射頻識別技術(shù)(RFID，RadioFrequencyIdentification)是目前自動(dòng)識別技術(shù)發(fā)展的趨勢所在，更被譽(yù)為21世紀(jì)最重要的十大技術(shù)之一。當(dāng)成本這一始終阻礙RFID得到全面發(fā)展的問題在全球各國政府政策的支持下得到解決后，RFID得到了前所未有的廣泛發(fā)展和應(yīng)用。在條形碼逐步被RFID標(biāo)簽取代的今天，作為RFID系統(tǒng)核心組成部分的RFID閱讀器，有著極其廣泛的技術(shù)開發(fā)空間和市場前景。如何根據(jù)應(yīng)用的需要，設(shè)計(jì)出性能良好、使用方便并且具有相當(dāng)通用性的RFID閱讀器產(chǎn)品，是眾多企業(yè)和單位在應(yīng)用中會(huì)遇到的課題。 本文首先簡單介紹了RFID基本原理和RFID閱讀器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，然后結(jié)合工程項(xiàng)目的要求，介紹了一個(gè)基于ARM嵌入式平臺的便攜式RFID閱讀器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的實(shí)例。在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程中，首先進(jìn)行了系統(tǒng)需求和特點(diǎn)的分析，結(jié)合系統(tǒng)便攜化和功能復(fù)雜性方面的特點(diǎn)以及ARM嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢制定了系統(tǒng)方案并進(jìn)行了功能模塊劃分。然后在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了各模塊的硬件電路，編寫了相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)和測試程序。并且利用這些驅(qū)動(dòng)和測試代碼在ADS環(huán)境下通過JTAG接口對電路進(jìn)行了調(diào)試和功能驗(yàn)證。接著采用802.11b/g方案對閱讀器進(jìn)行了無線組網(wǎng)的設(shè)計(jì)。此后在硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，簡述了Linux嵌入式操作系統(tǒng)下閱讀器軟件的開發(fā)。文章最后還介紹了將所設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的樣機(jī)投入實(shí)際應(yīng)用環(huán)境下的測試情況，詳細(xì)描述了測試的內(nèi)容、方法和結(jié)果。 文章試圖通過對一個(gè)閱讀器開發(fā)實(shí)例的詳細(xì)介紹，提出一套完整的閱讀器設(shè)計(jì)思路和流程，為學(xué)習(xí)和開發(fā)人員提供幫助。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各科學(xué)領(lǐng)域?qū)y試技術(shù)提出了越來越高的要求。調(diào)速器試驗(yàn)臺是調(diào)試、校驗(yàn)調(diào)速器性能的一種試驗(yàn)工具，是船舶修造廠、尤其調(diào)速器修造專業(yè)廠必須具有的試驗(yàn)設(shè)備。基于ARM嵌入式平臺和uC/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的嵌入式控制調(diào)速器試驗(yàn)臺是基于國內(nèi)外調(diào)速器測試技術(shù)的發(fā)展趨勢和工作的實(shí)際要求。本調(diào)速試驗(yàn)臺充分利用了嵌入式單片機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)，通過采用多種傳感器采集系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)，例如直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速、調(diào)速器的齒條位移等等，經(jīng)過單片機(jī)系統(tǒng)處理并輸出結(jié)果來實(shí)現(xiàn)調(diào)速器試驗(yàn)臺的功能，并運(yùn)用新型的全彩液晶顯示屏將各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示出來。 本文主要是針對調(diào)速試驗(yàn)臺控制系統(tǒng)的研究，在分析了嵌入式軟硬件可實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，借鑒了“開發(fā)平臺”的設(shè)計(jì)思想，首先，在ARM嵌入式最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上架構(gòu)通用的硬件平臺，對測控平臺的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，特別是對于關(guān)鍵的接口電路進(jìn)行了比較深入的研究，針對不同的應(yīng)用，集成了多種接口電路。