比例-積分-微分（PID）是過(guò)程控制中最常用的一種控制算法。算法簡(jiǎn)單而且容易理解，應(yīng)用十分廣泛。但由于應(yīng)用領(lǐng)域的不同，功能上差別很大，系統(tǒng)的控制要求及關(guān)心的控制對(duì)象也不相同。數(shù)字PID控制比連續(xù)PID控制更為優(yōu)越，因?yàn)橛?jì)算機(jī)程序的靈活性，很容易克服連續(xù)PID控制中存在的問(wèn)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(fù)載為實(shí)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(shè)計(jì)思路，并給出了詳細(xì)的硬件設(shè)計(jì)及初步軟件設(shè)計(jì)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(nèi)部的10位ADC作為信號(hào)采集模塊，采用了矩陣鍵盤和640*480的液晶作為人機(jī)接口；串口作為通信模塊實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)的監(jiān)控。采用芯片內(nèi)部自帶的PWM模塊，輸出16M Hz PWM信號(hào)并經(jīng)過(guò)一階低通濾波器得到0～5V的控制信號(hào)用于觸發(fā)主電路控制器，實(shí)現(xiàn)PID整定。 軟件方面，分析和研究了uC/OSⅡ的內(nèi)核源碼，實(shí)現(xiàn)了其在32位微處理器上的移植，作為管理各個(gè)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(jìn)行參數(shù)選取。上位機(jī)部分采用了C＃語(yǔ)言進(jìn)行編寫。另外，采用了RTC（Real Time Clock）作為系統(tǒng)時(shí)鐘，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定時(shí)運(yùn)行、定時(shí)模式切換等。在上位機(jī)上也可以方便的控制程序的執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。 在論文的最后詳細(xì)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(yīng)用。總結(jié)了調(diào)試中遇到的問(wèn)題，對(duì)今后工作中需要進(jìn)一步改善和探索的地方進(jìn)行了展望。
標(biāo)簽： ARM PID 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-08-01
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本文深入研究了Nios 自定制指令的軟硬件接口，基于Altera 的IP 核FFT V2.2.0實(shí)現(xiàn)了變換長(zhǎng)度為1024 點(diǎn)的高速?gòu)?fù)數(shù)FFT 算法，提出了一種在Nios 嵌入式系統(tǒng)中定制用戶FFT 算
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)具有硬件濾波空氣清新器的信息采集系統(tǒng)，根據(jù)空氣的復(fù)雜性以及隨機(jī)性，結(jié)合自適應(yīng)濾波器的原理，提出一種新的空氣信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。該方法利用最小均方(LMS)自適應(yīng)濾波器進(jìn)行軟件濾波，針對(duì)空氣
標(biāo)簽： LMS 自適應(yīng)濾波器 信息采集 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-14
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瞬變電磁法作為一種重要的地球物理探測(cè)方法，由于它在時(shí)間和空間上的可分性，使得這種方法簡(jiǎn)單易行，信息豐富，精度較高，低成本，見(jiàn)效快，從而在礦藏勘探、鉆井和海洋勘探等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著接收儀器的數(shù)字化和智能化，發(fā)射功率的增大，數(shù)字模型計(jì)算正反演的應(yīng)用，解釋水平的提高，瞬變電磁法可解決的地質(zhì)問(wèn)題不斷擴(kuò)大，幾乎涉及了物探工作的各個(gè)領(lǐng)域：礦產(chǎn)勘探，構(gòu)造探測(cè)，水文與工程、地質(zhì)調(diào)查，環(huán)境調(diào)查與監(jiān)測(cè)以及考古等。近年來(lái)，在找水、市政工程、土壤鹽堿化和污染調(diào)查、淺層石油構(gòu)造填圖，以及礦井突水預(yù)測(cè)等領(lǐng)域都取得了良好效果。 瞬變電磁法探測(cè)系統(tǒng)包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)兩部分。接收機(jī)用作在噪聲中提取由發(fā)射機(jī)發(fā)射的一次場(chǎng)信號(hào)在地下導(dǎo)體中感應(yīng)出的二次場(chǎng)信息，其信息反映了地下導(dǎo)體的電阻率差異，通過(guò)對(duì)該信息數(shù)據(jù)的處理了解探測(cè)目標(biāo)的特性從而達(dá)到探測(cè)的目的。 瞬變電磁信號(hào)具有早期信號(hào)幅度大、衰減快，而中晚期信號(hào)幅度小、衰減慢的大動(dòng)態(tài)范圍的特點(diǎn)。因此，必須設(shè)計(jì)出能適應(yīng)這種瞬時(shí)變化快、動(dòng)態(tài)范圍大數(shù)據(jù)信號(hào)要求的高性能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。同時(shí)，瞬變電磁探測(cè)系統(tǒng)的工作環(huán)境大都是在野外，因此，為適應(yīng)野外工作的需要，數(shù)據(jù)采集卡尤其要有較低的功耗。 本論文在總結(jié)其他數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，提高采樣速率和采樣精度、采用分段放大技術(shù)避免放大飽和和實(shí)現(xiàn)對(duì)小信號(hào)的有效識(shí)別、改用ARM作為核心處理器實(shí)現(xiàn)對(duì)接收機(jī)的有效控制、改進(jìn)USB2.0的實(shí)際傳輸速度、改用自適應(yīng)濾波法等噪聲抑制方法組合實(shí)現(xiàn)抗干擾和噪聲濾除設(shè)計(jì)，成功設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一套基于ARM和USB2.0的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有高性能，低功耗，抗干擾能力強(qiáng)，低成本的特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于瞬變電磁探測(cè)實(shí)踐，并取得良好效果，極大的滿足了瞬變電磁探測(cè)系統(tǒng)的需要。同時(shí)，該系統(tǒng)對(duì)于其他數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的借鑒意義。
