隨著鋰電池技術(shù)的發(fā)展和節(jié)能環(huán)保概念的普及，大容量鋰離子電池在大功率場合的應(yīng)用前景也越來越廣闊，比如電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車、混合動(dòng)力汽車、太陽能發(fā)電系統(tǒng)等新能源以及航空航天領(lǐng)域。 但是鋰離子電池組串聯(lián)使用時(shí)容量不均衡的問題大大限制其廣泛應(yīng)用，加入均衡電路是有效的解決方法。尤其是對(duì)于大容量的鋰電池組，價(jià)格昂貴，更是需要有效可靠的均衡電路與均衡策略。可以說，要實(shí)現(xiàn)大容量鋰離子電池在大功率場合的廣泛應(yīng)用，電池單體的有效均衡是目前的技術(shù)瓶頸之一。因此深入研究鋰離子電池組均衡電路的關(guān)鍵問題很有意義。 本文主要研究了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： 1．總結(jié)和比較了現(xiàn)在均衡電路的研究現(xiàn)狀，包括均衡拓?fù)浜涂刂撇呗浴?2．結(jié)合均衡電路的需要，對(duì)鋰電池的特性做了詳細(xì)的測試和深入的研究，得出了對(duì)均衡有指導(dǎo)意義的結(jié)論。 3．介紹了本課題所采用的鋰離子電池組均衡電路的工作原理和設(shè)計(jì)流程，并給出了具體電路和參數(shù)設(shè)計(jì)的結(jié)果。 4．基于鋰離子電池的特性，提出了新穎的過均衡加滯環(huán)控制的方案。最后，給出了實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果，驗(yàn)證了方案的可行性。 5．基于本文的研究工作對(duì)串聯(lián)鋰離子電池的均衡做了一些總結(jié)和展望。
標(biāo)簽： 串聯(lián) 鋰離子電池組 均衡電路
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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在低功率應(yīng)用領(lǐng)域中，為了降低成本，單級(jí)功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注。單級(jí)PFC技術(shù)是把PFC變換器和DC/DC變換器結(jié)合在一起，共用一個(gè)開關(guān)管和一套控制電路，同時(shí)提高功率因數(shù)和對(duì)輸出電壓進(jìn)行快速調(diào)節(jié)。本文針對(duì)單級(jí)PFC技術(shù)進(jìn)行了較詳細(xì)的分析。首先研究了基本Boost型單級(jí)PFC變換器，詳細(xì)分析了其工作原理和特性，指出在現(xiàn)有的單級(jí)PFC變換器中，必須解決兩個(gè)問題，即如何提高變換器的效率和控制中間儲(chǔ)能電容電壓在450V以下。同時(shí)分析了Boost型單級(jí)PFC變換器的三端和兩端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并討論了兩者之間的聯(lián)系。接著引用了直接功率傳遞原理(DPT)，研究了一種新型的可實(shí)現(xiàn)直接功率傳遞的單級(jí)PFC變換器。詳細(xì)分析了該變換器的工作原理和特性。該變換器在引入直接功率傳遞原理的基礎(chǔ)上，相對(duì)于一般單級(jí)PFC變換器來說，具有更高的效率和良好的功率因數(shù)校正效果。同時(shí)可以將單級(jí)PFC變換器中間儲(chǔ)能電容電壓的值限制在450V以下。最后，本文用仿真分析驗(yàn)證了理論的正確性，證明了這種新型的單級(jí)PFC變換器比一般的單級(jí)PFC變換器性能更優(yōu)越。
標(biāo)簽： ACDC 單級(jí)功率 因數(shù)校正
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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目前以IGBT為開關(guān)器件的串聯(lián)諧振感應(yīng)加熱電源在大功率和高頻下的研究是一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn),為彌補(bǔ)采用模擬電路搭建而成的控制系統(tǒng)的不足,對(duì)感應(yīng)加熱電源數(shù)字化控制研究是必然趨勢(shì)。本文以串聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源為研究對(duì)象,采用TI公司的TMS320F2812為控制芯片實(shí)現(xiàn)電源控制系統(tǒng)的數(shù)字化。 首先分析了串聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源的負(fù)載特性和調(diào)功方式,確定了采用相控整流調(diào)功控制方式,接著分析了串聯(lián)諧振逆變器在感性和容性狀態(tài)下的工作過程確定了系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行狀態(tài)。