其次，在實(shí)現(xiàn)嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)uC/OS-II在ARM上可移植的基礎(chǔ)上，架構(gòu)了通用的軟件平臺，對接口電路驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。最后，研究了基于參數(shù)實(shí)時(shí)可變型的一種新型的PID控制算法，并將此PID算法作為調(diào)速試驗(yàn)臺的控制算法。 通過對本系統(tǒng)的研究開發(fā)，提高了調(diào)速器試驗(yàn)臺的測試精度，也使性能更加穩(wěn)定可靠，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)測試過程的自動(dòng)化，從而減輕了試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，降低了試驗(yàn)成本，也同時(shí)消除了安全隱患，因此對本課題的研究具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。
標(biāo)簽： ARM COS 調(diào)速器 試驗(yàn)臺
上傳時(shí)間： 2013-07-20
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軟件無線電是二十世紀(jì)九十年代提出的一種實(shí)現(xiàn)無線通信的體系結(jié)構(gòu)，被認(rèn)為是繼模擬通信、數(shù)字通信之后的第三代無線電通信技術(shù)。它的中心思想是：構(gòu)造一個(gè)開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺，并使寬帶模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線，從而將各種功能，如工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來完成。 本論文首先介紹了軟件無線電的基本原理和三種結(jié)構(gòu)形式，綜述了軟件無線電的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)及其最新研究進(jìn)展。其中調(diào)制解調(diào)模塊是軟件無線電系統(tǒng)中的重要部分，集中體現(xiàn)了軟件無線電最顯著的優(yōu)點(diǎn)——靈活性。目前這一部分的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段多種多樣。隨著近幾年來芯片制造工藝的飛速發(fā)展，可編程器件FPGA以其高速的處理性能、高容量和靈活的可重構(gòu)能力，成為實(shí)現(xiàn)軟件無線電技術(shù)的重要手段。 本論文調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，選擇有代表性的16QAM和QPSK兩種方式作為研究對象，采用SystemView軟件作為系統(tǒng)級開發(fā)工具進(jìn)行集成化設(shè)計(jì)。在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)仿真和FPGA整體規(guī)劃后，著重分析用VHDL實(shí)現(xiàn)其中關(guān)鍵模塊以及利用嵌入FPGA的CPU核控制調(diào)制解調(diào)方式轉(zhuǎn)換的方法。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中成功地調(diào)用了Xilinx公司的IP核，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)復(fù)用。由于FPGA內(nèi)部邏輯可以根據(jù)需要進(jìn)行重構(gòu)，因而硬件的調(diào)試和升級變得很容易，而內(nèi)嵌CPU使信號處理過程可以用軟件進(jìn)行控制，充分體現(xiàn)了軟件無線電的靈活性。 通過本論文的研究，初步驗(yàn)證了在FPGA內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制解調(diào)過程及控制的技術(shù)可行性和應(yīng)用的靈活性，并對將來的擴(kuò)展問題進(jìn)行了研究和討論，為實(shí)現(xiàn)完整的軟件無線電系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： FPGA 軟件無線電 調(diào)制解調(diào)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文研制的數(shù)據(jù)采集器，用于采集導(dǎo)彈過載模擬試車臺的各種參數(shù),來評價(jià)導(dǎo)彈在飛行過程中的性能，由于試車臺是高速旋轉(zhuǎn)體，其工作環(huán)境惡劣，受電磁干擾大，而且設(shè)備要求高，如果遇到設(shè)備故障或設(shè)備事故，其損失相當(dāng)巨大，保證設(shè)備的安全性和可靠性較為困難。 