隨著現(xiàn)代電機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等支撐技術(shù)的快速發(fā)展，先前困擾著交流伺服系統(tǒng)的電機(jī)控制復(fù)雜、調(diào)速性能差等問(wèn)題取得了突破性的進(jìn)展。交流伺服系統(tǒng)的性能日漸提高，價(jià)格趨于合理。交流伺服系統(tǒng)取代直流伺服系統(tǒng)尤其是在高精度、高性能要求的伺服驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域成了現(xiàn)代伺服控制系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。由于感應(yīng)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，制造容易，價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，因而感應(yīng)電機(jī)伺服系統(tǒng)具有很好的發(fā)展前景，代表了將來(lái)交流伺服技術(shù)的發(fā)展方向。 首先，本文結(jié)合大量的文獻(xiàn)資料，總結(jié)和分析了當(dāng)前交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，明確了加強(qiáng)開(kāi)發(fā)交流感應(yīng)電機(jī)伺服系統(tǒng)的意義。 其次，深入研究了矢量控制的坐標(biāo)變換理論和交流感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)闡述了基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制原理，建立其相應(yīng)的控制方程。結(jié)合空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的原理，提出了交流伺服系統(tǒng)的控制方案。 再次，本研究以DSP TMS320F2812A為核心控制單元，以一體化智能功率模塊(ASIPM)為功率電路主體，基于模塊化設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)軟、硬件結(jié)合的全數(shù)字化控制系統(tǒng)；并對(duì)設(shè)計(jì)中的一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了理論研究和實(shí)踐探索。 最后，對(duì)感應(yīng)電機(jī)伺服系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的有效性和可行性，并指出了系統(tǒng)進(jìn)一步的改進(jìn)方向。
標(biāo)簽： DSP 交流伺服 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-01
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貴州電解鋁廠供電四車間廠房?jī)?nèi)變壓器、整流柜、電容等設(shè)備種類繁多,同系列設(shè)備安放距離跨度較大.這些電力電子器件長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部某些連接點(diǎn)絕緣介質(zhì)老化,甚至脫落.這種現(xiàn)象單憑肉眼很難觀察,該廠對(duì)此問(wèn)題的解決方法為:技術(shù)工人攜帶小型紅外探測(cè)儀定期采集上述器件的某些連接點(diǎn),從紅外圖像數(shù)據(jù)得出溫度數(shù)據(jù)以此判斷器件工作是否處于良好狀態(tài).由于人為因素,工人不一定能全部獲取所有連接點(diǎn)數(shù)據(jù).可見(jiàn),此方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力,還存在隱患. 針對(duì)現(xiàn)行探測(cè)方法存在的弊端,依托"中鋁貴州分公司電解鋁廠整流所安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)"項(xiàng)目,利用一臺(tái)直線行走的智能小車停靠在已選擇的定位點(diǎn)處監(jiān)測(cè)車間的電器設(shè)備,因此這就涉及到了監(jiān)控小車的精準(zhǔn)定位問(wèn)題.本文以卞位機(jī)智能監(jiān)控小車為研究對(duì)象,采用模糊PID控制技術(shù)對(duì)PLC發(fā)出的脈沖頻率進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié),依據(jù)脈沖頻率誤差E和誤差變化率EC的變化對(duì)PID控制的參數(shù)進(jìn)行自整定,實(shí)現(xiàn)對(duì)小車速度的模糊控制,從而實(shí)現(xiàn)了小車的精準(zhǔn)定位,為上位機(jī)的監(jiān)控工作做好了準(zhǔn)備. 論文第一章介紹了電解鋁廠供電車間的供電情況,分析了小車定位精準(zhǔn)的重要性,介紹了本文的研究?jī)?nèi)容.第二章對(duì)小車主要結(jié)構(gòu)的硬件設(shè)計(jì)作了介紹.第三章論述了小車的運(yùn)動(dòng)控制,從分析步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性和數(shù)學(xué)模型入手,介紹了小車的啟停控制和運(yùn)動(dòng)中的測(cè)速.第四章論述了小車的精準(zhǔn)定位方法,介紹了模糊PID控制器設(shè)計(jì),重點(diǎn)介紹了模糊PID控制算法的程序設(shè)計(jì).第五章列舉了實(shí)際運(yùn)行調(diào)試中出現(xiàn)的幾種問(wèn)題,介紹了相應(yīng)的控制方法加以克服.第六章對(duì)論文進(jìn)行了總結(jié).
