開發(fā)與利用新能源是我國21世紀的重要能源戰(zhàn)略。風能是一種“取之不盡，用之不竭”、環(huán)境友好的可持續(xù)性能源，已受到了越來越廣泛的重視，并成為發(fā)展最快的新型能源。但是風電具有間歇性和隨機性的固有缺點，隨著大量的風力發(fā)電接入電網(wǎng)，勢必會對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行以及保證電能質(zhì)量帶來嚴峻挑戰(zhàn)，從而限制風力發(fā)電的發(fā)展規(guī)模。風電場短期風速和發(fā)電功率預測是解決該問題的有效途徑之一。中國的風電場大都是集中的、大容量的風電場，而且處于電網(wǎng)建設相對比較薄弱的地區(qū)，因此，中國更需要進行風電場短期風速和發(fā)電功率預測的研究，而發(fā)電功率的預測主要源自風速的預測。在此背景下，選擇風電場短期風速預測方法作為主要研究內(nèi)容，主要包括以下幾個方面： 首先運用統(tǒng)計學方法來分析風速的時間序列特性及其預測方法和應用特點，說明現(xiàn)實中的風速序列具有很強的非平穩(wěn)性。然后運用具有“數(shù)字顯微鏡”之美譽的小波變換來分析歷史紀錄的風速數(shù)據(jù)，通過運用二進正交小波變換Mallat算法對香港和河西走廊地區(qū)風速序列進行分解和重構(gòu)，分離出風速序列中的低頻信息和高頻信息。對Mallat算法分解后的信號，運用最小二乘支持向量機分別進行向前一步預測，然后再把各預測結(jié)果合成，得到預測值。建立了基于小波變換和最小二乘支持向量機的短期風速預測方法。應用Matlab對該算法進行了仿真，仿真試驗表明，小波變換是非平穩(wěn)風速序列時頻分析的有效工具，對風速序列的高頻和低頻信息起到很好的分離作用；最小二乘支持向量機的應用提高了預測的準確性。應用香港地區(qū)與河西走廊地區(qū)小時平均風速歷史數(shù)據(jù)，驗證了方法的有效性。
上傳時間： 2013-04-24
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直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是繼矢量控制技術(shù)之后交流調(diào)速領(lǐng)域中新興的控制技術(shù)，它采用空間矢量的分析方法，在定子坐標系下計算并控制轉(zhuǎn)矩和磁鏈，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動態(tài)性能。比較于矢量控制，它省去了復雜的矢量變換，克服了對電機轉(zhuǎn)子參數(shù)的依賴性，具有轉(zhuǎn)矩響應快的優(yōu)點。然而，異步電動機的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)存在轉(zhuǎn)矩、電流和磁鏈脈動較大，開關(guān)頻率不恒定的問題。本文在傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制的基礎上，針對其存在的缺點提出了基于空間矢量脈寬調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制策略。 這種新型的直接轉(zhuǎn)矩控制策略使空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)相結(jié)合。把電動機和PWM逆變器看成一體，使電動機獲得賦值恒定的近似理想的圓形磁場，解決其轉(zhuǎn)矩、電流、磁鏈脈動大，開關(guān)頻率不恒定的問題。在論文撰寫的過程中做了如下工作： 根據(jù)電機原理和坐標變換理論，建立定子正交α—β兩相靜止坐標系下的異步電動機的數(shù)學模型，包括電機的磁鏈模型、轉(zhuǎn)矩模型和運動方程。 設計PI控制器，該控制器把轉(zhuǎn)矩和磁鏈誤差信號轉(zhuǎn)換成參考電壓，然后通過坐標變換把參考電壓變換成SVPWM模塊所需的指令電壓，對SVPWM模塊進行控制。 設計SVPWM控制模塊，其中設計了期望電壓空間矢量的合成方法，矢量區(qū)段的判斷，計算了開關(guān)器件的導通時間和時刻。 通過理論分析和設計各個模塊，組成了控制系統(tǒng)逆變器部分的仿真模型。在MATLAB/SIMULINK仿真工具箱中搭建仿真模型，通過設置合理的仿真參數(shù)、電機參數(shù)、給定量參數(shù)以及PI控制器的控制參數(shù)對系統(tǒng)進行仿真研究，從而在理論上驗證系統(tǒng)設計的正確性。 