在機器人學(xué)的研究領(lǐng)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(xué)者十分關(guān)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(biāo)是針對四關(guān)節(jié)實驗室機器人特有的機械結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)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(guān)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(guān)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(xué)數(shù)學(xué)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(guān)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(guān)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(shè)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(zé)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(zé)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(dāng)前狀態(tài)信息。 研究開發(fā)出來的四關(guān)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(shè)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
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數(shù)碼相機閃光燈充電電路分析 &nbs
上傳時間： 2013-07-17
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基于MATLAB 7.0的信號調(diào)制與解調(diào)分析
標(biāo)簽： MATLAB 7.0 信號 調(diào)制與解調(diào)
上傳時間： 2013-07-21
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基于DSP技術(shù)的虛擬式FFT頻譜分析儀：虛擬儀器已經(jīng)成為儀器發(fā)展的一個重要方向,目前已在眾多領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。FFT 頻譜分析是機械工程、故障診斷等諸多領(lǐng)域所廣泛采用的分析方法。但傳統(tǒng)FFT
上傳時間： 2013-04-24
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現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是一種現(xiàn)場可編程專用集成電路，它將門陣列的通用結(jié)構(gòu)與現(xiàn)場可編程的特性結(jié)合于一體，如今，F(xiàn)PGA系列器件已成為最受歡迎的器件之一。隨著FPGA器件的廣泛應(yīng)用，它在數(shù)字系統(tǒng)中的作用日益變得重要，它所要求的準(zhǔn)確性也變得更高。因此，對FPGA器件的故障測試和故障診斷方法進行更全面的研究具有重要意義。隨著FPGA器件的迅速發(fā)展，F(xiàn)PGA的密度和復(fù)雜程度也越來越高，使大量的故障難以使用傳統(tǒng)方法進行測試，所以人們把視線轉(zhuǎn)向了可測性設(shè)計(DFT)問題。可測性設(shè)計的提出為解決測試問題開辟了新的有效途徑，而邊界掃描測試方法是其中一個重要的技術(shù)。 本文對FPGA的故障模型及其測試技術(shù)和邊界掃描測試的相關(guān)理論與方法進行了詳細的探討，給出了利用布爾矩陣理論建立的邊界掃描測試過程的數(shù)學(xué)描述和數(shù)學(xué)模型。論文中首先討論邊界掃描測試中的測試優(yōu)化問題，總結(jié)解決兩類優(yōu)化問題的現(xiàn)有算法，分別對它們的優(yōu)缺點進行了對比，進而提出對兩種現(xiàn)有算法的改進思想，并且比較了改進前后優(yōu)化算法的性能。另外，本文還對FPGA連線資源中基于邊界掃描測試技術(shù)的自適應(yīng)完備診斷算法進行了深入研究。在研究過程中，本文基于自適應(yīng)完備診斷的思想對原有自適應(yīng)診斷算法的性能進行了分析，并將獨立測試集和測試矩陣的概念引入原有自適應(yīng)診斷算法中，使改進后的優(yōu)化算法能夠簡化原算法的實現(xiàn)過程，并實現(xiàn)完備診斷的目標(biāo)。最后利用測試仿真模型證明了優(yōu)化算法能夠更有效地實現(xiàn)完備診斷的目標(biāo)，在緊湊性指標(biāo)與測試復(fù)雜性方面比現(xiàn)在算法均有所改進，實現(xiàn)了算法的優(yōu)化。
標(biāo)簽： FPGA 可測性設(shè)計 方法研究
上傳時間： 2013-06-30
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基于布里淵散射的分布式光纖傳感器是當(dāng)前國內(nèi)外研究的熱點。本文介紹了基于布里淵散射的分布式光纖傳感器的的原理、應(yīng)用；布里淵時域反射技術(shù)(BOTDR)和布里淵時域分析技術(shù)(BOTDA)的原理。 受激布里淵散射(SBS)的過程中，入射光和散射光滿足耦合振幅方程組。我們對該方程組采用有限差分法進行數(shù)值計算，并用Matlab模擬計算過程，對布里淵散射信號進行分析。 根據(jù)布里淵散射信號的特點，我們采用基于Morlet小波變換的DSP信號算法來處理 BOTDR傳感信號。通過對該算法的核心單元——快速傅立葉變換(FFT)的硬件實現(xiàn)，我們在Stratix FPGA上實現(xiàn)了基于Morlet小波變換的DSP算法的硬件電路設(shè)計。 最后，在此基礎(chǔ)上，我們對電路功能進行實際的仿真和驗證，并和Matlab得到結(jié)果進行比較和分析。
標(biāo)簽： Morlet BOTDR 小波分析 信號處理
上傳時間： 2013-07-22