本文設(shè)計(jì)了電源主電路參數(shù)并在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下搭建了整個(gè)系統(tǒng),仿真分析了串聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源的半壓啟動(dòng)模式及鎖相環(huán)頻率跟蹤能力和功率調(diào)節(jié)控制。 針對(duì)感應(yīng)加熱電源的數(shù)字控制系統(tǒng),在討論了晶閘管相控觸發(fā)和鎖相環(huán)的工作原理及研究現(xiàn)狀下詳細(xì)地分析了本課題基于DSP晶閘管相控脈沖數(shù)字觸發(fā)和數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)的實(shí)現(xiàn),得出它們各自的優(yōu)越性,同時(shí)分析了感應(yīng)加熱電源的功率控制策略,得出了采用數(shù)字PI積分分離的控制方法。本文采用TI公司的TMS320F2812作為系統(tǒng)的控制芯片,搭建了控制系統(tǒng)的DSP外圍硬件電路,分析了系統(tǒng)的運(yùn)行過程并編寫了整個(gè)控制系統(tǒng)的程序。最后對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn),驗(yàn)證了理論分析的正確性和控制方案的可行性。
標(biāo)簽： kHzIGBT 50 串聯(lián)諧振
上傳時(shí)間： 2013-05-25
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本課題是針對(duì)陜西美泰電氣有限公司的一個(gè)開發(fā)研究項(xiàng)目。在國內(nèi),中頻大功率感應(yīng)加熱電源雖然有許多研究,但是在控制方式上與選取的功率元件上卻有不同,特別是針對(duì)DSP控制與選取IGBT作為功率元件的相關(guān)文獻(xiàn)較少。數(shù)字化控制將是一種趨勢(shì),而IGBT控制靈活,驅(qū)動(dòng)簡單,從而將逐步取代晶閘管,GTO等元件。 本課題主要以并聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源為研究對(duì)象,采用了IGBT為功率開關(guān)元件的主電路,比較了直流調(diào)功和逆變調(diào)功的優(yōu)缺點(diǎn),最終選擇了三相全控晶閘管整流的調(diào)功方式,同時(shí)也描述了重疊時(shí)間對(duì)逆變器的影響。計(jì)算分析了整流側(cè)和逆變側(cè)的必要參數(shù)以及并聯(lián)諧振槽路的參數(shù),本文在MATLAB/Simulink環(huán)境下建立了10kHz/500kW并聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱系統(tǒng)的仿真模型,對(duì)整流調(diào)功、鎖相環(huán)頻率跟蹤、逆變器的啟動(dòng)等仿真波形進(jìn)行了重點(diǎn)分析并得出結(jié)論。在此理論基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了基于DSPTMS320F2812 10kHz/500kW感應(yīng)加熱電源的控制器,其中重點(diǎn)研究了閉環(huán)調(diào)功控制系統(tǒng)、鎖相環(huán)頻率跟蹤系統(tǒng)、重疊時(shí)間、整流側(cè)晶閘管脈沖觸發(fā)產(chǎn)生和相序判斷以及逆變器啟動(dòng)的全數(shù)字化控制。同時(shí),設(shè)計(jì)了過壓過流保護(hù)電路以及外圍采樣電路、檢測電路,特別是過壓保護(hù),本文給出了一種箝位思想并對(duì)此思想進(jìn)行了仿真證明了其正確性和可行性,以便使電源和IGBT更安全的工作。最后,對(duì)本文所提出的控制方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,證明了本文理論計(jì)算分析的正確性和控制方案的可行性。
標(biāo)簽： kWIGBT 500 并聯(lián)諧振
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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隨著對(duì)電能質(zhì)量要求的提高和數(shù)字化控制技術(shù)的發(fā)展，PWM整流器已受到國內(nèi)外的普遍重視。DSP芯片功能強(qiáng)大、執(zhí)行速度快、性能穩(wěn)定可靠，在數(shù)字控制領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。文章首先在分析電流型PWM整流器的基本原理、數(shù)學(xué)模型和控制方法的基礎(chǔ)上搭建了系統(tǒng)的PSIM仿真模型，繼而設(shè)計(jì)了以TMS320LF2407A為控制核心的三相電流型PWM整流器控制系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的軟硬件進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。最后給出實(shí)驗(yàn)波形，并進(jìn)行了分析。論文工作為電流型PWM整流器在工業(yè)中的應(yīng)用提供了參考。
