隨著數(shù)字化技術的飛速發(fā)展，數(shù)字視頻信號的傳輸技術更是受到人們的關注。相比較其它類型的信息傳輸如文本和數(shù)據(jù)，視頻通信需要占用更多的帶寬資源，因此為了實現(xiàn)在帶寬受限的條件下的傳輸，視頻源必須經(jīng)過大量壓縮。盡管現(xiàn)在的網(wǎng)絡狀況不斷地改善，但相對與快速增長的視頻業(yè)務而言，網(wǎng)絡帶寬資源仍然是遠遠不夠的。2003年3月，新一代視頻壓縮標準H．264/AVC的推出，使視頻壓縮研究進入了一個新的層次。H．264標準中包含了很多先進的視頻壓縮編碼方法，與以前的視頻編碼標準相比具有明顯的進步。在相同視覺感知質量的情況下，H．264的編碼效率比H．263提高了一倍左右，并且有更好的網(wǎng)絡友好性。然而，高編碼壓縮率是以很高的計算復雜度為代價的，H．264標準的計算復雜度約為H．263的3倍，所以在實際應用中必須對其算法進行優(yōu)化以減低其計算復雜度。 @@ 本文首先介紹了H．264標準的研究背景，分析了國內外H．264硬件系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，并介紹了本文的主要工作。 @@ 接著對H．264編碼標準的理論知識、關鍵技術分別進行了介紹。 @@ 對H．264塊匹配運動估計算法進行研究，對經(jīng)典的塊匹配運動估計算法通過對比分析，三步、二維等算法在搜索效率上優(yōu)于全搜索算法，而全搜索算法在數(shù)據(jù)流的規(guī)則性和均勻性有著自己的優(yōu)越性。 @@ 針對塊匹配運動估計全搜索算法的VLSI結構的特點，提出改進的塊匹配運動估計全搜索算法。本文基于對數(shù)據(jù)流的分析，對硬件尋址進行了研究。通過一次完整的全搜索數(shù)據(jù)流分析，改進的塊匹配運動估計算法在時鐘周期、PE資源消耗方面得到優(yōu)化。 @@ 最后基于FPGA平臺對整像素運動估計模塊進行了研究。首先對運動估計模塊結構進行了功能子模塊劃分；然后對每個子模塊進行設計和仿真和對整個運動估計模塊進行聯(lián)合仿真驗證。 @@關鍵詞：H．264；FPGA；QuartusⅡ；幀間預測；運動估計；塊匹配
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術、微處理器技術、控制理論及永磁材料等技術的快速發(fā)展，以永磁同步電機作為控制對象的傳動領域得到了越來越廣泛的關注，隨著FPGA的技術的普及和廣泛應用，使得各種先進的控制算法得以實現(xiàn)，于是數(shù)字化、智能化的永磁交流控制器成為必然的發(fā)展趨勢和當前的研究熱點。本文的主要工作就是圍繞數(shù)字化的永磁同步電機控制器研究來展開。首先深入研究了永磁同步電機的數(shù)學建模方法及電機控制策略問題。在對永磁同步電機的數(shù)學模型進行了推導的基礎上，在PSIM仿真軟件中建立了永磁同步電機的電機模型，提出了一種永磁同步電機傳統(tǒng)控制系統(tǒng)仿真建模的新方法。其次對常用的數(shù)字脈寬調制方法進行了數(shù)學推導，并對滑?？刂评碚摵褪噶靠刂七M行了深入的研究分析，將滑模變結構控制應用于永磁同步電機的調速系統(tǒng)中，改善了傳統(tǒng)PI控制器參數(shù)整定繁瑣、系統(tǒng)魯棒性差的缺點，仿真結果驗證了該系統(tǒng)設計方案的優(yōu)越性。最后在永磁同步電機建模仿真的基礎上，根據(jù)永磁同步電機控制器的設計要求及FPGA的特點，提出永磁同步電機控制器的的設計方案。按照FPGA模塊化設計思想，將整個系統(tǒng)進行了合理的劃分，分別對SVPWM、Park變換、SMC、反饋速度測量等重要模塊的FPGA硬件實現(xiàn)算法進行了深入的研究。