標(biāo)簽： 直線 智能監(jiān)控 定位
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，時(shí)滯對(duì)象普遍存在，同時(shí)也是較難控制的，尤其是大時(shí)滯對(duì)象的控制一直都是一個(gè)難題。而很多溫度控制系統(tǒng)都是屬于大時(shí)滯系統(tǒng)，常見(jiàn)的智能溫度控制器雖然在溫度控制的實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)了比較理想的控制效果，但它仍然屬于將參數(shù)整定與系統(tǒng)控制分開(kāi)處理的離線整定方法，如果工況發(fā)生變化就必須重新調(diào)整參數(shù)。針對(duì)這一問(wèn)題，為了實(shí)現(xiàn)時(shí)滯系統(tǒng)參數(shù)自整定的控制，本文將神經(jīng)網(wǎng)路控制、模糊控制和PID控制結(jié)合起來(lái)，設(shè)計(jì)了基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應(yīng)PID控制器。 首先，本論文分析了時(shí)滯系統(tǒng)的特點(diǎn)，討論了幾種時(shí)滯系統(tǒng)較為成熟的常規(guī)控制算法：微分先行控制算法、史密斯預(yù)估控制算法、大林控制算法，并深入研究了它們的控制性能；并且通過(guò)仿真對(duì)這三種控制方法在溫控系統(tǒng)中的控制性能進(jìn)行了比較。 其次，在分析PID參數(shù)自整定傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)方法，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制器。該控制器綜合了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和PID控制各自的長(zhǎng)處，既具備了模糊控制簡(jiǎn)單有效的控制作用以及較強(qiáng)的邏輯推理功能，也具備了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)也具備了傳統(tǒng)PID控制的廣泛適應(yīng)性。該方法不需要離線整定參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線自整定參數(shù)。仿真實(shí)驗(yàn)表明了該控制器對(duì)模型和環(huán)境都具有較好的適應(yīng)能力和較強(qiáng)的魯棒性。 最后將基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應(yīng)PID控制器應(yīng)用于貝加萊PID溫控裝置，能夠出色地實(shí)現(xiàn)參數(shù)的在線自整定。理論分析、系統(tǒng)仿真、實(shí)驗(yàn)結(jié)果都證實(shí)了這種控制策略能有效地減少系統(tǒng)超調(diào)量，并減少了調(diào)節(jié)時(shí)間，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和控制精度。
標(biāo)簽： 時(shí)滯系統(tǒng) 參數(shù) 自整定控制
上傳時(shí)間： 2013-07-05
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斷路器是電力系統(tǒng)中重要的控制和保護(hù)設(shè)備，對(duì)維護(hù)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和可靠運(yùn)行起著重要的作用。如何使斷路器高度智能化，并且更安全和可靠，是電力系統(tǒng)保護(hù)的發(fā)展要求，也是本論文研究的目的。 本文在深入研究了智能斷路器國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上，精心設(shè)計(jì)了以數(shù)字信號(hào)處理器DSP和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD為核心的系統(tǒng)硬件。DSP是智能斷路器測(cè)控單元的核心器件，它實(shí)現(xiàn)斷路器的各種保護(hù)、報(bào)警、顯示與控制功能。CPLD完成狀態(tài)量的監(jiān)測(cè)，以及各種邏輯信號(hào)的輸出。兩種器件相互配合使得斷路器系統(tǒng)更加智能化。研究了斷路器測(cè)控單元的測(cè)量原理及保護(hù)算法，并進(jìn)行了具體的硬件和軟件模塊的設(shè)計(jì)，旨在實(shí)現(xiàn)斷路器的智能保護(hù)、遠(yuǎn)程控制和集中管理。本設(shè)計(jì)以TI公司的DSP芯片TMS320LF2407為核心。硬件設(shè)計(jì)主要包括信號(hào)調(diào)理模塊設(shè)計(jì)、信號(hào)采樣模塊設(shè)計(jì)、保護(hù)執(zhí)行模塊設(shè)計(jì)、CPLD模塊設(shè)計(jì)和輸入輸出模塊設(shè)計(jì)。并且利用TMS320LF2407本身具有的CAN2.0模塊，通過(guò)CAN總線實(shí)現(xiàn)斷路器和上位機(jī)的通信，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙調(diào)、遙控、遙信等“四遙”功能。軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，每一個(gè)模塊相對(duì)獨(dú)立，完成某個(gè)特定功能，便于維護(hù)和添加新功能，并且調(diào)試靈活方便。文中給出了主程序及各個(gè)子程序的流程圖，其中子程序有數(shù)據(jù)采集子程序、FFT計(jì)算子程序、液晶顯示子程序、短路瞬時(shí)保護(hù)子程序、過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)子程序、接地故障保護(hù)子程序和短路短延時(shí)保護(hù)子程序等。并且設(shè)計(jì)中充分考慮了斷路器工作環(huán)境的惡劣性，分析了各種干擾的來(lái)源，并針對(duì)各種干擾采取了對(duì)應(yīng)的軟件和硬件的抗干擾措施。最后，為了驗(yàn)證全波傅氏算法能否滿足電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理精度的要求，利用MATLAB搭建仿真平臺(tái)，對(duì)其進(jìn)行了仿真。結(jié)果表明全波傅氏算法能達(dá)到系統(tǒng)的要求。
標(biāo)簽： 智能斷路器 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)永磁同步電機(jī)控制精度的要求越來(lái)越高。尤其是在機(jī)器人、航空航天、精密電子儀器等對(duì)電機(jī)性能要求較高的領(lǐng)域，系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性和魯棒性能好壞成為決定永磁同步電機(jī)性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。傳統(tǒng)電機(jī)系統(tǒng)通常采用PID控制，其本質(zhì)上是一種線性控制，若被控對(duì)象具有非線性特性或有參變量發(fā)生變化，會(huì)使得線性常參數(shù)的PID控制器無(wú)法保持設(shè)計(jì)時(shí)的性能指標(biāo)；在確定PID參數(shù)的過(guò)程中，參數(shù)整定值是具有一定局域性的優(yōu)化值，并不是全局最優(yōu)值。實(shí)際電機(jī)系統(tǒng)具有非線性、參數(shù)時(shí)變及建模過(guò)程復(fù)雜等特點(diǎn)，因此常規(guī)PID控制難以從根本上解決動(dòng)態(tài)品質(zhì)與穩(wěn)態(tài)精度的矛盾。永磁同步電機(jī)是典型的多變量、參數(shù)時(shí)變的非線性控制對(duì)象。先進(jìn)控制方法(諸如智能控制、優(yōu)化算法等)研究應(yīng)用的發(fā)展與深入，為控制復(fù)雜的永磁同步電機(jī)系統(tǒng)開(kāi)辟了嶄新的途徑。由于先進(jìn)控制方法擺脫了對(duì)控制對(duì)象模型的依賴，能夠在處理不精確性和不確定性問(wèn)題中有可處理性、魯棒性，因而將其引入永磁同步電機(jī)控制已成為一個(gè)必然的趨勢(shì)。本文根據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的不同，選取相應(yīng)的先進(jìn)控制方法，并與PID控制相結(jié)合，對(duì)永磁同步電機(jī)各方面性能進(jìn)行有針對(duì)性的優(yōu)化，最終使其控制精度得到顯著的提高。為達(dá)到對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行性能優(yōu)化的研究目的，文中首先探討了正弦波永磁同步電機(jī)和方波永磁同步電機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)及控制機(jī)理，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了整體分析。針對(duì)永磁同步電機(jī)非線性、強(qiáng)耦合的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了矢量控制方式下的永磁同步電機(jī)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。結(jié)合常規(guī)PID控制，將模糊控制、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工免疫等多種先進(jìn)控制方法應(yīng)用于永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和同步傳動(dòng)系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)中，以滿足不同控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)動(dòng)、靜態(tài)性能的要求以及對(duì)調(diào)速性能或跟隨性能的側(cè)重。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用先進(jìn)控制方法的永磁同步電機(jī)具有較好的動(dòng)態(tài)性能、抗擾動(dòng)能力以及較強(qiáng)的魯棒性能；與傳統(tǒng)PID控制相比，系統(tǒng)的控制精度得到了明顯提高。研究結(jié)果驗(yàn)證了先進(jìn)控制方法應(yīng)用于永磁同步電機(jī)性能優(yōu)化的有效性和實(shí)用性。