本文在分析數(shù)字通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，選用了基于現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)采用脈沖編碼調(diào)制(PCM)通信實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)是FPGA技術(shù)在數(shù)據(jù)采集器中可以進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，增加了系統(tǒng)的抗干擾性、靈活性和適應(yīng)性，并且可以將整個(gè)PCM通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)成可編程序系統(tǒng)，用戶只要稍加變更程序，則系統(tǒng)的被測路數(shù)、幀結(jié)構(gòu)、碼速率、標(biāo)度等均可改變以適應(yīng)任何場合。并且采用合理的糾錯(cuò)和加密編碼能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)在傳輸工程中的完整性和安全性。 通過對PCM通信的特點(diǎn)研究，研制了一套集采集與傳輸?shù)南到y(tǒng)。文章給出了各個(gè)模塊的具體建模與設(shè)計(jì)，系統(tǒng)采用的是FPGA技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和信號處理，采用VHDL實(shí)現(xiàn)了數(shù)字復(fù)接器和分接器、編解碼器、調(diào)制與解調(diào)模塊的建模與設(shè)計(jì)。采用基于NiosII實(shí)現(xiàn)串口通訊，構(gòu)建了實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集。 測試數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)采集的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，采用FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)PCM信號的編碼、傳輸、解碼，能夠有較強(qiáng)的抗干擾性、抗噪聲性能好、差錯(cuò)可控、易加密、易與現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合，并且誤碼率較低，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的方法。
標(biāo)簽： FPGA PCM 通信實(shí)現(xiàn) 多路
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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按照公安部規(guī)定，我國從 2004 年開始換發(fā)第二代居民身份證，預(yù)計(jì)到 2008 年基本完成第二代居民身份證的換發(fā)工作。第二代身份證與第一代身份證最大的區(qū)別在于：它的內(nèi)部嵌入了一枚指甲蓋大小的非接觸式 IC 芯片，該芯片內(nèi)存儲有姓名、性別等9項(xiàng)信息。本課題設(shè)計(jì)出一款基于 ARM 和 GPRS 技術(shù)的第二代身份證無線手持閱讀器，該閱讀器能讀出第二代身份證內(nèi) IC 卡信息，并可通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)將信息進(jìn)行無線傳輸。 本文以該閱讀器的設(shè)計(jì)為主線，論述的主要內(nèi)容如下： 1．介紹了課題背景及意義。全國 9 億第二代身份證的換發(fā)，必然帶來各行業(yè)對閱讀器的大量需求，而現(xiàn)有閱讀器的弊端促使了對閱讀器做更深入的研究。 2．介紹了相關(guān)概念及技術(shù)，包括：無線射頻識別技術(shù)、ISO/IEC14443 協(xié)議、嵌入式系統(tǒng)、ARM、GPRS技術(shù)等。 3．詳細(xì)介紹了該閱讀器的硬件設(shè)計(jì)方法，并給出主要硬件模塊電路原理圖及其 PCB 板設(shè)計(jì)方法，同時(shí)也簡單介紹了硬件的焊接和調(diào)試過程。 4．詳細(xì)介紹了該閱讀器的軟件設(shè)計(jì)方法，包括：讀卡模塊驅(qū)動(dòng)程序、GPRS 模塊驅(qū)動(dòng)程序、人機(jī)對話模塊驅(qū)動(dòng)程序、I/O 口驅(qū)動(dòng)程序的流程圖和部分代碼。 