我國電網無功補償容量不足和配備不合理,特別是可調節的無功容量不足,快速響應的無功調節設備更少。沖擊性負荷更會使得電網無功功率不平衡,將導致系統電壓的巨大波動、善變,嚴重時會導致用電設備的損壞,出現系統電壓崩潰和穩定性被破壞事故。 FC+TCR型靜止無功補償裝置響應速度快,可以動態補償無功功率,提高系統功率因數,抑制系統電壓波動和閃變,因此在電氣化鐵路、電弧爐、軋機等的負荷無功補償上得到廣泛應用。中小用戶由于成本高較少使用,但中小用戶無功補償容量及市場巨大,研制適合中小用戶的FC+TCR型靜止無功補償裝置很有必要。基于此目的,本文研制一臺10kV FC+TCR型靜止無功補償裝置,并以此為研究對象進行設計理論研究工作。 本文根據負荷無功功率的變化情況,計算了靜止無功補償裝置的主電路參數,設計配備了高電位取能觸發板和BOD過電壓保護板。選擇以TMS320F2812為核心的嵌入式控制板為主要部件,設計信號接入電路和晶閘管觸發脈沖形成電路,構成最基本的靜止無功補償控制器。 基于瞬時無功補償理論和不平衡負荷的平衡化原理(Steinmetz原理),建立補償電納計算模型,通過電壓電流瞬時值采樣計算需要補償的瞬時無功功率和電納,根據補償電納通過查表方法求得晶閘管的控制角,并將其應用到靜止無功補償裝置樣機中。仿真結果表明,算法是快速有效和準確的,主電路的參數是合理的,具有實際工程應用價值。
上傳時間: 2013-08-02
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隨著當今科學技術的迅猛發展,數字圖像處理技術正在各個行業得到廣泛的應用,而FPGA技術的不斷成熟改變了通常采用并行計算機或數字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)等作為嵌入式處理器的慣例。可編程邏輯器件(FPGA)憑借其較低的開發成本、較高的并行處理速度、較大的靈活性及其較短的開發周期等特點,在圖像處理系統中有獨特的優勢。 本文提出了一種基于FPGA的圖像采集處理系統解決方案,并選用低成本高性能的Altera公司的CycloneIII系列FPGA EP3C40F324為核心,設計開發了圖像采集處理的軟硬件綜合系統。文章闡述了如何在FPGA中嵌入NiosII軟核處理器并完成圖像采集處理系統功能的設計方案。硬件電路上,系統設計了三塊電路板:FPGA核心處理板、圖像采集卡、圖像顯示卡,其中通過I2C總線對采集卡的工作模式進行配置,在采集模塊控制下,將采集到的圖像數據存儲到SDRAM;根據VGA顯示原理及其時序關系,設計了VGA顯示輸出控制模塊,合成了VGA工作的控制信號,又根據VGA顯示器的工業標準,合成VGA接口的水平和幀同步信號。邏輯硬件上,應用SOPCBuilder工具生成了FPGA內部的邏輯硬件功能模塊,定制了NiosII IP core、CMOS圖像采集模塊、VGA Controller及其I2C總線接口,系統各模塊間通過Avalon總線連接起來。軟件部分,在NiosII內核處理器上實現了彩色圖像顏色空間轉換、二值化、形態學腐蝕處理及其目標定位等算法。實驗結果證明了本文提出的方案及算法的正確性,可行性。
上傳時間: 2013-08-05
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汽車從批量生產到現在已經有100多年的歷史,其中,車輛電子化、電動化取得了驚人的進展,伴隨而來的是汽車用電量的迅速增加。專家預計到2010年電氣方面功率會達到10kW,電流將會增加3倍以上,如不增加電流,最有效的方法是盡量提高汽車電源供電電壓。電壓最好能在人體安全電壓范圍(DC60V)以下,42V是一種解決辦法。采用42V電源,可以直接減小導線尺寸和實現輕量化,從而降低成本。 在新的42V電源系統中,采用42V/14V雙電壓方案,對目前的電氣系統沖擊較小,過渡平緩。本文在綜合國內外相關研究的基礎上,對42V/14V雙電壓電氣系統的技術發展以及現狀進行了較系統的研究。