控制要求后,在XilinxISE環(huán)境下采用硬件描述語言設(shè)計輸入方法與原理圖設(shè)計輸入方法相結(jié)合的混合設(shè)計輸入方法進(jìn)行FPGA/CPLD的電路設(shè)計與輸入,建立相同功能的SVPWM系統(tǒng)模型,然后利用ISESimulator(VHDL/Verilog)仿真器進(jìn)行功能仿真和性能分析,驗證了本文提出的SVPWM優(yōu)化設(shè)計方案的可行性和有效性。
標(biāo)簽: FPGACPLD SVPWM 算法優(yōu)化
上傳時間: 2013-06-27
上傳用戶:小儒尼尼奧
近幾十年來,移動通信進(jìn)入了飛速發(fā)展時期,它與人們的日常生活息息相關(guān),已經(jīng)成為了人們生活中的必需品,目前移動通信正處在由第二代向第三代過渡的階段。調(diào)制技術(shù)是移動通信中的一項關(guān)鍵技術(shù),根據(jù)不同的無線信道的特點選擇合適的、高效的調(diào)制方式對移動通信系統(tǒng)的性能非常重要。軟件無線電技術(shù)的出現(xiàn)對于移動通信的發(fā)展起到了很大的推動作用,構(gòu)建一個通用的、標(biāo)準(zhǔn)的、模塊化的硬件平臺,把以前用硬件實現(xiàn)的無線電功能用軟件來實現(xiàn),大大地提高了通信系統(tǒng)的靈活性。用軟件無線電技術(shù)實現(xiàn)的數(shù)字調(diào)制靈活性好,可以通過空中下載實現(xiàn)不同的調(diào)制方式,從而適應(yīng)不同的通信體制。 在閱讀了大量數(shù)字調(diào)制和軟件無線電的國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,本文深入研究了各種數(shù)字調(diào)制方式的原理以及優(yōu)缺點,設(shè)計了一個軟件無線電平臺以實現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)字調(diào)制。該平臺以TI公司的DSP芯片TMS320VC5416為核心部分進(jìn)行信號的處理用于實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制算法,在外圍電路上擴(kuò)展了ADC、DAC芯片分別構(gòu)成前向數(shù)據(jù)采集模塊和后向調(diào)制信號處理模塊,同時用CPLD來構(gòu)成邏輯控制模塊,主要實現(xiàn)地址分配、提供接口控制信號、輸入信息檢索功能、譯碼功能和分頻功能。在軟件設(shè)計方面,本設(shè)計分為整體邏輯控制和數(shù)字調(diào)制算法實現(xiàn)兩部分。在整體邏輯控制部分主要是針對CPID模塊進(jìn)行整體邏輯控制的設(shè)計,在數(shù)字調(diào)制算法部分主要是在DSP模塊實現(xiàn)ASK、FSK、QPSK等數(shù)字調(diào)制算法的設(shè)計。 本軟件無線電平臺具有處理速度快、實時操作性強(qiáng)、存儲大量數(shù)據(jù)等優(yōu)點。 關(guān)鍵字:軟件無線電;數(shù)字調(diào)制;DSP;CPLD
標(biāo)簽: DSP 軟件無線電 數(shù)字調(diào)制
上傳時間: 2013-04-24
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心音信號是人體最重要的生理信號之一,包含心臟各個部分如心房、心室、大血管、心血管及各個瓣膜功能狀態(tài)的大量生理病理信息。心音信號分析與識別是了解心臟和血管狀態(tài)的一種不可缺少的手段。本文針對目前該研究領(lǐng)域中存在的分析方法問題和分類識別技術(shù)難點展開了深入的研究,內(nèi)容涉及心音構(gòu)成的分析、心音信號特征向量的提取、正常心音信號(NM)和房顫(AF)、主動脈回流(AR)、主動脈狹窄(AS)、二尖瓣回流(MR)4種心臟雜音信號的分類識別。