標(biāo)簽： 先進(jìn)控制 永磁同步電機(jī) 性能優(yōu)化
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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移動(dòng)機(jī)器人是機(jī)器人研究領(lǐng)域中重要的一個(gè)分支，智能移動(dòng)機(jī)器人集人工智能、智能控制、信息處理、圖象處理、檢測(cè)與轉(zhuǎn)換等專業(yè)技術(shù)為一體，跨計(jì)算’機(jī)、自動(dòng)控制、機(jī)械、電子等多學(xué)科，成為當(dāng)前智能機(jī)器人研究的重點(diǎn)之一。路徑規(guī)劃是移動(dòng)機(jī)器人研究的一個(gè)基本而又極其重要的課題。靈活有效的路徑規(guī)劃算法能夠幫助機(jī)器人適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境，大大提高機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是使移動(dòng)機(jī)器人具備自動(dòng)識(shí)別環(huán)境的能力，能在未知環(huán)境下完成一定的工作。 本文的主要任務(wù)是以LEGO Technic組件為本體，重新設(shè)計(jì)一個(gè)控制器，并據(jù)此研究移動(dòng)機(jī)器人的避障和路徑規(guī)劃策略。為滿足移動(dòng)機(jī)器人避障的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性要求，需要有一個(gè)功能完善的硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息采集、處理以及避障的策略。本文設(shè)計(jì)了一套移動(dòng)機(jī)器人控制器，該控制器以DSP TMS320F2407A為核心，輔之以相應(yīng)的外圍電路、傳感器、人機(jī)交互、串行通信和電源等模塊。車體動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)及避障實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)的控制器的性能。 在對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的避障策略的研究過(guò)程中，采用了基于虛擬力場(chǎng)法的位置閉環(huán)控制方法，這種方法簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)避障方法的數(shù)學(xué)運(yùn)算過(guò)程，提高了機(jī)器人對(duì)障礙物的反應(yīng)速度。最后，設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行相應(yīng)的避障方法實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的控制器能夠完成基本的實(shí)時(shí)避障功能。
標(biāo)簽： DSP 移動(dòng)機(jī)器人 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-30
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本文以電機(jī)控制DSPTMS320LF2407為核心，結(jié)合相關(guān)外圍電路，運(yùn)用新型SVPWM控制方法，設(shè)計(jì)電梯專用變頻器。為了達(dá)到電梯專用變頻器大轉(zhuǎn)矩、高性能的要求，在硬件上提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、抗干擾性和高精度性；在軟件上采用新型SVPWM控制方法，以消除死區(qū)的負(fù)面影響，另外單神經(jīng)元PID控制器應(yīng)用于速度環(huán)，對(duì)速度的調(diào)節(jié)作用有明顯改善。通過(guò)軟硬件結(jié)合的方式，改善電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，使電梯控制系統(tǒng)的性能得到提高。 系統(tǒng)主電路主要由三部分組成：整流部分、中間濾波部分和逆變部分，分別用6RI75G-160整流橋模塊、電解電容電路和7MBP50RA120IPM模塊實(shí)現(xiàn)。并設(shè)計(jì)有起動(dòng)時(shí)防止沖擊電流的保護(hù)電路，以及防止過(guò)壓、欠壓的保護(hù)電路。其中，對(duì)逆變模塊IPM的驅(qū)動(dòng)控制是控制電路的核心，也是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要部分。控制電路以DSP為核心，由IPM驅(qū)動(dòng)隔離控制電路、轉(zhuǎn)速位置檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、電源電路、顯示電路和鍵盤電路組成。對(duì)IPM驅(qū)動(dòng)、隔離、控制的效果，直接影響系統(tǒng)的性能，反映了變頻器的性能，所以這部分是改善變頻器性能的關(guān)鍵部分。