5．為使該閱讀器安全可靠地運(yùn)行，對閱讀器進(jìn)行了各種功能測試，包括：讀卡功能、GPRS 數(shù)據(jù)傳輸功能、人機(jī)接口功能。 通過功能測試，該閱讀器能準(zhǔn)確讀取第二代身份證內(nèi)信息并通過GPRS 網(wǎng)絡(luò)成功將信息發(fā)送出去。該閱讀器與市面上現(xiàn)有的閱讀器相比，具有可脫機(jī)操作、無線傳輸、小巧靈便的優(yōu)點(diǎn)。由于該閱讀器軟件采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，可以方便移植到其他非接觸卡閱讀器中，因此本閱讀器具有非常廣泛的應(yīng)用前景。
上傳時(shí)間： 2013-06-10
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軟開關(guān)技術(shù)是電力電子裝置向高頻化、高功率密度化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，已成為現(xiàn)代電力電子技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。微處理器的出現(xiàn)促進(jìn)了電力電子變換器的控制技術(shù)從傳統(tǒng)的模擬控制轉(zhuǎn)向數(shù)字控制，數(shù)字控制技術(shù)可使控制電路大為簡化，并能提高系統(tǒng)的抗干擾能力、控制靈活性、通用性以及智能化程度。本文提出了一種利用耦合輸出電感的新型次級箝位ZVZCS PWM DC/DC變換器，其反饋控制采用數(shù)字化方式。 論文分析了該新型變換器的工作原理，推導(dǎo)了變換器各種狀態(tài)時(shí)的參數(shù)計(jì)算方程；設(shè)計(jì)了以ARW芯片LPC2210為核心的數(shù)字化反饋控制系統(tǒng)，通過軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了PWM移相控制信號的輸出；運(yùn)用Pspice9.2軟件成功地對變換器進(jìn)行了仿真，分析了各參數(shù)對變換器性能的影響，并得出了變換器的優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)；最后研制出基于該新型拓?fù)浜蛿?shù)字化控制策略的1千瓦移相控制零電壓零電流軟開關(guān)電源，給出了其主電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路及高頻變壓器等的設(shè)計(jì)過程，并在實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上測量出了實(shí)際運(yùn)行時(shí)的波形。 理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該變換器拓?fù)淠軐?shí)現(xiàn)超前橋臂的零電壓開關(guān)，滯后橋臂的零電流開關(guān)；采用ARM微控制器進(jìn)行數(shù)字控制，較傳統(tǒng)的純模擬控制實(shí)時(shí)反應(yīng)速度更快、電源穩(wěn)壓性能更好、外圍電路更簡單、設(shè)計(jì)更靈活等，為實(shí)現(xiàn)智能化數(shù)字電源創(chuàng)造了基礎(chǔ)，具有廣泛的應(yīng)用前景和巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-08-03
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LDPC(低密度奇偶校驗(yàn)碼)編碼是提高通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率的關(guān)鍵技術(shù)。LDPC碼應(yīng)用于實(shí)際通信系統(tǒng)是本課題的研究重點(diǎn)。實(shí)際通信要求在LDPC碼長盡量短、碼率盡量高及硬件可實(shí)現(xiàn)的前提下，結(jié)合連續(xù)相位MSK調(diào)制，滿足歸一化信噪比SNR=2dB時(shí)，系統(tǒng)誤碼率低于10-4。根據(jù)課題背景，本文主要研究基于FPGA的LDPC編碼器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 LDPC碼的編碼復(fù)雜度往往與其幀長的平方成正比，編碼復(fù)雜度大，成為編碼硬件實(shí)現(xiàn)的一個(gè)障礙；論文針對實(shí)際系統(tǒng)的預(yù)期指標(biāo)，通過對多種矩陣構(gòu)造算法的預(yù)選方案及影響LDPC碼性能參數(shù)仿真分析，基于1/2碼率，1024和2048兩種幀長，設(shè)計(jì)了三種編碼器的備選方案，分別為直接下三角編碼器，串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器和二階準(zhǔn)循環(huán)編碼器。 