仿真實驗結(jié)果證明了這種基于空間矢量脈寬調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制方法可以有效改善直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的性能。減小傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制中的磁鏈和轉(zhuǎn)矩脈動，并使逆變器工作在恒定的開關(guān)頻率。最后總結(jié)論文所做的研究工作，并展望了今后的研究重點和方向。
標簽： SVPWM 異步電動機 直接轉(zhuǎn)矩
上傳時間： 2013-04-24
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本文以濾波技術(shù)飛速發(fā)展，小波濾波優(yōu)越性的凸現(xiàn)，以及虛擬儀器的易操作等良好特性為背景，以簡單易行和濾波效果良好為研究目的，展開本文信號濾波處理的研究工作。 在深入研究三種小波濾波方法原理和優(yōu)缺點的基礎上，本文提出了一種新的優(yōu)化濾波方法，包括以下三個方面： 首先，將靜態(tài)小波變換(SWT)應用于濾波處理。利用SWT的平移不變性和冗余性來進行含噪信號的分解，這樣不僅彌補了正交小波變換的不足，而且提高了濾波性能。 然后，提出了基于空域相關(guān)的優(yōu)化閾值函數(shù)濾波算法。該算法把小波系數(shù)間的相關(guān)性應用于閾值濾波。它是在構(gòu)造出基于空域相關(guān)的顯著性函數(shù)和基于顯著性函數(shù)的閾值濾波過程的基礎上，提出了基于空域相關(guān)的優(yōu)化閾值函數(shù)，并且把極小化廣義交叉驗證(GCV)得到均方差(MSE)意義下的最優(yōu)閾值作用于該優(yōu)化閾值函數(shù)。該濾波算法不僅實現(xiàn)了噪聲的有效去除，而且信號的重要特征也保留完好； 最后，引入了新型鎖相環(huán)--正交鎖相環(huán)(QPLL)。鑒于QPLL不僅具有鎖定范圍寬、入鎖速度快、鎖定后精度高的性能，而且還具有良好的抑制諧波、噪聲的能力，以及對波形畸變不敏感等良好特性，所以QPLL的引入達到了信號鎖定和優(yōu)化濾波的目的，使優(yōu)化濾波方法的設計更具新意，而且取得了更好的濾波效果。 為了驗證優(yōu)化濾波方法，本文搭建了實驗平臺，它是由FPGA信號采集部分和LabVIEW軟件濾波處理兩個部分構(gòu)成。通過傳感器采集信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后送入FPGA。以FPGA為CPU控制A/D轉(zhuǎn)換，并進行波形數(shù)據(jù)緩存，在接收到LabVIEW的命令后，將存儲的數(shù)據(jù)送給串口。在LabVIEW中，從串口檢測所需的波形數(shù)據(jù)，然后通過優(yōu)化濾波方法將數(shù)據(jù)進行濾波處理，最后在前面板中把實驗結(jié)果顯示出來。 實驗結(jié)果表明，該優(yōu)化濾波方法不僅能實現(xiàn)優(yōu)良的濾波功能，而且簡單易行，是一種有效的濾波方法。
上傳時間： 2013-07-20
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軟件無線電思想的出現(xiàn)帶來了接收機實現(xiàn)方式的革新。隨著近年來軟件無線電理論和應用趨于成熟與完善，軟件無線電技術(shù)已經(jīng)被越來越廣泛地應用于無線通信系統(tǒng)和電子測量測試儀器中。數(shù)字下變頻技術(shù)作為軟件無線電的核心技術(shù)之一，在頻譜分析儀中也得到了越來越普遍的應用。 本人參與的手持式頻譜分析儀項目采用的是中頻數(shù)字化實現(xiàn)方式，可滿足輕巧，可重配置和低功耗的需求。數(shù)字化中頻的關(guān)鍵部件數(shù)字下變頻器DDC采用的是Intersil公司的ISL5216，這個器件和高性能FPGA共同組成手持頻譜儀的數(shù)字信號處理前端。這個數(shù)字前端就手持頻譜分析儀來說存在一定的局限性，ISL5216的信號處理帶寬單通道為1 MHz，4個通道級聯(lián)為3MHz，未能滿足譜儀分析帶寬日益增加的需求；系統(tǒng)集成度不高，ISL5216的功能要是集成到FPGA，可進一步提高系統(tǒng)集成度，降低物料成本和系統(tǒng)功耗?