另外，本課題擬定的被控對(duì)象是永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)，要對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)SVPWM控制，依賴于轉(zhuǎn)子位置的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)檢測(cè)，只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)正確的矢量變換，準(zhǔn)確的輸出PWM脈沖，使合成矢量的方向與磁場(chǎng)方向保持實(shí)時(shí)的垂直，達(dá)到良好的控制性能，因此，轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)是提高變頻器性能的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 系統(tǒng)采用的控制方式是SVPWM控制。本文從SVPWM原理入手，分析了死區(qū)時(shí)間對(duì)SVPWM控制的負(fù)面作用，采用了一種新型SVPWM控制方法，它將SVPWM的180度導(dǎo)通型和120度導(dǎo)通型結(jié)合起來(lái)，從而達(dá)到既可以消除死區(qū)影響，又可以提高電源利用率的目的。另外，在速度調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，采用單神經(jīng)元PID控制器，通過(guò)反復(fù)的仿真證明，在調(diào)速比不是很大的情況下，其對(duì)速度環(huán)的調(diào)節(jié)作用明顯優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制器。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，系統(tǒng)基本上達(dá)到高性能的控制要求，適合于電梯控制系統(tǒng)。
上傳時(shí)間： 2013-05-21
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圖像是人類智能活動(dòng)重要的信息來(lái)源之一，是人類相互交流和認(rèn)識(shí)世界的主要媒體。隨著信息高速公路、數(shù)字地球概念的提出，人們對(duì)圖像處理技術(shù)的需求與日劇增，同時(shí)VLSI技術(shù)的發(fā)展給圖像處理技術(shù)的應(yīng)用提供了廣闊的平臺(tái)。圖像處理技術(shù)是圖像識(shí)別和分析的基礎(chǔ)，所以圖像處理技術(shù)對(duì)整個(gè)圖像工程來(lái)說(shuō)就非常重要，對(duì)圖像處理技術(shù)的實(shí)現(xiàn)的研究也就具有重要的理論意義與實(shí)用價(jià)值，包括對(duì)傳統(tǒng)算法的改進(jìn)和硬件實(shí)現(xiàn)的研究。仿生算法的興起為圖像處理問(wèn)題的解決提供了一條十分有效的新途徑；FPGA技術(shù)的發(fā)展為圖像處理的硬件實(shí)現(xiàn)提供了有效的平臺(tái)。 @@ 本文在詳細(xì)介紹鄰域圖像處理算法及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、遺傳算法和蟻群算法基本原理的基礎(chǔ)上，將其應(yīng)用于圖像增強(qiáng)和圖像分割的圖像處理問(wèn)題之中，并將其用FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)。論文中采用遺傳算法自適應(yīng)的確定非線性變換函數(shù)的參數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)，在采用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模塊劃分，主要分為初始化模塊、選擇模塊、適應(yīng)度模塊、控制模塊等，然后利用VHDL語(yǔ)言描述各個(gè)功能模塊，為了提高設(shè)計(jì)效率，利用IP核進(jìn)行存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)，利用DSP Builder進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算處理。時(shí)序控制是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，為盡量避免毛刺現(xiàn)象，各模塊的時(shí)序控制都是采用單進(jìn)程的Moore狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)的。在圖像分割環(huán)節(jié)中，圖像分割問(wèn)題轉(zhuǎn)換為求圖像的最大熵問(wèn)題，采用蟻群算法對(duì)改進(jìn)的最大熵確定的適應(yīng)度函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)基于FPGA和蟻群算法實(shí)現(xiàn)圖像分割的各個(gè)模塊設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。 @@ 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析表明遺傳算法和蟻群算法在數(shù)字圖像處理中的使用明顯改善了處理的效果，在利用FPGA實(shí)現(xiàn)遺傳算法和蟻群算法的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中由于充分發(fā)揮了FPGA的并行計(jì)算能力及流水線技術(shù)的應(yīng)用，大大提高算法的運(yùn)行速度。 @@關(guān)鍵詞：圖像處理；遺傳算法；蟻群算法；FPGA
