在機器人學的研究領域中，如何有效地提高機器人控制系統(tǒng)的控制性能始終是研究學者十分關注的一個重要內(nèi)容。在分析了工業(yè)機器人的發(fā)展歷程和機器人控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀后，本論文的主要目標是針對四關節(jié)實驗室機器人特有的機械結(jié)構(gòu)和數(shù)學模型，建立一個新型全數(shù)字的基于DSP和FPGA的機器人位置伺服控制系統(tǒng)的軟、硬件平臺，實現(xiàn)對四關節(jié)實驗室機器人的精確控制。 本論文從實際情況出發(fā)，首先分析了所研究的四關節(jié)實驗室機器人的本體結(jié)構(gòu)，并對其抽象簡化得到了它的運動學數(shù)學模型。在明確了實現(xiàn)機器人精確位置伺服控制的控制原理后，我們對機器人控制系統(tǒng)的諸多可行性方案進行了充分論證，并最終決定采用了三級CPU控制的控制體系結(jié)構(gòu)：第一級CPU為上位計算機，它實現(xiàn)對機器人的系統(tǒng)管理、協(xié)調(diào)控制以及完成機器人實時軌跡規(guī)劃等控制算法的運算；第二級CPU為高性能的DSP處理器，它輔之以具有高速并行處理能力的FPGA芯片，實現(xiàn)了對機器人多個關節(jié)的高速并行驅(qū)動；第三級CPU為交流伺服驅(qū)動處理器，它實現(xiàn)了機器人關節(jié)伺服電機的精確三閉環(huán)誤差驅(qū)動控制，以及電機的故障診斷和自動保護等功能。此外，我們采用比普通UART速度快得多的USB來實現(xiàn)上位計算機．與下位控制器之間的數(shù)據(jù)通信，這樣既保證了兩者之間連接方便，又有效的提高了控制系統(tǒng)的通信速度和可靠性。 機器人系統(tǒng)的軟件設計包括兩個部分：一是采用VC++實現(xiàn)的上位監(jiān)控軟件系統(tǒng)，它主要負責機器人實時軌跡規(guī)劃等控制算法的運算，同時完成用戶與機器人系統(tǒng)之間的信息交互；二是采用C語言實現(xiàn)的下位DSP控制程序，它主要負責接收上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱發(fā)送的控制信號，實現(xiàn)對機器人的實時驅(qū)動，同時還能夠?qū)崟r的向上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱反饋機器人的當前狀態(tài)信息。 研究開發(fā)出來的四關節(jié)實驗室機器人控制器具有控制實時性好、定位精度高、運行穩(wěn)定可靠的特點，它允許用戶通過上位控制計算機實現(xiàn)對機器人的各種設定作業(yè)的控制，也可以讓用戶通過機器人控制箱現(xiàn)場對機器人進行回零、示教等各項操作。
上傳時間： 2013-06-11
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旅客列車是人們出行的重要交通工具之一，隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，信息化時代的到來，車輛能否安全運行已經(jīng)成為人們關注的焦點。在高速狀態(tài)下列車車輛能否安全地停下來是安全運行的一個關鍵，在車輛方面上就是解決制動問題。在這樣的前提下，對車輛制動系統(tǒng)的研究就顯得必然和重要。 本次設計的任務是實時監(jiān)測列車車輛的運行速度，并根據(jù)車輛制動狀態(tài)，自動控制車輛的制動系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛的制動安全防護。所以本次設計設計了一種基于ARM——高性能嵌入式微處理器、CPLD——新型高性能可編程邏輯器件、CAN總線——有效支持分布/實時控制的串行通信網(wǎng)絡和μC/OS-II操作系統(tǒng)的車輛制動自動監(jiān)控系統(tǒng)。文中介紹了車輛制動控制原理、對系統(tǒng)進行了總體的方案設計，介紹了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的原理及設計方法，著重講解了以Samsung公司32位嵌入式微處理器S3C44BOX為核心的系統(tǒng)軟硬件設計方案，并開發(fā)了基于μC/OS-II操作系統(tǒng)的應用程序。 