；谝陨蟽蓚€方面的考慮，現(xiàn)正以手持頻譜分析儀項目為依托，基于Xilinx Spartan3A-DSP系列FPGA實現(xiàn)高速高處理帶寬的DDC。 本論文首先描述了數(shù)字下變頻基本理論和結(jié)構(gòu)，對完成各級數(shù)字信號處理所涉及的數(shù)字正交變換、CORDIC算法、CIC、HB、多相濾波等關(guān)鍵算法做了適當介紹；然后介紹了當前主流FPGA的數(shù)字信號處理特性和其內(nèi)部的DSP資源。接著詳細描述了數(shù)控振蕩器NCO、復數(shù)數(shù)字混頻器MIXER、5級CIC濾波器、5級HB濾波器和255階可編程FIR的設計和實現(xiàn)，并對各個模塊的不同實現(xiàn)方式作了對比和仿真測試數(shù)據(jù)作了分析。最后介紹了所設計DDC在手持頻譜分析儀中的主要應用。
上傳時間： 2013-04-24
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現(xiàn)代數(shù)字信號處理對實時性提出了很高的要求，當最快的數(shù)字信號處理器(DSP)仍無法達到速度要求時，唯一的選擇是增加處理器的數(shù)目，或采用客戶定制的門陣列產(chǎn)品。隨著可編程邏輯器件技術(shù)的發(fā)展，具有強大并行處理能力的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)在成本、性能、體積等方面都顯示出了優(yōu)勢。本文以此為背景，研究了基于FPGA的快速傅立葉變換、數(shù)字濾波、相關(guān)運算等數(shù)字信號處理算法的高效實現(xiàn)。 首先，針對圖像聲納實時性的要求和FPGA片內(nèi)資源的限制，設計了級聯(lián)和并行遞歸兩種結(jié)構(gòu)的FFT處理器。文中詳細討論了利用流水線技術(shù)和并行處理技術(shù)提高FFT處理器運算速度的方法，并針對蝶形運算的特點提出了一些優(yōu)化和改進措施。 其次，分析了具有相同結(jié)構(gòu)的數(shù)字濾波和相關(guān)運算的特點，采用了有乘法器和無乘法器兩種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)乘累加(MAC)運算。無乘法器結(jié)構(gòu)采用分布式算法(DA)，將乘法運算轉(zhuǎn)化為FPGA易于實現(xiàn)的查表和移位累加操作，顯著提高了運算效率。此外，還對相關(guān)運算的時域多MAC方法及頻域FFT方法進行了研究。 最后，完成了圖像聲納預處理模塊。在一片EP2S60上實現(xiàn)了對160路信號的接收、濾波、正交變換以及發(fā)送等處理。實驗表明，本論文所有算法均達到了設計要求。
標簽： FPGA 數(shù)字信號處理 算法研究
上傳時間： 2013-06-09
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擴頻通信系統(tǒng)與常規(guī)的通信系統(tǒng)相比，具有很強的抗窄帶干擾，抗多徑干擾，抗人為干擾的能力，并具有信息隱蔽、多址保密通信等優(yōu)點。在近年來得到了迅速的發(fā)展。本論文主要討論和實現(xiàn)了基于FPGA的直接序列擴頻信號的解擴解調(diào)處理。論文對該直擴通信系統(tǒng)和FPGA設計方法進行了相關(guān)研究，最后用Altera公司的最新的FPGA開發(fā)平臺Quarus Ⅱ5.0實現(xiàn)了相關(guān)設計。 整個系統(tǒng)分為兩個部分，發(fā)送部分和接收部分。發(fā)送部分主要有串并轉(zhuǎn)換、差分卷積編碼、PN碼擴頻、QPSK調(diào)制、成型濾波等模塊。接收部分主要有前端抗干擾、數(shù)字下變頻、解擴解調(diào)等模塊。 論文首先介紹了擴頻通信系統(tǒng)的特點以及相關(guān)技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并介紹了本論文的研究思路和內(nèi)容。 然后，論文分析了幾種常用的窄帶干擾抑制、載波同步及PN碼同步算法，結(jié)合實際需要，設計了一種零中頻DSSS解調(diào)解擴方案。給出了抗窄帶干擾、PN碼捕獲及跟蹤以及載波同步的算法分析，采用了基于數(shù)字外差調(diào)制的自適應陷波器來進行前端窄帶干擾抑制處理，用基于自適應門限技術(shù)的滑動相關(guān)捕獲和分時復用單相關(guān)器跟蹤來改善PN碼同步的性能，用基于硬判決的COSTAS(科斯塔斯)環(huán)來減少載波提取的算法復雜度，用改進型CORDIC算法實現(xiàn)NCO來方便的進行擴展。 