本文的工作內(nèi)容包括以下5個方面: a)心音信號采集與預(yù)處理。本文采用自行研制的帶有錄音機(jī)功能的聽診器實現(xiàn)對心音信號的采集。通過對心音信號噪聲分析,選用小波降噪作為心音信號的濾波方法。根據(jù)實驗分析,選擇Donoho閾值函數(shù)結(jié)合多級閾值的方法作為心音信號預(yù)處理方案。 b)心音信號時頻分析方法。文中采用5種時頻分析方法分別對心音信號進(jìn)行了時頻譜特性分析,結(jié)果表明:不同的時頻分析方法與待分析心音信號的特性有密切關(guān)系,即需要在小的交叉項干擾與高的時頻分辨率之間作綜合的考慮。鑒于此,本文提出了一種自適應(yīng)錐形核時頻(ATF)分析方法,通過實驗驗證該分布能較好地反映心音信號的時頻結(jié)構(gòu),其性能優(yōu)于一般錐形核分布(CKD)以及Choi-Williams分布(CWD)、譜圖(SPEC)等固定核時頻分析方法,從而選擇自應(yīng)錐形核時頻分析方法進(jìn)行心音信號分析。 c)心音信號特征向量提取。根據(jù)對3M Littmann() Stethoscopes[31]數(shù)據(jù)庫中標(biāo)準(zhǔn)心音信號的時頻分析結(jié)果,提取8組特征數(shù)據(jù),通過Fihser降維處理方法提取出了實現(xiàn)分類可視化,且最易于分類的心音信號的2維特征向量,作為心音信號分類的特征向量。 d)心音信號分類方法。根據(jù)心音信號特征向量組成的散點圖,研究了支持向量機(jī)核函數(shù)、多分類支持向量機(jī)的選取方法,同時,基于分類的目的 性和可信性,本文提出以分類精度最大為判斷準(zhǔn)則的核函數(shù)參數(shù)與松弛變量的優(yōu)化方法,建立了心音信號分類的支持向量機(jī)模型,選取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中NM、AF、AR、AS、MR每類心音信號的80組2維特征向量中每類60組數(shù)據(jù)作為支持向量機(jī)的學(xué)習(xí)樣本,對余下的每類20組數(shù)據(jù)進(jìn)行測試,得到每類的分類精度(Ar)均為100%,同時對臨床上采集的與上述4種同類心臟雜音信號和正常心音信號中每類24個心動周期進(jìn)行分類實測,分類精度分別為:NM、AF、MR的分類精度均為100%,而AR、AS均為95.83%,驗證了該方法的分類有效性。 e)心音信號分析與識別的軟件系統(tǒng)。本文以MATLAB語言的可視化功能實現(xiàn)了心音信號分析與識別的軟件運行平臺構(gòu)建,可完成對心音信號的讀取、預(yù)處理,繪制時-頻、能量特性的三維圖及兩維等高線圖;同時,利用MATLAB與EXCEL的動態(tài)鏈接,實現(xiàn)對心音信號分析數(shù)據(jù)的存儲以及統(tǒng)計功能;最后,通過對心音信號2維特征向量的分析,實現(xiàn)心音信號的自動識別功能。 本文的研究特色主要體現(xiàn)在心音信號特征向量提取的方法以及多分類支持向量機(jī)模型的建立兩方面。 綜上所述,本文從理論與實踐兩方面對心音信號進(jìn)行了深入的研究,主要是采用自適應(yīng)錐形核時頻分析方法提取心音信號特征向量,根據(jù)心音信號特征向量組成的散點圖,建立心音信號分類的支持向量機(jī)模型,并對正常心音信號和4種心臟雜音信號進(jìn)行了分類研究,取得了較為滿意的分類結(jié)果,但由于用于分類的心臟雜音信號種類及數(shù)據(jù)量尚不足,因此,今后的工作重點是采集更多種類的心臟雜音信號,進(jìn)一步提高心音信號分類精度,使本文研究成果能最終應(yīng)用于臨床心臟量化聽診。 關(guān)鍵詞:心音信號,小波降噪,非平穩(wěn)信號,心臟雜音,信號處理,時頻分析,自適應(yīng),支持向量機(jī)
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