各模塊在Modelsim平臺上完成功能仿真后并下載到Spartan-3E開發(fā)板上完成硬件驗證，驗證結果表明：永磁同步電機在低速和高速時都能穩(wěn)定運行，從而證實了本設計方案的可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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減搖鰭是船舶與海洋工程中的一種重要系統(tǒng)，目前已在多種船舶中廣泛應用。減搖鰭對于提高船舶耐波性，增加船舶使用壽命，改善設備與人員的工作條件，提高艦艇的戰(zhàn)斗力具有重要作用。減小船舶橫搖是目前船舶運動控制領域的重要課題之一。本文以船舶減搖鰭系統(tǒng)作為研究對象，重點講述了基于ARM處理器的減搖鰭控制器的設計與實現(xiàn)方案。 減搖鰭系統(tǒng)目前大多采用基于力矩對抗原理的PID控制器?？刂破鞯男阅軐Υ白匀粰M搖周期和無因次橫搖衰減系數(shù)有著很大的依賴關系。由于船舶橫搖運動的復雜性、非線性、時變性和海況的不確定性，經(jīng)典PID控制難以獲得滿意的控制效果。采用先進的控制策略是解決這一問題的有效方法。本論文將模糊控制與PID控制相結合，實現(xiàn)了無須精確的對象模型，只須將操作人員和專家長期實踐積累的經(jīng)驗知識用控制規(guī)則模型化，然后用模糊推理在線辨識對象特征參數(shù)，便可對PID參數(shù)實現(xiàn)自整定。另外，浪級調節(jié)器做為減搖鰭控制器的一個重要組成部分，本論文也對其設計進行了研究，提出了一種基于海浪譜估計的浪級調節(jié)器的設計方法，彌補了傳統(tǒng)浪級調節(jié)器不能充分利用海浪信息的不足。 目前大多數(shù)的減搖鰭控制器使用單片機作為主處理器或者以工控機為基礎開發(fā)而來的，前者集成度不高，穩(wěn)定性也不好，而后者成本較高。因此，本課題設計了一款新型的基于ARM處理器的減搖鰭控制器，解決了上述問題。該系統(tǒng)主要由硬件平臺和軟件平臺兩部分組成。硬件平臺主要包括基于飛利浦公司的LPC2214的控制器核心電路和輔助實現(xiàn)控制的驅動電路；軟件平臺主要是基于ARM的軟件，包括啟動代碼和應用程序。 研究結果表明：開發(fā)的嵌入式減搖鰭控制系統(tǒng)不僅具有集成度高、性價比高、性能優(yōu)越、抗干擾能力強、穩(wěn)定性好、實時性高等優(yōu)點。同時更能夠適應減搖鰭控制系統(tǒng)智能化的發(fā)展趨勢，所以該減搖鰭控制器具有很好的使用價值及意義。
上傳時間： 2013-07-10
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隨著生物工程及醫(yī)學影像學的發(fā)展，磁共振成像在醫(yī)學診斷學方面發(fā)揮著越來越重要的角色。磁場的均勻性是大型醫(yī)療設備——核磁共振(MRI)成像的理論基礎，是評價該設備的一個重要的技術參數(shù)，磁場的均勻性分析也是電磁場理論分析的一個重要方向。良好、穩(wěn)定的磁場均勻性對核磁共振圖像的信噪比(SNR)的提高有重要的意義，同時也是飽和壓脂序列實現(xiàn)的唯一條件。 該課題的主要內容是在介紹磁共振成像原理與磁共振超導磁體的超導勻場線圈的形狀及位置的基礎上，分析各個線圈中電流的大小與空間某點磁場強度的關系。同時借鑒磁共振成像原理，設計輔助測量水膜，對空間某一特定半徑的球體腔內各點的磁場強度進行自動化測量。在當前使用的被動式勻場的基礎上，利用分析軟件，對線圈的選擇及電流的大小進行計算與優(yōu)化。實驗結果表明效果良好，磁場均勻度有很大的改善。 采用的主要方法是利用磁共振成像原理及傅里葉轉化技術去設計一種精確、方便、快捷的勻場方法。通過計算機模擬及有限元分析的方法進行計算、優(yōu)化，最終得到理想的磁場均勻度。 