接著，論文給出了系統(tǒng)總體設計和發(fā)送及接受子系統(tǒng)的各個功能模塊的實現(xiàn)分析以及在Quartus Ⅱ5.0上的實現(xiàn)細節(jié)，給出了仿真結(jié)果。 然后論文介紹了整個系統(tǒng)的硬件電路設計和它在真實系統(tǒng)中連機調(diào)試所得到的測試結(jié)果，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定，靈活性好，生產(chǎn)調(diào)試容易，體積小，便于升級等特點并且達到課題各項指標的要求。 最后是對論文工作的一些總結(jié)和對今后工作的展望。
上傳時間： 2013-05-23
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如今電力電子電路的控制旨在實現(xiàn)高頻開關(guān)的計算機控制，并向著更高頻率、更低損耗和全數(shù)字化的方向發(fā)展?，F(xiàn)場可編程門陣列器件(Field Programmable Gate Arrays)是近年來嶄露頭角的一類新型集成電路，它具有簡潔、經(jīng)濟、高速度、低功耗等優(yōu)勢，又具有全集成化、適用性強，便于開發(fā)和維護(升級)等顯著優(yōu)點。與單片機和DSP相比，F(xiàn)PGA的頻率更高、速度更快，這些特點順應了電力電子電路的日趨高頻化和復雜化發(fā)展的需要。因此，在越來越多的領(lǐng)域中FPGA得到了日益廣泛的發(fā)展和應用。 本文提出了一種采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)器件實現(xiàn)數(shù)字化變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設計方案。該系統(tǒng)能產(chǎn)生三相六路正弦脈寬調(diào)制（SPWM）波形；調(diào)制頻率范圍為0～4KHZ，分7級控制；16位的速度控制分辨率；載波頻率分8級控制，最高可達24KHZ；系統(tǒng)接口兼容Intel系列和Motorola系列單片機；該系統(tǒng)控制簡單、精確，易修改，可現(xiàn)場編程；同時具有脈沖延時小、最小脈沖刪除、過壓和過流保護功能等特點，可應用于PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)的全數(shù)字化控制。文中對方案的實現(xiàn)進行了詳細的論述，主要包括系統(tǒng)設計的理論分析，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計及在FPGA硬件上的實現(xiàn)，最終驗證了該控制系統(tǒng)的可行性和有效性。 數(shù)字化設計是本系統(tǒng)的特點，系統(tǒng)最終生成的三相SPWM脈沖是基于三相正弦調(diào)制波和三角載波比較得到的。設計時，充分結(jié)合FPGA器件的結(jié)構(gòu)特點，利用一種改進結(jié)構(gòu)的數(shù)字控制振蕩器（NCO）來產(chǎn)生正弦波樣本，在一定程度上解決了傳統(tǒng)NCO產(chǎn)生正弦波的精度和頻率相互制約的問題；把分時復用數(shù)字通信原理結(jié)合到系統(tǒng)的設計中，設計出分時運算電路，使得系統(tǒng)在同步時鐘下，生成三相正弦調(diào)制波而不影響系統(tǒng)的速度，同三角載波邏輯比較后，最終得到三相SPWM脈沖序列。
標簽： FPGA 變頻調(diào)速控制 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-07-05
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本文研制了一套基于數(shù)碼相機的圖像采集系統(tǒng)，用于拍攝作物葉片。該系統(tǒng)采用漫反射式的多光源正面照明設計方案，具有實時、高效、可控的特點。研究通過正交試驗對照明系統(tǒng)參數(shù)進行優(yōu)化，運用matlab 對
標簽： 圖像采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-30