應用程序模塊主要包括遠程通訊模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊、部件壽命記錄模塊、故障參數(shù)監(jiān)視和報警模塊。遠程通訊模塊將車輛制動狀態(tài)以CAN總線的通訊方式上傳給機車控制室主機；數(shù)據(jù)采集模塊由具有高速邏輯處理能力的CPLD自動實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及電平轉(zhuǎn)換，ARM控制數(shù)據(jù)采集的啟動和采集結(jié)束后對數(shù)據(jù)的處理或傳輸；在部件壽命記錄模塊中電磁閥的動作次數(shù)、通電使用時間和總時間以及各傳感器的通電時間和使用總時間可每隔一段時間記錄下來，掉電后也不會丟失，可以作為故障發(fā)生、診斷、排除和維護的數(shù)據(jù)依據(jù)。 在實驗室及模擬實驗臺上經(jīng)過多次軟、硬件結(jié)合的調(diào)試改進過程，本次設計基本上實現(xiàn)了車輛制動自動監(jiān)控系統(tǒng)的功能，制動缸壓力的控制特性及控制精度得到了有效的提高，在實驗室調(diào)試中實現(xiàn)了車輛制動系統(tǒng)的故障檢測和報警及部件的壽命記錄等功能，驗證了設計方案的可行性及合理性，達到了預期的設計效果。
標簽： ARM 制動 自動監(jiān)控 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-07-17
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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，嵌入式技術開始滲透到數(shù)控領域，傳統(tǒng)數(shù)控技術與嵌入式技術相結(jié)合，新型嵌入式數(shù)控技術進入一個高速發(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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近年來，伴隨著PC及微處理器的迅速發(fā)展、軟件資源的豐富，嵌入式系統(tǒng)成為研究與應用的熱點。嵌入式系統(tǒng)是一種面向具體應用的將底層硬件、實時操作系統(tǒng)和應用軟件相結(jié)合的專用計算機系統(tǒng)。其廣泛應用于控制領域、消費電子產(chǎn)品等行業(yè)，己成為現(xiàn)代電子領域的重要研究方向之一。 本文結(jié)合課題實際需要與當前的控制器發(fā)展趨勢，構(gòu)建和開發(fā)基于ARM和μC/OS-Ⅱ?qū)崟r操作系統(tǒng)的嵌入式通用控制器應用平臺.在分析ARM內(nèi)核處理器的基礎上，自主開發(fā)以PHILIPS公司LPC2880芯片為核心的嵌入式通用控制器的硬件平臺。根據(jù)嵌入式控制器的實際應用要求設計了相應的應用模塊，主要包括：串口模塊、存儲器擴展模塊、液晶顯示和鍵盤模塊等。并完成了各個功能模塊的接口函數(shù)，創(chuàng)建了應用函數(shù)庫，為后面的代碼應用和移植提供了方便。在對電機驅(qū)動控制原理的學習掌握基礎上，開發(fā)出基于L297/L298芯片的步進電機驅(qū)動器及基于LMD18200芯片的伺服電機驅(qū)動器。為實現(xiàn)控制器與PC機的通訊，確定了USB2.0通訊接口作為主要通訊方式，詳細分析了通用串行總線的軟硬件特點，根據(jù)LPC2880芯片特點實現(xiàn)嵌入式USB主機模式的通訊方式，并給出了它和主控制器的連線原理圖以及USB主機的系統(tǒng)軟件框架。 嵌入式實時操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)應用軟件開發(fā)的支撐平臺，通過對現(xiàn)在常用的幾種嵌入式操作系統(tǒng)的綜合比較，選擇μC/OS-Ⅱ作為本系統(tǒng)的RTOS。詳細分析了μC/OS-Ⅱ內(nèi)核工作原理，改進了中斷和時鐘處理的不足。成功的將μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)移植到ARM微處理器中，并通過相應的開發(fā)工具，對移植系統(tǒng)進行模擬調(diào)試和功能測試。結(jié)果表明，設計的嵌入式通用控制器平臺基本達到預期目標.