對于每種編碼器，分別設(shè)計(jì)了其整體結(jié)構(gòu)，并對每種編碼器的功能模塊進(jìn)行深入研究，設(shè)計(jì)完成后利用第3方軟件MODELSIM對編碼器進(jìn)行了時(shí)序仿真；根據(jù)時(shí)序仿真結(jié)果和綜合報(bào)告對三種編碼方案進(jìn)行比較，最終選擇串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器作為硬件實(shí)現(xiàn)的編碼方案。 最后，在FPGA中硬件實(shí)現(xiàn)了串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器并對其進(jìn)行測試，利用MATLAB仿真程序和串口通信工具最終驗(yàn)證了這種編碼器的正確性和硬件可實(shí)現(xiàn)性。
標(biāo)簽： LDPC FPGA 編碼器 實(shí)現(xiàn)研究
上傳時(shí)間： 2013-08-02
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LDPC碼以其接近Shannon極限的優(yōu)異性能在編碼界引起了轟動(dòng)，成為研究的熱點(diǎn)。隨著研究的不斷深入和技術(shù)的發(fā)展，目前，LDPC碼已經(jīng)被多個(gè)通信系統(tǒng)定為信道編碼方案，并被應(yīng)用到第二代數(shù)字視頻廣播衛(wèi)星(DVB—S2)通信系統(tǒng)中。由于LDPC碼譯碼過程中所涉及的數(shù)據(jù)量龐大，譯碼時(shí)序控制復(fù)雜，如何實(shí)現(xiàn)LDPC碼譯碼器成為了人們研究的重點(diǎn)。 論文以基于FPGA實(shí)現(xiàn)LDPC碼譯碼器為研究目標(biāo)，主要對譯碼算法選擇、譯碼數(shù)據(jù)量化、定點(diǎn)數(shù)據(jù)表示方式、譯碼算法關(guān)鍵運(yùn)算單元的FPGA設(shè)計(jì)和譯碼的時(shí)序控制進(jìn)行了深入研究。首先分析了LDPC碼的基本譯碼原理和常用譯碼算法。然后重點(diǎn)分析了BP算法、Log-BP算法、最小和算法和歸一化最小和算法，并對四種譯碼算法的糾錯(cuò)性能和譯碼復(fù)雜度進(jìn)行比較論證，選出適合硬件實(shí)現(xiàn)的譯碼方案。結(jié)合通信系統(tǒng)，對譯碼算法進(jìn)行仿真分析，確定了譯碼算法的各個(gè)參數(shù)值和譯碼量化方案。 在系統(tǒng)仿真分析論證的基礎(chǔ)之上，以歸一化最小和譯碼算法為理論方案，利用硬件描述語言編寫譯碼功能模塊，并基于FPGA實(shí)現(xiàn)了固定譯碼長度的LDPC碼譯碼器，利用MATLAB和Modelsim分別對譯碼器進(jìn)行了功能驗(yàn)證和時(shí)序驗(yàn)證，最后模擬通信系統(tǒng)完成了譯碼器的硬件測試。
標(biāo)簽： LDPC FPGA 譯碼器 實(shí)現(xiàn)研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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用戶對寬帶無線接入業(yè)務(wù)、尤其是對于寬帶無線化以及移動(dòng)化的需求日益增加,使無線寬帶接入技術(shù)WiMAX(World interoperability for Microwave Access,即全球微波接入互操作性技術(shù))應(yīng)運(yùn)而生、迅猛發(fā)展,成為這兩年業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。除了通常的互聯(lián)網(wǎng)接入應(yīng)用外,它還將在提供IPTV和VOIP等寬帶業(yè)務(wù)方面取得成功,它還有可能成為一種先進(jìn)的4G蜂窩電話技術(shù)。WiMAX未來將進(jìn)入蜂窩電話、筆記本電腦和機(jī)頂盒等應(yīng)用中。 本文在介紹WiMAX傳輸標(biāo)準(zhǔn)802.16d基礎(chǔ)上,詳細(xì)闡述了WiMAX接收機(jī)中信道解調(diào)芯片中的自動(dòng)增益控制(Automatic Gain Control,AGC)部分。首先介紹了自動(dòng)增益控制系統(tǒng)的基本組成和其主要特性指標(biāo),通過對一個(gè)步進(jìn)式AGC的分析,得到AGC模型的輸出公式。然后針對WiMAX接收機(jī)內(nèi)AGC系統(tǒng)中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及AGC電路進(jìn)行介紹和理論分析。本文采用SPW(Signal Processing WorkSystem)模型對AGC電路基本結(jié)構(gòu)的算法分析,并結(jié)合仿真結(jié)果對AGC電路做了詳盡解說并對參數(shù)進(jìn)行了解釋說明。 