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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工業(yè)領(lǐng)域中需要大量的AC/DC整流電源。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，人們?cè)灰嬉庾R(shí)到低功率因數(shù)整流系統(tǒng)造成了諧波污染和電網(wǎng)公害。因此消除電網(wǎng)諧波污染，提高功率因數(shù)，成為整流系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。由于中大功率的電力電子設(shè)備在電網(wǎng)中占很大的比重，因此高功率因數(shù)的三相整流器的研究已成為當(dāng)今國內(nèi)外研究的一大熱點(diǎn)。 隨著數(shù)字控制技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的控制策略通過數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)得以實(shí)現(xiàn)。數(shù)字控制的特有優(yōu)點(diǎn)：簡化硬件電路，克服了模擬電路中參數(shù)溫度漂移的問題，控制靈活且易實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制等，使得所設(shè)計(jì)的電源產(chǎn)品不僅性能可靠，且易于大批量生產(chǎn)，從而降低了開發(fā)周期。因此，數(shù)字化控制電源已成為當(dāng)今于開關(guān)電源產(chǎn)品設(shè)計(jì)的潮流。 本文首先給出了幾種常見的三相功率因數(shù)校正方案，并對(duì)其進(jìn)行了比較和分析，在前面的基礎(chǔ)上提出了：三相三開關(guān)三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和雙閉環(huán)控制的策略結(jié)合的三相PFC系統(tǒng)。緊接著介紹了DSP芯片的特點(diǎn)及其在電力電子裝置中的應(yīng)用，首先介紹目前DSP芯片的發(fā)展，通過比較選定了TI公司的TMSLF2407芯片作為本文的處理芯片，而后基于對(duì)TMSLF2407芯片的內(nèi)部資源和該芯片數(shù)字式PWM信號(hào)產(chǎn)生的原基于DSP的三相有源功率因數(shù)校正研究與設(shè)計(jì)理的分析，提出了三相PFC的數(shù)字化解決方案。在第四章中介紹了基于DSP數(shù)字控制的PFC的總體設(shè)計(jì)方案，電路所采用的是基于平均電流方案的雙閉環(huán)控制策略。內(nèi)環(huán)通過瞬時(shí)值控制獲得快速的動(dòng)態(tài)性能，保證輸出畸變率較低，外環(huán)使用輸出電壓的瞬時(shí)值控制，具有較高的輸出精度。本文最后應(yīng)用仿真軟件MATLAB中的SIMULINK對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，驗(yàn)證控制策略的可行性，并有助于系統(tǒng)主電路和控制電路的設(shè)計(jì)。對(duì)于三相變換器這種復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，需要模擬、數(shù)字信號(hào)混合仿真，仿真比較難以實(shí)現(xiàn)。一是因?yàn)槟Ｐ碗y以建立二是即使建立起一個(gè)模型，由于電路復(fù)雜，仿真軟件也未必能保證其收斂性。所以經(jīng)過簡化，利用MATLAB中的SIMULINK構(gòu)建了變換器的電壓模型，用于驗(yàn)證設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)參數(shù)的正確性。
標(biāo)簽： DSP 三相 有源功率因數(shù)校正
上傳時(shí)間： 2013-05-31