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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軌道電路是列車運(yùn)行實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制的基礎(chǔ)設(shè)備之一，鐵路信號(hào)系統(tǒng)是保證運(yùn)輸安全的基礎(chǔ)設(shè)施，是實(shí)現(xiàn)鐵路統(tǒng)一指揮調(diào)度，保證列車運(yùn)行安全、提高運(yùn)輸效率和質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備，也是鐵路信息化的重要技術(shù)領(lǐng)域。 基于ARM與DSP的鐵路信號(hào)測(cè)試儀主要作用是及時(shí)測(cè)試鐵路信號(hào)狀況，反映鐵路運(yùn)行的情況。開(kāi)發(fā)此套系統(tǒng)是集測(cè)試25Hz相敏軌道電路的電壓自動(dòng)記錄儀以及相位差監(jiān)測(cè)儀、ZPW-2000A的載頻與低頻測(cè)試功能于一體，是性價(jià)比較高、功能齊全的監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，它發(fā)揮了ARM控制性好與DSP計(jì)算速度快的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了互補(bǔ)。由于采用的主要是集成芯片，所以體積小，重量輕，功耗低和便于攜帶，便于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。在滿足要求的前提下，為降低開(kāi)發(fā)成本提高可靠性，CPU采用LPC2210的ARM7芯片。為使測(cè)試儀直觀、操作簡(jiǎn)便，系統(tǒng)提供了良好的人機(jī)界面，包括顯示，按鍵操作等。 論文對(duì)FFT以及相關(guān)算法進(jìn)行了分析和Matlab仿真；論文中給出了時(shí)鐘電路、LCD電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器Flash、JTAG等各功能模塊的設(shè)計(jì)原理，完成了硬件電路設(shè)計(jì)；系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)遵循模塊化、自頂向下的設(shè)計(jì)思路。在軟件設(shè)計(jì)方面，首先采用的是傳統(tǒng)主循環(huán)控制方法，功能上主要實(shí)現(xiàn)了A/D采樣程序、LCD顯示程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序等的設(shè)計(jì)，對(duì)兩路25Hz信號(hào)電壓相位差的計(jì)算，其誤差不人于1度。為了改善系統(tǒng)性能提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，系統(tǒng)中引入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，也有利于代碼移植及系統(tǒng)功能擴(kuò)展。
標(biāo)簽： ARM DSP 鐵路信號(hào) 試儀設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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文章介紹了一種在現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）上實(shí)現(xiàn)UART 的方法。UART 的波特率可設(shè)置調(diào)整，工作狀態(tài)可讀取。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模塊化分解，使之適應(yīng)自頂向下（Top-Down）的設(shè)計(jì)方
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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課題分析了目前國(guó)內(nèi)外減搖鰭控制技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀，重點(diǎn)講述了基于ARM處理器的減搖鰭控制器的功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案。 減搖鰭是一種由微機(jī)控制的自動(dòng)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(hào)和來(lái)自鰭本身的反饋信號(hào)，及時(shí)輸出不同的控制指令，控制鰭轉(zhuǎn)動(dòng)到期望的角度，達(dá)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(jī)作為主處理器或者以工控機(jī)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)而來(lái)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(shè)計(jì)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(wèn)題。 