最后給出了基于SPW和FPGA(Field Programmable Gate Array)驗(yàn)證的結(jié)果。通過SPW對AGC進(jìn)行了單獨(dú)的性能測試,并結(jié)合整個(gè)系統(tǒng)的性能測試來說明AGC可以和系統(tǒng)的其他模塊協(xié)同工作。在FPGA測試中,可以證明用Verilog實(shí)現(xiàn)后AGC也同樣能較好的工作。 本文實(shí)現(xiàn)的基于導(dǎo)頻的步進(jìn)式的數(shù)字AGC是針對WiMAX系統(tǒng)的自動(dòng)增益控制電路提出的解決方案。此算法結(jié)合WiMAX系統(tǒng)的傳輸方式,提出的算法具有迅速鎖定信號的特點(diǎn),能夠滿足WiMAX系統(tǒng)的要求。同時(shí),由于各種關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)為寄存器可配的方式,具有很好的靈活性,也就具有了更高的移植性,可以作為一種通用的數(shù)字AGC算法。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在傳統(tǒng)的電力電子電路中，DC/DC變換器通常采用模擬電路實(shí)現(xiàn)電壓或電流的控制。數(shù)字控制與模擬控制相比，有著顯著的優(yōu)點(diǎn)，數(shù)字控制可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制策略，同時(shí)大大提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性，并易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化。但目前數(shù)字控制基本上限于電力傳動(dòng)領(lǐng)域，DC/DC變換器由于其開關(guān)頻率較高，一般其外圍功能由DSP或微處理器完成，而控制的核心，如PWM發(fā)生等大多采用專用控制芯片實(shí)現(xiàn)。FPGA由于其快速性、靈活性及保密性等優(yōu)點(diǎn)，近年來在數(shù)字控制領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。基于FPGA的DC/DC變換器是電力電子領(lǐng)域重要的研究方向之一。本文研究了同步Buck變換器的建模、設(shè)計(jì)及仿真，采用Xinlix的VIRTEX-Ⅱ PRO FPGA開發(fā)板實(shí)現(xiàn)了Buck變換器的全數(shù)字控制。 論文首先從Buck變換器的理論分析入手，根據(jù)它的物理特性，研究了該變換器的狀態(tài)空間平均模型和小信號分析。為了獲得高性能的開關(guān)電源，提出并分析了混雜模型設(shè)計(jì)方案，然后進(jìn)行了控制器設(shè)計(jì)。并采用MATLAB/SIMULINK建立了同步Buck電路的仿真模型，并進(jìn)行仿真研究。浮點(diǎn)仿真的運(yùn)算精度與溢出問題，影響了仿真的精度。為了克服這些不足，作者采用了定點(diǎn)仿真方法，得到了滿意的仿真結(jié)果。論文還著重論述了開關(guān)電源的數(shù)字控制器部分，數(shù)字控制器一般由三個(gè)主要功能模塊組成：模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字脈寬調(diào)制器(Digital PulseWidth Modulation：DPWM)和數(shù)字補(bǔ)償器。文中重點(diǎn)研究了DPWM和數(shù)字補(bǔ)償器，闡述了目前高頻數(shù)字控制變換器中存在的主要問題，特別是高頻狀態(tài)下DPWM分辨率較低，影響控制精度，甚至引起極限環(huán)(Limit Cycling)現(xiàn)象，對DPWM分辨率的提高與系統(tǒng)硬件工作頻率之間的矛盾、DPWM分辨率與A/D分辨率之間的關(guān)系等問題作了全面深入的分析。論文提出了一種新的提高DPWM分辨率的方法，該方法在不提高系統(tǒng)硬件頻率的前提下，采用軟件使DPWM的分辨率大大提高。作者還設(shè)計(jì)了兩種數(shù)字補(bǔ)償器，并進(jìn)行了分析比較，選擇了合適的補(bǔ)償算法，達(dá)到了改善系統(tǒng)性能的目的。 設(shè)計(jì)完成后，作者使用ISE 9.1i軟件進(jìn)行了FPGA實(shí)現(xiàn)的前、后仿真，驗(yàn)證了所提出理論及控制算法的正確性。作者完成了Buck電路的硬件制作及基于FPGA的軟件設(shè)計(jì)，采用32MHz的硬件晶振實(shí)現(xiàn)了11-bit的DPWM分辨率，開關(guān)頻率達(dá)到1MHz，得到了滿意的系統(tǒng)性能，論文最后給出了仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
標(biāo)簽： FPGA DCDC 高頻 數(shù)字
上傳時(shí)間： 2013-07-23
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