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藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)是近年來國外先進(jìn)國家研究發(fā)展最快的短程無線通信技術(shù)之一，能夠廣泛地應(yīng)用于工業(yè)短距離無線控制裝置、近距離移動(dòng)無線控制設(shè)備、機(jī)器人控制、辦公自動(dòng)化及多媒體娛樂設(shè)備等局部范圍內(nèi)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)念I(lǐng)域中。在我國,由于對(duì)藍(lán)牙技術(shù)的研究還處于研究開發(fā)的初級(jí)階段, 還沒有形成藍(lán)牙數(shù)據(jù)短距離無線通信的一套開放性應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。 在無線音頻傳輸領(lǐng)域內(nèi)，傳統(tǒng)的基于模擬調(diào)制方式的無線音頻傳輸由于抗干擾能力較差，傳輸?shù)囊纛l質(zhì)量會(huì)受到較大的影響，而國內(nèi)市場上的藍(lán)牙音頻產(chǎn)品僅支持單聲道語音傳輸。所以，對(duì)基于藍(lán)牙技術(shù)的高品質(zhì)多通道音頻傳輸技術(shù)的研究將具有一定的技術(shù)創(chuàng)新性，在無線音頻傳輸領(lǐng)域也具有較為廣闊的市場前景。 本文以嵌入式藍(lán)牙技術(shù)與音頻信號(hào)傳輸系統(tǒng)為研究開發(fā)課題，參考國外藍(lán)牙技術(shù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),利用功能模塊單元與嵌入式技術(shù),目標(biāo)是研制一種基于嵌入式開發(fā)應(yīng)用的高品質(zhì)雙聲道藍(lán)牙無線音頻傳輸系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過對(duì)雙聲道線性模擬音源的數(shù)字化MP3編解碼處理，結(jié)合基于嵌入式應(yīng)用的簡化后的HCI層藍(lán)牙應(yīng)用協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了藍(lán)牙信道帶寬內(nèi)的高品質(zhì)雙聲道音頻信號(hào)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸。 在硬件設(shè)計(jì)上，系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計(jì)思想。發(fā)送端和接收端由音頻處理模塊、控制傳輸模塊和無線模塊三部分構(gòu)成。其中，音頻處理模塊以MAS3587音頻處理芯片為核心，負(fù)責(zé)音頻信號(hào)的AD采樣、MP3壓縮和解壓縮以及DA還原等工作；控制傳輸模塊以MSP430F169為核心，負(fù)責(zé)MP3數(shù)據(jù)幀的高速傳輸以及藍(lán)牙接口協(xié)議控制；無線模塊采用藍(lán)牙單芯片解決方案（集成藍(lán)牙射頻、基帶和鏈路管理等），負(fù)責(zé)MP3數(shù)據(jù)幀的射頻發(fā)送和接收。模塊與模塊之間采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口方式連接。音頻處理模塊和控制傳輸模塊之間采用DMA方式的通用并口（PIO）；控制傳輸模塊與藍(lán)牙模塊之間采用DMA方式的通用異步串口（UART）。 在軟件設(shè)計(jì)上，系統(tǒng)主要由藍(lán)牙協(xié)議解釋、傳輸控制和芯片驅(qū)動(dòng)三部分構(gòu)成。在藍(lán)牙協(xié)議解釋上，系統(tǒng)采用了基于HCI層的ACL數(shù)據(jù)包透明傳輸方式；在傳輸控制上，采用了基于通用并口（PIO）和異步串口（UART）的DMA方式高效率批量數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)；芯片驅(qū)動(dòng)主要指對(duì)MAS3587的基本配置。 對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的測試實(shí)驗(yàn)采用了目前流行的音頻測試虛擬儀器軟件Adobe Audition 1.5。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括掃頻測試、音樂測試、聽覺測試、距離測試以及抗干擾測試等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，輸入音源在經(jīng)過MP3編碼、發(fā)射、接收及MP3解碼后，音頻質(zhì)量基本上沒受影響，實(shí)際雙聲道音質(zhì)接近于CD音質(zhì)，而無線傳輸?shù)目煽啃赃h(yuǎn)高于模擬無線音頻傳輸，幾乎沒有斷音與錯(cuò)音，充分體現(xiàn)了嵌入式藍(lán)牙無線技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。
標(biāo)簽： 嵌入式 傳輸 藍(lán)牙技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-05-27