該系統(tǒng)主要由硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)兩部分組成。硬件平臺(tái)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(shí)現(xiàn)控制的驅(qū)動(dòng)電路；軟件平臺(tái)主要是基于ARM的軟件，包括啟動(dòng)代碼和應(yīng)用程序；為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，同時(shí)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(duì)抗原理的PID控制器。由于船舶橫搖運(yùn)動(dòng)的非線性、復(fù)雜性、時(shí)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(shí)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(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，而是基于人類的思維以及經(jīng)驗(yàn)，用語(yǔ)言規(guī)則描述控制過(guò)程，并根據(jù)規(guī)則去調(diào)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(jié)合，實(shí)現(xiàn)了無(wú)須精確的對(duì)象模型，只須將操作人員和專家長(zhǎng)期實(shí)踐積累的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)用控制規(guī)則模型化，然后用模糊推理在線辨識(shí)對(duì)象特征參數(shù)，實(shí)時(shí)改變控制策略，便可對(duì)PID參數(shù)實(shí)現(xiàn)最佳調(diào)整。 研究結(jié)果表明：采用該控制手段能較好的滿足設(shè)計(jì)要求，開(kāi)發(fā)的嵌入式減搖鰭控制系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)合理、集成度高、性價(jià)比高、性能優(yōu)越、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、實(shí)時(shí)性高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)能夠適應(yīng)減搖鰭控制系統(tǒng)智能化的發(fā)展趨勢(shì)，所以該減搖鰭控制器具有很好的使用價(jià)值及意義。
上傳時(shí)間： 2013-06-06
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智能控制器是智能斷路器的核心，不僅具有普通脫扣器的各種保護(hù)功能，而且還具有實(shí)時(shí)參數(shù)顯示、故障記憶和查詢、自診斷等多項(xiàng)功能。在回顧和總結(jié)了智能斷路器的發(fā)展歷程后，討論了當(dāng)前智能斷路器的發(fā)展趨勢(shì)，提出了基于ARM的斷路器智能控制器的研究。本論文介紹了斷路器智能控制器的設(shè)計(jì)原理，同時(shí)重點(diǎn)闡述了斷路器智能控制器的各項(xiàng)參數(shù)測(cè)量及保護(hù)原理和算法，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)。 本文涉及的斷路器智能控制器，在硬件上以PHILIPS公司的ARM芯片LPC2294為核心處理器，主要進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集處理和斷路器的故障保護(hù)。硬件設(shè)計(jì)采用了標(biāo)準(zhǔn)化模塊設(shè)計(jì)方法，硬件電路盡可能選擇標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化結(jié)構(gòu)的典型電路，以便擴(kuò)展。其中，液晶選用的是SMG240128A，鍵盤芯片選用的是ZLG7290。軟件的編制采用模塊化編程方法，每一個(gè)模塊相對(duì)獨(dú)立，完成特定功能，便于維護(hù)添加新功能。編程工具為ARM公司提供的ADS1.2。為了保證智能控制器各種保護(hù)功能的可靠實(shí)現(xiàn)，論文中對(duì)智能控制器的干擾源進(jìn)行了分析，從硬件和軟件兩個(gè)方面采取了多項(xiàng)設(shè)計(jì)措施，提高了智能控制器的穩(wěn)定性和可靠性。實(shí)踐證明，論文中構(gòu)建的斷路器智能控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，可以滿足系統(tǒng)需要，因此具有較高的實(shí)用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-06-10
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直流電動(dòng)機(jī)由于具有良好的調(diào)速特性，寬廣的調(diào)速范圍，在某些要求調(diào)速的地方，特別是對(duì)調(diào)速性能指標(biāo)要求較高的場(chǎng)合，如軋鋼機(jī)、龍門刨床、高精度機(jī)床、電動(dòng)汽車等中，得到了廣泛地應(yīng)用。國(guó)外這類調(diào)速系統(tǒng)的價(jià)格高，而國(guó)內(nèi)的同類產(chǎn)品性能指標(biāo)不夠穩(wěn)定，因此設(shè)計(jì)一個(gè)性能價(jià)格比較高的直流調(diào)速系統(tǒng)，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文采用ARM S3C2410為控制芯片，以模糊PID為智能控制方法，設(shè)計(jì)了基于實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。首先對(duì)模糊控制及嵌入式系統(tǒng)作了簡(jiǎn)單介紹，構(gòu)建了模糊PID控制的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模型，并在MATLAB環(huán)境下，對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行了仿真，在仿真的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)硬、軟件，主要包括MOSFET驅(qū)動(dòng)、光電隔離、鍵盤顯示、轉(zhuǎn)速測(cè)量、H橋可逆控制部分等，并將嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ移植到該系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)直流電機(jī)的良好調(diào)速性能。 