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甚短距離傳輸(VSR)是一種用于短距離(約300 m～600m)內(nèi)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓鈧鬏敿夹g(shù).它主要應用于網(wǎng)絡中的交換機、核心路由器(CR)、光交叉連接設備(OXC)、分插復用器(ADM)和波分復用(WDM)終端等不同層次設備之間的互連,具有構(gòu)建方便、性能穩(wěn)定和成本低等優(yōu)點,是光通信技術(shù)發(fā)展的一個全新領(lǐng)域,逐漸成為國際通用的標準技術(shù),成為全光網(wǎng)的一個重要組成部分. 本文深入研究了VSR并行光傳輸系統(tǒng),完成了VSR技術(shù)的核心部分--轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)的設計與實現(xiàn),使用現(xiàn)場可編程陣列FPGA(Field Programmable GateArray)來完成轉(zhuǎn)換器電路的設計和功能實現(xiàn).深入研究現(xiàn)有VSR4-1.0和VSR4-3.0兩種并行傳輸標準,在其技術(shù)原理的基礎上,提出新的VSR并行方案,提高了多模光纖帶的信道利用率,充分利用系統(tǒng)總吞吐量大的優(yōu)勢,為將來向更高速率升級提供了依據(jù).根據(jù)萬兆以太網(wǎng)的技術(shù)特點和傳輸要求,提出并設計了用VSR技術(shù)實現(xiàn)局域和廣域萬兆以太網(wǎng)在較短距離上的高速互連的系統(tǒng)方案,成功地將VSR技術(shù)移植到萬兆以太網(wǎng)上,實現(xiàn)低成本、構(gòu)建方便和性能穩(wěn)定的高速短距離傳輸. 本文所有的設計均在Altera Stratix GX系列FPGA的EP1SGX25F1020C7上實現(xiàn),采用Altera的Quartus Ⅱ開發(fā)工具和 Verilog HDL硬件描述語言完成了VSR4-1.0轉(zhuǎn)換器集成電路和萬兆以太網(wǎng)的SERDES的設計和仿真,并給出了各模塊的電路結(jié)構(gòu)和仿真結(jié)果.仿真的結(jié)果表明,所有的設計均能正確的實現(xiàn)各自的功能,完全能夠滿足10Gb/s高速并行傳輸系統(tǒng)的要求.
上傳時間： 2013-07-14
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全數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)具有多速率、多制式、智能性等特點，這極大的提高了通信系統(tǒng)的靈活性和通用性，符合未來通信技術(shù)發(fā)展的方向?！ ”疚膹娜缦聨讉€方面對全數(shù)字調(diào)制解調(diào)器進行了深入系統(tǒng)研究：1，在介紹全數(shù)字調(diào)制解調(diào)器的發(fā)展現(xiàn)狀和研究QPSK通信調(diào)制解調(diào)方式的基礎上，依據(jù)軟件定性仿真分析了QPSK正交調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，設計出了滿足系統(tǒng)要求的實現(xiàn)電路框圖并選定了芯片；2，在完成了基于FPGA芯片實現(xiàn)QPSK調(diào)制解調(diào)的算法方案設計基礎上，利用VHDL語言完成了芯片程序的設計，并對其進行了調(diào)試和功能仿真；3，利用設計出的調(diào)制解調(diào)器與選定的AD、DA、正交調(diào)制解調(diào)芯片，完成了QPSK通信系統(tǒng)的硬件電路的設計并完成了調(diào)制電路的研制；4，完成電路的信息速率大于300Kbps，產(chǎn)生的中頻信號中心頻率70MHz，帶寬500KHz，滿足系統(tǒng)設計要求，由于時間關(guān)系解調(diào)電路仍在調(diào)試中?！ ”疚幕贔PGA實現(xiàn)的QPSK數(shù)字調(diào)制解調(diào)器具有體積小、集成度高和軟件可升級等優(yōu)點，這為設計高集成和高靈活性的通信系統(tǒng)提供了技術(shù)基礎。
上傳時間： 2013-07-08
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