良好的磁場均勻性是磁共振成像的基礎，是飽和壓脂序列(FATSAT)、平面回波成像(EPI)、彌散成像、頻譜分析等一系列近幾年新出現(xiàn)的先進序列實現(xiàn)的前提條件。從而為臨床醫(yī)學提供了一種先進的檢查手段，為疾病診治的及時性、準確性、可靠性及病灶確切位置的判斷都提供了基礎。 該文所介紹的磁場均勻性測量、分析方法以及在此基礎上設計的勻場計算分析軟件已在多臺磁共振安裝調試過程中得到應用，達到了預期的目的，能夠滿足現(xiàn)場調試的要求。該方法對于今后超導磁體磁共振的磁場均勻性調試，及在醫(yī)學影像學方面的發(fā)展有很好的應用價值。該項技術在該領域的推廣必然會提高磁場均勻性的精度，推動醫(yī)學影像學及臨床診斷學的發(fā)展。并能帶來良好的社會效益及經(jīng)濟效益，具有關闊的應用前景。
上傳時間： 2013-04-24
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比例-積分-微分（PID）是過程控制中最常用的一種控制算法。算法簡單而且容易理解，應用十分廣泛。但由于應用領域的不同，功能上差別很大，系統(tǒng)的控制要求及關心的控制對象也不相同。數(shù)字PID控制比連續(xù)PID控制更為優(yōu)越，因為計算機程序的靈活性，很容易克服連續(xù)PID控制中存在的問題，經(jīng)修正而得到更完善的數(shù)字PID算法。本文以三相全控整流橋阻性負載為實際電路，控制主電路電壓，旨在提出一種智能數(shù)字PID控制系統(tǒng)的設計思路，并給出了詳細的硬件設計及初步軟件設計思路。 PID控制系統(tǒng)采用高性能、低功耗的ARM微處理器S3C44BO作為核心處理單元，內部的10位ADC作為信號采集模塊，采用了矩陣鍵盤和640*480的液晶作為人機接口；串口作為通信模塊實現(xiàn)了上位機的監(jiān)控。采用芯片內部自帶的PWM模塊，輸出16M Hz PWM信號并經(jīng)過一階低通濾波器得到0～5V的控制信號用于觸發(fā)主電路控制器，實現(xiàn)PID整定。 軟件方面，分析和研究了uC/OSⅡ的內核源碼，實現(xiàn)了其在32位微處理器上的移植，作為管理各個子程序執(zhí)行的系統(tǒng)軟件。選用了圖形處理軟件uC/GUI用于完成LCD顯示及控制。PID算法采用了增量式數(shù)字PID算法，采用規(guī)一化算法進行參數(shù)選取。上位機部分采用了C＃語言進行編寫。另外，采用了RTC（Real Time Clock）作為系統(tǒng)時鐘，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的定時運行、定時模式切換等。在上位機上也可以方便的控制程序的執(zhí)行，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。 在論文的最后詳細的介紹了智能PID控制系統(tǒng)在三相全控橋主電路中的具體應用。總結了調試中遇到的問題，對今后工作中需要進一步改善和探索的地方進行了展望。
標簽： ARM PID 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-08-01
上傳用戶：lvzhr
課題分析了目前國內外減搖鰭控制技術的發(fā)展與現(xiàn)狀，重點講述了基于ARM處理器的減搖鰭控制器的功能設計與實現(xiàn)方案。 減搖鰭是一種由微機控制的自動化程度很高的船舶減搖裝置。減搖鰭控制系統(tǒng)根據(jù)人為輸入的信號和來自鰭本身的反饋信號，及時輸出不同的控制指令，控制鰭轉動到期望的角度，達到減小船舶橫搖的目的。但目前大多數(shù)的減搖鰭控制器使用單片機作為主處理器或者以工控機為基礎開發(fā)而來的，前者集成度不高，穩(wěn)定性也不好，而后者成本較高。因此，課題設計了一款新型的基于ARM嵌入式處理器的嵌入式減搖鰭控制器，解決了上述問題。 