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：天涯
在機器人學的研究領域中，如何有效地提高機器人控制系統(tǒng)的控制性能始終是研究學者十分關注的一個重要內(nèi)容。在分析了工業(yè)機器人的發(fā)展歷程和機器人控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀后，本論文的主要目標是針對四關節(jié)實驗室機器人特有的機械結(jié)構(gòu)和數(shù)學模型，建立一個新型全數(shù)字的基于DSP和FPGA的機器人位置伺服控制系統(tǒng)的軟、硬件平臺，實現(xiàn)對四關節(jié)實驗室機器人的精確控制。 本論文從實際情況出發(fā)，首先分析了所研究的四關節(jié)實驗室機器人的本體結(jié)構(gòu)，并對其抽象簡化得到了它的運動學數(shù)學模型。在明確了實現(xiàn)機器人精確位置伺服控制的控制原理后，我們對機器人控制系統(tǒng)的諸多可行性方案進行了充分論證，并最終決定采用了三級CPU控制的控制體系結(jié)構(gòu)：第一級CPU為上位計算機，它實現(xiàn)對機器人的系統(tǒng)管理、協(xié)調(diào)控制以及完成機器人實時軌跡規(guī)劃等控制算法的運算；第二級CPU為高性能的DSP處理器，它輔之以具有高速并行處理能力的FPGA芯片，實現(xiàn)了對機器人多個關節(jié)的高速并行驅(qū)動；第三級CPU為交流伺服驅(qū)動處理器，它實現(xiàn)了機器人關節(jié)伺服電機的精確三閉環(huán)誤差驅(qū)動控制，以及電機的故障診斷和自動保護等功能。此外，我們采用比普通UART速度快得多的USB來實現(xiàn)上位計算機．與下位控制器之間的數(shù)據(jù)通信，這樣既保證了兩者之間連接方便，又有效的提高了控制系統(tǒng)的通信速度和可靠性。 機器人系統(tǒng)的軟件設計包括兩個部分：一是采用VC++實現(xiàn)的上位監(jiān)控軟件系統(tǒng)，它主要負責機器人實時軌跡規(guī)劃等控制算法的運算，同時完成用戶與機器人系統(tǒng)之間的信息交互；二是采用C語言實現(xiàn)的下位DSP控制程序，它主要負責接收上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱發(fā)送的控制信號，實現(xiàn)對機器人的實時驅(qū)動，同時還能夠?qū)崟r的向上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱反饋機器人的當前狀態(tài)信息。 研究開發(fā)出來的四關節(jié)實驗室機器人控制器具有控制實時性好、定位精度高、運行穩(wěn)定可靠的特點，它允許用戶通過上位控制計算機實現(xiàn)對機器人的各種設定作業(yè)的控制，也可以讓用戶通過機器人控制箱現(xiàn)場對機器人進行回零、示教等各項操作。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：極客
《計算機組成原理》是計算機系的一門核心課程。但是它涉及的知識面非常廣，內(nèi)容包括中央處理器、指令系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、總線和輸入輸出系統(tǒng)等方面，學生在學習該課程時，普遍覺得內(nèi)容抽象難于理解。但借助于該計算機組成原理實驗系統(tǒng)，學生通過實驗環(huán)節(jié)，可以進一步融會貫通學習內(nèi)容，掌握計算機各模塊的工作原理，相互關系的來龍去脈。 為了增強實驗系統(tǒng)的功能，提高系統(tǒng)的靈活性，降低實驗成本，我們采用FPGA芯片技術來徹底更新現(xiàn)有的計算器組成原理實驗平臺。該技術可根據(jù)用戶要求為芯片加載由VHDL語言所編寫出的不同的硬件邏輯，F(xiàn)PGA芯片具有重復編程能力，使得系統(tǒng)內(nèi)硬件的功能可以像軟件一樣被編程，這種稱為“軟”硬件的全新系統(tǒng)設計概念，使實驗系統(tǒng)具有極強的靈活性和適應性。它不僅使該系統(tǒng)性能的改進和擴充變得十分簡易和方便，而且使學生自己設計不同的實驗變?yōu)榭赡?。計算機組成原理實驗的最終目的是讓學生能夠設計CPU，但首先，學生必須知道CPU的各個功能部件是如何工作，以及相互之間是如何配合構(gòu)成CPU的。因此，我們必須先設計出一個教學用的以FPGA芯片為核心的硬件平臺，然后在此基礎上開發(fā)出VHDL部件庫及主要邏輯功能，并設計出一套實驗。 本文重點研究了基于FPGA芯片的VHDL硬件系統(tǒng)，由于VHDL的高標準化和硬件描述能力，現(xiàn)代CPU的主要功能如計算，存儲，I/O操作等均可由VHDL來實現(xiàn)。同時設計實驗內(nèi)容，包括時序電路的組成及控制原理實驗、八位運算器的組成及復合運算實驗、存儲器實驗、數(shù)據(jù)通路實驗、浮點運算器實驗、多流水線處理器實驗等，這些實驗形成一個相互關聯(lián)的系統(tǒng)。