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基于微處理器的數(shù)字PID控制器改變了傳統(tǒng)模擬PID控制器參數(shù)整定不靈活的問題。但是常規(guī)微處理器容易在環(huán)境惡劣的情況下出現(xiàn)程序跑飛的問題，如果實現(xiàn)PID軟算法的微處理器因為強干擾或其他原因而出現(xiàn)故障，會引起輸出值的大幅度變化或停止響應(yīng)。而FPGA的應(yīng)用可以從本質(zhì)上解決這個問題。因此，利用FPGA開發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)智能控制器算法的芯片化，使之能夠廣泛的用于各種場合，具有很大的應(yīng)用意義。 首先分析FPGA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點，總結(jié)FPGA設(shè)計技術(shù)及開發(fā)流程，指出實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，降低設(shè)計難度，是擴展設(shè)計功能、提高芯片性能和產(chǎn)品性價比的關(guān)鍵。控制系統(tǒng)由四個模塊組成，主要包括核心控制器模塊、輸入輸出模塊以及人機接口。其中控制器部分為系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。在分析FPGA設(shè)計結(jié)構(gòu)類型和特點的基礎(chǔ)上，提出一種基于FPGA改進型并行結(jié)構(gòu)的PID溫度控制器設(shè)計方法。在PID算法與FPGA的運算器邏輯映像過程中，采用將補碼的加法器代替減法器設(shè)計，增加整數(shù)運算結(jié)果的位擴展處理，進行不同數(shù)據(jù)類型的整數(shù)歸一化等不同角度的處理方法融合為一體，可以有效地減少邏輯運算部件。應(yīng)用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語言相結(jié)合設(shè)計實現(xiàn)了PID控制器，用Modelsim仿真驗證了設(shè)計結(jié)果的正確性，用Synplify Pro進行電路綜合，在Quaitus Ⅱ軟件中實現(xiàn)布局布線，最后生成FPGA的編程文件。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，論文設(shè)計完成了12位模數(shù)AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)顯示器、按鍵等相關(guān)外圍接口電路。 將一階、純滯后、大慣性電阻爐溫作為控制對象，以EP1C3T144 FPGA為核心，構(gòu)建PID控制系統(tǒng)。在采用Pt100溫度傳感器、分辨率為2℃、最大溫度控制范圍0～400℃的條件下，實驗結(jié)果表明，達到無超調(diào)的穩(wěn)定控制要求，為降低FPGA實現(xiàn)PID控制器的設(shè)計難度提供了有效的方法。
上傳時間： 2013-05-24
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該論文基于NIOS Ⅱ軟核處理器和Altera的FPGA技術(shù)，設(shè)計了一種便攜式的振動頻譜分析儀，用于旋轉(zhuǎn)機械的故障監(jiān)測和診斷。以SOPC技術(shù)為手段，將信號采集和信號處理電路通過可編程片上系統(tǒng)來實現(xiàn)，其特點是將對ADC的控制、數(shù)字信號的濾波、快速傅立葉變換的設(shè)計，通過FPGA芯片集成在一起，以NIOS Ⅱ來完成32位CPU的狀態(tài)控制功能。工程機械、汽車車輛中都存在諸如發(fā)動機類的旋轉(zhuǎn)機械，這類設(shè)備的異常振動往往會影響正常工作，嚴重時還會出現(xiàn)各種重大事故，該分析儀可以實時地或定期地對發(fā)動機、齒輪箱等旋轉(zhuǎn)機械進行振動頻譜分析和監(jiān)測，運用于民用機械能產(chǎn)生非常好的經(jīng)濟效益。 該論文從四個方面進行了研究工作。其一，利用FPGA對ADC芯片的工作進行控制，使其在規(guī)定的時間內(nèi)與DSP模塊進行數(shù)據(jù)交換，并對ADC各引腳時序進行控制，使兩者協(xié)調(diào)同步工作，編制了相應(yīng)的VHDL語言程序。其二，采用SOPC Builder設(shè)計開發(fā)，實現(xiàn)了基于NIOS Ⅱ的32位CPU軟核，創(chuàng)建了相應(yīng)的C/C++和匯編的宏代碼，使得軟件可以訪問用戶自定義邏輯。對頂層設(shè)計產(chǎn)生的VHDL的RTL代碼和仿真文件進行了綜合、編譯適配以及仿真。其三，配合Matlab和DSP Builder的強大功能進行DSP模塊設(shè)計，開發(fā)出了FIR和FFT等功能模塊，并且添加到SOPC系統(tǒng)中，使其可以由NIOS Ⅱ很容易的調(diào)用。其四，在NIOS Ⅱ系統(tǒng)中添加了uC/OS Ⅱ操作系統(tǒng)，提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且降低了開發(fā)難度，提高了系統(tǒng)升級的能力。由于整個設(shè)計是基于FPGA開發(fā)的，所以該系統(tǒng)包括了所有FPGA系統(tǒng)的特點，包括并行的DSP處理、在系統(tǒng)可編程、升級簡單等特點，極易使設(shè)計產(chǎn)品化。
上傳時間： 2013-04-24
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詳細的理論分析，可以對模擬電路的理論知識有較為全面透徹的了解
上傳時間： 2013-04-24
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ChipScope Pro具有傳統(tǒng)邏輯分析儀的功能，是針對Xilinx Virtex Pro等系列FPGA的在線片內(nèi)信號分析工具，主要功能是通過JTAG口，實時、在線、方便地觀察到FPGA內(nèi)部的信號，給調(diào)試、故障定位提供極大的方便。ChipScope Pro的基本原理是利用FPGA中未使用的BlockRam,根據(jù)用戶設(shè)定的觸發(fā)條件將信號實時的保存到這些BlockRam中，然后通過JTAG口傳送到計算機，最后在計算機屏幕上顯示出時序波形。
上傳時間： 2013-05-22
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