該系統(tǒng)主要由硬件平臺和軟件平臺兩部分組成。硬件平臺主要包括基于飛利浦公司的LPC2290的控制器核心電路和輔助實現(xiàn)控制的驅動電路；軟件平臺主要是基于ARM的軟件，包括啟動代碼和應用程序；為實現(xiàn)系統(tǒng)的可靠運行，同時也采取了一些保證系統(tǒng)可靠性的措施。 目前，減搖鰭系統(tǒng)大多采用基于力矩對抗原理的PID控制器。由于船舶橫搖運動的非線性、復雜性、時變性以及海況的不確定性，經(jīng)典PID控制很難獲得令人滿意的控制效果。因此，如何實現(xiàn)PID參數(shù)的自整定就顯得猶為重要。模糊控制事先不需要獲知對象的精確數(shù)學模型，而是基于人類的思維以及經(jīng)驗，用語言規(guī)則描述控制過程，并根據(jù)規(guī)則去調整控制算法或控制參數(shù)。本論文將模糊控制與PID控制相結合，實現(xiàn)了無須精確的對象模型，只須將操作人員和專家長期實踐積累的經(jīng)驗知識用控制規(guī)則模型化，然后用模糊推理在線辨識對象特征參數(shù)，實時改變控制策略，便可對PID參數(shù)實現(xiàn)最佳調整。 研究結果表明：采用該控制手段能較好的滿足設計要求，開發(fā)的嵌入式減搖鰭控制系統(tǒng)具有設計合理、集成度高、性價比高、性能優(yōu)越、抗干擾能力強、穩(wěn)定性好、實時性高等優(yōu)點。同時能夠適應減搖鰭控制系統(tǒng)智能化的發(fā)展趨勢，所以該減搖鰭控制器具有很好的使用價值及意義。
上傳時間： 2013-06-06
上傳用戶：mslj2008
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量的重要技術指標。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構與性能的綜合考慮，系統(tǒng)采用以高速ARM7TDMI為內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)內核進行剪裁和移植，并對系統(tǒng)時鐘節(jié)拍進行修改。結合硬件電路及系統(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，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。關鍵詞：ARM； μC/OS-II；噴氣織機；送經(jīng)卷??；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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現(xiàn)階段，中國的自動售貨行業(yè)蓬勃發(fā)展。作為自動服務的核心部件，基于單片機的紙幣識別系統(tǒng)已經(jīng)越來越不能滿足市場需求。 本文對基于uClinux操作系統(tǒng)和S3C4510B的紙幣識別系統(tǒng)的各個方面進行了研究。研究表明，紙幣識別系統(tǒng)要求能滿足硬實時性，但uClinux操作系統(tǒng)的實時性不強。由于uClinux功能強大，免費且資源豐富，如能成功改進本紙幣識別系統(tǒng)的實時性，紙幣識別系統(tǒng)將在成本，性能和功能性等方面有更大的優(yōu)勢，所以對實時性進行改進將非常有意義。 在本紙幣識別系統(tǒng)中，紙幣特征采集子系統(tǒng)對實時性要求很高，需要滿足硬實時的要求，所以是否能滿足該子系統(tǒng)的實時性的要求，將是本紙幣識別系統(tǒng)能否很好工作的關鍵所在。通過對當前多種uClinux實時性改進方案進行了解和研究，參考了RTAI和RTLinux的工作原理，提出了基于uClinux操作系統(tǒng)和S3C4510B的紙幣識別系統(tǒng)的實時性改進方案。