每個實驗先由教師講解原理及原理圖，學生根據(jù)教師提供的原理圖，自己用MAX+PLUSII完成電路輸入，學生實驗實際上是編寫VHDL，不需要寫得很復雜，只要能調(diào)用接口，然后將程序燒入平臺，這樣既不會讓學生花太多的時間在畫電路圖上，又能讓學生更好的理解每個部件的工作原理和工作過程。 論文首先研究分析了FPGA硬件實驗平臺，即實驗系統(tǒng)的硬件組成。系統(tǒng)采用FPGA-XC4010EPC84，62256CPLD以及其他外圍芯片(例如74LS244，74LS275)組成。根據(jù)不同的實驗要求，規(guī)劃不同實驗控制邏輯。用戶可選擇不同的實驗邏輯，通過把實驗邏輯下載到FPGA芯片中構(gòu)成自己的實驗平臺。 其次，論文詳細的闡述了VHDL模塊化設計，如何運用VHDL技術來依次實現(xiàn)CPU的各個功能部件。VHDL語言作為一種國際標準化的硬件描述語言，自1987年獲得IEEE批準以來，經(jīng)過了1993年和2001年兩次修改，至今已被眾多的國際知名電子設計自動化(EDA)工具研發(fā)商所采用，并隨同EDA設計工具一起廣泛地進入了數(shù)字系統(tǒng)設計與研發(fā)領域，目前已成為電子業(yè)界普遍接受的一種硬件設計技術。再次，論文針對實驗平臺中遇到的較為棘手的多流水線等問題，也進行了深入的闡述和剖析。學生需要什么樣的實驗條件，實驗內(nèi)容及步驟才能了解當今CPU所采用的核心技術，才能掌握CPU的設計，運行原理。另外，本論文的背景是需要學生熟悉基本的VHDL知識或技能，因為實驗是在編寫VHDL代碼的前提下完成的。 本文在基于實驗室的環(huán)境下，基本上較為完整的實現(xiàn)了一個基于FPGA的實驗平臺方案。在此基礎上，進行了部分功能的測試和部分性能方面的分析。本論文的研究，為FPGA在實際系統(tǒng)中的應用提供研究思路和參考方案。論文的研究結(jié)果將對FPGA與VHDL標準的進一步發(fā)展具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：小強mmmm
隨著經(jīng)濟與信息通信技術的迅猛發(fā)展,作為終端產(chǎn)品的打印機,其應用已經(jīng)涉及到商品流通、交通運輸、工業(yè)控制等諸多領域。但是,傳統(tǒng)打印機的性能已經(jīng)無法滿足新的應用對于信息管理自動化終端產(chǎn)品提出的新要求。 熱敏打印機作為一種新產(chǎn)品,具有打印速度快、打印質(zhì)量好、噪音小、易小型化、維護方便、操作簡單、性價比高等優(yōu)點,越來越受到市場的青睞,且在美國和日本等發(fā)達國家已經(jīng)得到了廣泛的應用。同時,隨著微電子技術的發(fā)展,嵌入式芯片以其高性能和低價格逐漸成為各種智能儀器研發(fā)的首選主控芯片。本研究以新的市場需求為背景并結(jié)合熱敏打印技術以及控制技術的發(fā)展,設計了基于ARM7TDMI內(nèi)核的S3C4480X主控芯片的新型微型熱敏打印驅(qū)動方案及其應用系統(tǒng)。 本文著重分析了熱敏打印的工作特點和控制原理,比較并討論了當前常見熱敏打印系統(tǒng)設計的優(yōu)缺點,提出了本研究的設計方案,并從硬件、軟件及系統(tǒng)調(diào)試三個方面詳細闡述了熱敏打印系統(tǒng)的設計。 通過對熱敏打印頭控制特點以及主控芯片硬件資源的深入分析,基于簡化系統(tǒng)設計、提高系統(tǒng)集成度和可靠性、方便系統(tǒng)軟件開發(fā)的原則,確定了打印驅(qū)動的硬件設計方案,主要包括接口電路、狀態(tài)檢測模塊...
標簽： 熱敏打印 驅(qū)動 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-07-16
上傳用戶：tuilp1a
有源功率因數(shù)校正可減少用電設備對電網(wǎng)的諧波污染，提高電器設備輸入端的功率因數(shù)。詳細分析了有源功率因數(shù)校正APFC（active power factor corrector）原理，采用平均電流控制模式控制原理，設計了基于UC3854BN芯片的一種有源功率因數(shù)校正電路方案，著重分析了電路主要參數(shù)的選擇和設計。實踐證明，采用APFC后，大大減小了輸入電流的諧波分量，實現(xiàn)了功率因數(shù)校正。
標簽： 開關電源 有源功率因數(shù) 校正電路 設計方案
上傳時間： 2013-10-21
上傳用戶：immanuel2006
利用推挽正激變換技術設計了DC /DC開關電源。提出了基于推挽正激變換技術的電源電路拓撲和結(jié)構(gòu),闡述了該開關電源的工作及控制原理,并利用PSp ice軟件對該電路拓撲進行了仿真。實驗結(jié)果表明,該開關電源輸出穩(wěn)定、波形理想。
上傳時間： 2013-10-21
上傳用戶：363186