控制系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，線路簡(jiǎn)單，可靠性高。軟件設(shè)計(jì)采用可讀性強(qiáng)的C語(yǔ)言，自底層向上層的原則設(shè)計(jì)，程序邏輯性強(qiáng)、易于修改維護(hù)。以ARM為核心的控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)比高。仿真和試驗(yàn)表明：基于模糊PID智能控制的直流電機(jī)調(diào)速方法是可行的，有很好的應(yīng)用前景。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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現(xiàn)代噴氣織機(jī)以其高速、高性能等優(yōu)勢(shì)，占據(jù)了無(wú)梭織機(jī)的大部分市場(chǎng)，并成為最有發(fā)展前景的一種織機(jī)。送經(jīng)、卷取機(jī)構(gòu)是織機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部分，其對(duì)經(jīng)紗張力的控制精度已成為評(píng)定織機(jī)質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)。因此，提高和改善噴氣織機(jī)的電子送經(jīng)和卷取控制系統(tǒng)的性能非常必要，而且，開(kāi)發(fā)具有高速、高精度的獨(dú)立電子送經(jīng)和卷取控制模塊具有廣闊的應(yīng)用前景。 本課題研究開(kāi)發(fā)了一款獨(dú)立的電子送經(jīng)和卷取控制模塊，通過(guò)人機(jī)界面或CAN通訊對(duì)該控制系統(tǒng)所需參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使其可以根據(jù)參數(shù)設(shè)置應(yīng)用于不同型號(hào)的噴氣織機(jī)。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的控制分析，本課題主要從硬件電路設(shè)計(jì)、軟件控制及張力控制算法三個(gè)方面進(jìn)行研究。 首先，通過(guò)對(duì)噴氣織機(jī)的性能要求及控制器結(jié)構(gòu)與性能的綜合考慮，系統(tǒng)采用以高速ARM7TDMI為內(nèi)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(jiǎn)化了硬件電路的設(shè)計(jì)。硬件電路設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)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(jī)控制模塊、通訊模塊、人機(jī)界面模塊、輸入輸出信號(hào)模塊等。根據(jù)系統(tǒng)需要，對(duì)各個(gè)模塊的控制器件進(jìn)行選取，并設(shè)計(jì)出各個(gè)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(shè)計(jì)中采取了隔離、去耦等硬件抗干擾措施。 在軟件設(shè)計(jì)方面，系統(tǒng)采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II，便于系統(tǒng)升級(jí)和維護(hù)。在系統(tǒng)硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)操作系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行剪裁和移植，并對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍進(jìn)行修改。結(jié)合硬件電路及系統(tǒng)控制要求，對(duì)系統(tǒng)啟動(dòng)代碼進(jìn)行修改；并根據(jù)系統(tǒng)對(duì)各個(gè)功能模塊控制的時(shí)效性要求，對(duì)系統(tǒng)任務(wù)進(jìn)行合理規(guī)劃。為了說(shuō)明系統(tǒng)采用該RTOS的可行性，對(duì)實(shí)時(shí)性要求最高的張力采集任務(wù)進(jìn)行了實(shí)時(shí)性分析。對(duì)CAN通訊協(xié)議進(jìn)行制定和編程實(shí)現(xiàn)，并對(duì)I2C、CAN和LCD驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行開(kāi)發(fā)，另外，對(duì)每個(gè)任務(wù)的功能及控制流程和任務(wù)間及任務(wù)與中斷間的信息通訊進(jìn)行了說(shuō)明。系統(tǒng)在軟件方面也采用了一定的抗干擾技術(shù)，對(duì)硬件抗干擾進(jìn)行補(bǔ)充。 最后，針對(duì)經(jīng)紗張力的非線性和滯后性等復(fù)雜特性，對(duì)張力調(diào)節(jié)采用模糊參數(shù)自整定PID控制算法，設(shè)計(jì)出張力模糊參數(shù)自整定PID控制器。并在Matlab及Simulink工具下，對(duì)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(jìn)行仿真研究。而且對(duì)張力模糊PID控制算法在LPC2294中的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了說(shuō)明。關(guān)鍵詞：ARM； μC/OS-II；噴氣織機(jī)；送經(jīng)卷取；模糊PID
標(biāo)簽： ARM 噴氣織機(jī) 電子送經(jīng) 控制
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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