紙幣特征采集子系統(tǒng)主要依靠碼盤光耦產生的反饋信號生成硬件中斷，然后通過處理該中斷，實現(xiàn)對紙幣特征的采集。在本文提出的方案中，為了提高系統(tǒng)對硬件中斷的反應速度，避開uClinux對中斷的慢處理，在操作系統(tǒng)與硬件之間建立了一個特殊的硬件抽象層來管理中斷，并將紙幣特征采集功能與操作系統(tǒng)剝離，放入一個單獨的處理單元。通過這樣的處理，使得中斷產生時，硬件抽象層暫停uClinux操作系統(tǒng)的運行，直接將中斷交由紙幣特征采集處理單元處理，實時的完成紙幣特征數(shù)據(jù)的采集。
標簽： uClinux ARM 識別系統(tǒng) 實時性
上傳時間： 2013-05-24
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H.264/AVC是ITU-T和ISO聯(lián)合推出的新標準，采用了近幾年視頻編碼方面的先進技術，以較高編碼效率和網(wǎng)絡友好性成為新一代國際視頻編碼標準。 本文以實現(xiàn)D1格式的H.264/AVC實時編碼器為目標，作者負責系統(tǒng)架構設計，軟硬件劃分以及部分模塊的硬件算法設計與實現(xiàn)。通過對H.264/AVC編碼器中主要模塊的算法復雜度的評估，算法特點的分析，同時考慮到編碼器系統(tǒng)的可伸縮性，可擴展性，本文采用了DSP+FPGA的系統(tǒng)架構。DSP充當核心處理器，而FPGA作為協(xié)處理器，針對編碼器中最復雜耗時的模塊一運動估計模塊，設計相應的硬件加速引擎，以提供編碼器所需要的實時性能。 H.264/AVC仍基于以前視頻編碼標準的運動補償混合編碼方案，其中一個主要的不同在于幀間預測采用了可變塊尺寸的運動估計，同時運動向量精度提高到1/4像素。更小和更多形狀的塊分割模式的采用，以及更加精確的亞像素位置的預測，可以改善運動補償精度，提高圖像質量和編碼效率，但同時也大大增加了編碼器的復雜度，因此需要設計專門的硬件加速引擎。 本文給出了1/4像素精度的運動估計基于FPGA的硬件算法設計與實現(xiàn)，包括整像素搜索，像素插值，亞像素(1/2，1/4)搜索以及多模式選擇(支持全部七種塊分割模式)。設計中，將多處理器技術和流水線技術相結合，提供高性能的并行計算能力，同時，采用合理的存儲器組織結構以提供高數(shù)據(jù)吞吐量，滿足運算的帶寬要求，并使編碼器具有較好的可伸縮性。最后，在Modelsim環(huán)境下建立測試平臺，完成了對整個設計的RTL級的仿真驗證，并針對Altera公司的FPGA芯片stratixⅡ系列的EP2S60-4器件進行優(yōu)化，從而使工作頻率最終達到134MHz，分析數(shù)據(jù)表明該模塊能夠滿足編碼器的實時性要求。
上傳時間： 2013-07-24
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隨著紅外焦平面陣列的不斷發(fā)展，紅外技術的應用范圍將越來越廣泛。焦平面面陣探測器的一個最大的缺點是固有的非均勻性。本文首先介紹了紅外熱成像技術的發(fā)展，討論了紅外焦平面陣列的基本原理和工作方式，分析了紅外非均勻性產生的原因。其次研究了幾種主要的非均勻校正方法以及焦平面陣列元的盲元檢測和補償?shù)姆椒?，對紅外圖像處理技術做了研究。 本文研究的探測器是法國ULIS公司的320×240非制冷微測輻射熱計焦平面陣列探測器。主要研究對其輸出信號進行非均勻性校正和圖像增強。最后針對這一課題編寫了基于FPGA的兩點校正、兩點加一點校正、全局非均勻校正算法和紅外圖像直方圖均衡化增強程序，并對三種校正方法做了比較。
上傳時間： 2013-08-03
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