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工業(yè)生產(chǎn)過程往往具有非線性、不確定性，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用常規(guī)的PID控制器難以達(dá)到理想的控制效果。作為的重要分支，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的非線性映射能力和高度的并行信息處理能力，已成為非線性系統(tǒng)建模、辨識(shí)和控制中常用的理論和方法。其中，神經(jīng)元具有很強(qiáng)的信息綜合、學(xué)習(xí)記憶、自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，可以處理那些難以用模型和規(guī)則描述的過程，將神經(jīng)元與PID結(jié)合，應(yīng)用到實(shí)際的控制中，可以在線調(diào)整PID的參數(shù)，使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力、自適應(yīng)能力和較好的魯棒性。 目前，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究主要是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理論研究、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究，這三方面是相互依賴和相互促進(jìn)的關(guān)系。本文主要側(cè)重的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究方面，創(chuàng)新性地利用FPGA嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)單神經(jīng)元PID智能控制器的研究與設(shè)計(jì)，并將其封裝成為一個(gè)專用的IP核供其他的控制系統(tǒng)使用。 首先，對(duì)單神經(jīng)元PID智能控制器的設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)算法進(jìn)行了深入的研究與分析；其次，利用MATLAB設(shè)計(jì)單神經(jīng)元PID智能控制器，針對(duì)特定的被控對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，獲得比較理想的系統(tǒng)輸出；然后，研究基于FPGA的單神經(jīng)元智能控制算法的實(shí)現(xiàn)，對(duì)控制器進(jìn)行VHDL語言分層設(shè)計(jì)，使用Altera公司的軟件QuartusⅡ6.1進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。兩個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于FPGA的單神經(jīng)元智能控制器比MATLAB設(shè)計(jì)的單神經(jīng)元PID智能控制器性能優(yōu)良。 本文的設(shè)計(jì)模塊主要包括權(quán)值修改模塊、誤差計(jì)算模塊、權(quán)值產(chǎn)生模塊和輸出模塊。在各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)中進(jìn)行了優(yōu)化處理，使本文的設(shè)計(jì)不僅利用的硬件資源少，而且也有很快的運(yùn)行速度，同時(shí)也改善了傳統(tǒng)控制器的控制性能。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著TD—SCDMA技術(shù)的不斷發(fā)展，TD—SCDMA系統(tǒng)產(chǎn)品也逐步成熟并隨之完善。產(chǎn)品家族日益豐富，室內(nèi)型宏基站、室外型宏基站、分布式基站(BBU+RRU)、微基站等系列化基站產(chǎn)品逐步問世，可以滿足不同場景的建網(wǎng)需求。而分布式基站(BBU+RRU)越來越多地受到業(yè)界的關(guān)注和重視。 本文主要從TD—SCDMA頻點(diǎn)拉遠(yuǎn)系統(tǒng)(RRU)和軟件無線電技術(shù)的發(fā)展入手，重點(diǎn)研究TD—SCDMA頻點(diǎn)拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。TD—SCDMA通信系統(tǒng)通過靈活分配不同的上下行時(shí)隙，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的不對(duì)稱性，但是多路數(shù)字中頻所構(gòu)成的系統(tǒng)成本高和控制的復(fù)雜性，以及TDD雙工模式下，系統(tǒng)的峰均比隨時(shí)隙數(shù)增加而增加，對(duì)整個(gè)頻點(diǎn)拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的前端放大器線性輸入提出了很高的要求。TD—SCDMA系統(tǒng)使用軟件無線電平臺(tái)，一方面軟件算法可以有效保證時(shí)隙分配的準(zhǔn)確性，保證對(duì)前端控制器的開關(guān)控制，以及對(duì)上下行功率讀取計(jì)算和子幀的靈活提取，另一方面靈活的DUC/CFR算法可以有效的提高頻帶利用率和抗干擾能力，有效的控制TDD系統(tǒng)的峰均比，有效降低系統(tǒng)對(duì)前端放大器線性輸出能力的要求。 本文主要研究軟件無線電中DUC和CFR的關(guān)鍵技術(shù)以及FPGA實(shí)現(xiàn)，DUC主要由3倍FIR內(nèi)插成型濾波器、2倍插值補(bǔ)償濾波器以及5級(jí)CIC濾波器級(jí)聯(lián)組成；而CFR主要采用類似基帶削峰的加窗濾波的中頻削峰算法，可以降低相鄰信道的溢出，更有效的降低CF值。將DUC/CFR以單片F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)，能很好提高RRU性能，減少其硬件結(jié)構(gòu)，降低成本，降低功耗，增加外部環(huán)境的穩(wěn)定性。