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字圖像處理
上傳時(shí)間： 2013-06-03
上傳用戶：小火車?yán)怖怖?/p>
PID算法自從問(wèn)世以來(lái)，一直受到廣泛的關(guān)注。隨著現(xiàn)代控制理論及智能控制技術(shù)的發(fā)展，PID算法也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。結(jié)合傳統(tǒng)的PID控制算法，針對(duì)特定的控制領(lǐng)域，出現(xiàn)了一些新的控制算法，模糊PID控制算法就是在此基礎(chǔ)上漸漸形成并凸顯其控制特色。 同時(shí)隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件FPGA的發(fā)展及其EDA技術(shù)的日漸成熟，為集成控制芯片開(kāi)拓了廣闊的發(fā)展空間。FPGA的發(fā)展為基于硬件的算法模塊的實(shí)現(xiàn)提供了可能性，同時(shí)節(jié)省了外圍的電路，使算法模塊的集成度大大提高。 本文針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在算法研究方面的熱點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)模糊PID算法進(jìn)行了深入的分析和研究。通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，對(duì)其進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。采用某汽輪機(jī)的實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)，利用Matlab仿真軟件，對(duì)該汽輪機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了甩負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性仿真。仿真結(jié)果表明，模糊PID可以更好地解決汽輪發(fā)電機(jī)組在甩負(fù)荷過(guò)程中由于機(jī)組轉(zhuǎn)子飛升量太大而導(dǎo)致危急保安裝置動(dòng)作，使得汽輪發(fā)電機(jī)組意外停機(jī)的問(wèn)題，能夠保證汽輪發(fā)電機(jī)組在意外甩負(fù)荷時(shí)機(jī)組正常的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)模糊控制理論的特點(diǎn)及EDA技術(shù)和FPGA可編程邏輯器件的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了在FPGA上實(shí)現(xiàn)模糊PID算法的具體實(shí)現(xiàn)方案。在綜合分析算法特性的基礎(chǔ)上，選擇Altera公司生產(chǎn)的CycloneⅡ系列中的EP2C35F672C6作為目標(biāo)芯片，利用分層模塊化設(shè)計(jì)思想，在Altera公司提供的QuartusⅡ開(kāi)發(fā)環(huán)境中，利用原理圖設(shè)計(jì)輸入和VHDL設(shè)計(jì)輸入相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了模糊PID控制算法，同時(shí)分別對(duì)實(shí)現(xiàn)的各個(gè)功能模塊和整個(gè)算法模塊進(jìn)行了功能時(shí)序仿真。根據(jù)仿真結(jié)果分析，該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了的模糊PID控制功能。 該控制算法模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)很好的避免了因CPU或者其它問(wèn)題導(dǎo)致算法程序跑飛、程序死循環(huán)、復(fù)位不可靠等問(wèn)題，提高了控制的可靠性。同時(shí)加強(qiáng)了模塊的通用性，減少了系統(tǒng)硬件開(kāi)發(fā)周期，節(jié)省了外圍設(shè)備的電路，降低了設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)成本。
上傳時(shí)間： 2013-07-21
上傳用戶：thinode
工業(yè)生產(chǎn)過(guò)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(guò)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(kāi)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(yǔ)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
上傳用戶：13517191407
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