標(biāo)簽： TDSCDMA FPGA 頻點(diǎn)
上傳時(shí)間： 2013-07-20
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在工業(yè)控制領(lǐng)域，多種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)共存的局面從客觀上促進(jìn)了工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，國際上已經(jīng)出現(xiàn)了HSE、Profinet、Modbus TCP/IP、Ethernet/IP、Ethernet Powerlink、EtherCAT等多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。將傳統(tǒng)的商用以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)備層的最大障礙是以太網(wǎng)的非實(shí)時(shí)性，而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備間的高精度時(shí)鐘同步是保證以太網(wǎng)高實(shí)時(shí)性的前提和基礎(chǔ)。 IEEE 1588定義了一個(gè)能夠在測量和控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)鐘同步的協(xié)議——精確時(shí)間協(xié)議(Precision Time Protocol)。PTP協(xié)議集成了網(wǎng)絡(luò)通訊、局部計(jì)算和分布式對(duì)象等多項(xiàng)技術(shù)，適用于所有通過支持多播的局域網(wǎng)進(jìn)行通訊的分布式系統(tǒng)，特別適合于以太網(wǎng)，但不局限于以太網(wǎng)。PTP協(xié)議能夠使異質(zhì)系統(tǒng)中各類不同精確度、分辨率和穩(wěn)定性的時(shí)鐘同步起來，占用最少的網(wǎng)絡(luò)和局部計(jì)算資源，在最好情況下能達(dá)到系統(tǒng)級(jí)的亞微級(jí)的同步精度。 基于PC機(jī)軟件的時(shí)鐘同步方法，如NTP協(xié)議，由于其實(shí)現(xiàn)機(jī)理的限制，其同步精度最好只能達(dá)到毫秒級(jí)；基于嵌入式軟件的時(shí)鐘同步方法，將時(shí)鐘同步模塊放在操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)層，其同步精度能夠達(dá)到微秒級(jí)。現(xiàn)場設(shè)備間微秒級(jí)的同步精度雖然已經(jīng)能滿足大多數(shù)工業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)設(shè)備時(shí)鐘同步的要求，但是對(duì)于運(yùn)動(dòng)控制等需求高精度定時(shí)的系統(tǒng)來說，這仍然不夠。基于嵌入式軟件的時(shí)鐘同步方法受限于操作系統(tǒng)中斷響應(yīng)延遲時(shí)間不一致、晶振頻率漂移等因素，很難達(dá)到亞微秒級(jí)的同步精度。 本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于FPGA的時(shí)鐘同步方法，以IEEE 1588作為時(shí)鐘同步協(xié)議，以Ethernet作為底層通訊網(wǎng)絡(luò)，以嵌入式軟件形式實(shí)現(xiàn)TCP/IP通訊，以數(shù)字電路形式實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步模塊。這種方法充分利用了FPGA的特點(diǎn)，通過準(zhǔn)確捕獲報(bào)文時(shí)間戳和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償晶振頻率漂移等手段，相對(duì)于嵌入式軟件時(shí)鐘同步方法實(shí)現(xiàn)了更高精度的時(shí)鐘同步，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在以集線器互連的10Mbps以太網(wǎng)上能夠達(dá)到亞微秒級(jí)的同步精度。
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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