主要研究內容如下: 首先,本文分析了汽車電源升壓的原因,介紹了國內外的現狀。研究探討新型42V電源系統對汽車蓄電池的影響,介紹了混合動力車用蓄電池的特點,比較目前混合動力車用幾種蓄電池的方案。因為42V/14V雙電壓共存,存在多種直流電壓變換器,本文分析了DC/DC變換器的結構和原理,設計了高頻斬波型和二重軟開關兩種DC/DC變換器模塊方案。 其次,介紹了混合動力汽車42V一體化啟動發電機系統裝置的特點,敘述其工作原理和系統組成。提出了一種基于永磁同步電機ISG系統的設計方案。在對永磁同步電機理論研究的基礎上,本文完成了對永磁同步電機起動的實驗和調試。通過對實驗樣機做起動實驗,驗證了本文設計的ISG系統及電機的硬件驅動的可行性。 最后,汽車電源系統升壓會產生更高的瞬態高壓和更強的電磁干擾,本文簡要分析了其產生的原因,闡述了基本的抑制方法。 目前汽車電源系統由14V電源向42V電源發展已經是必然的趨勢。作為過渡階段,對42V/14V雙電壓系統的研究將會是汽車界最近時期的一個重要內容。42V汽車電源系統標準的實施,將對汽車電器和電子設備帶來巨大的沖擊,同時也會給整個汽車界帶來新一輪的電氣技術革命。
上傳時間: 2013-07-23
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多電平逆變器中每個功率器件承受的電壓相對較低,因此可以用低耐壓功率器件實現高壓大容量逆變器,且采用多電平變換技術可以顯著提高逆變器輸出電壓的質量指標。因此,隨著功率器件的不斷發展,采用多電平變換技術將成為實現高壓大容量逆變器的重要途徑和方法。本文選取其中一種極具優勢的多電平拓撲結構一級聯多電平變頻器作為研究對象,完成了其拓撲結構、控制策略及測控系統的設計。 @@ 首先,對多電平變頻器的研究意義,國內外現狀進行了分析,比較了三種成熟拓撲結構的特點,得出了級聯型多電平變頻器的優點,從而將其作為研究對象。對比分析了四種調制策略,確定載波移相二重化的調制方法和恒壓頻比的控制策略,進行數學分析和理論仿真,得出了選擇的正確性及可行性。并指出了級聯單元個數與載波移相角的關系和調制比對輸出電壓的影響;完成了級聯變頻器數學模型的建立和死區效應的分析。 @@ 其次,完成了相關硬件的設計,包括DSP、CPLD、IPM的選型,系統電源的設計、檢測(轉速、電流、電壓、故障)電路的設計、通信電路的設計等。用Labwindows/CVI實現了上位機界面的編寫,實現了開關機、設定轉速、通信配置、電壓電流轉速檢測、電流軟件濾波、諧波分析。編寫了下位機DSP的串口通信、AD轉換、轉速檢測(QEP)以及部分控制程序。 @@ 最后,在實驗臺上完成硬件和軟件的調試,成功的實現了變頻器載波移相SPWM的多電平輸出,并驅動異步電機進行了空載變頻試驗,測控界面能準確的與下位機進行通信,快捷的給定各種控制命令,并能實時的顯示變頻器的輸出頻率、輸出電壓和輸出電流,為實驗調試增加了方便性,提高了工作效率。 @@關鍵詞:級聯多電平逆變器;載波移相;IPM;DSP;Labwindows/CVI;測控界面
上傳時間: 2013-04-24
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近幾十年來,移動通信進入了飛速發展時期,它與人們的日常生活息息相關,已經成為了人們生活中的必需品,目前移動通信正處在由第二代向第三代過渡的階段。調制技術是移動通信中的一項關鍵技術,根據不同的無線信道的特點選擇合適的、高效的調制方式對移動通信系統的性能非常重要。軟件無線電技術的出現對于移動通信的發展起到了很大的推動作用,構建一個通用的、標準的、模塊化的硬件平臺,把以前用硬件實現的無線電功能用軟件來實現,大大地提高了通信系統的靈活性。用軟件無線電技術實現的數字調制靈活性好,可以通過空中下載實現不同的調制方式,從而適應不同的通信體制。 在閱讀了大量數字調制和軟件無線電的國內外文獻的基礎上,本文深入研究了各種數字調制方式的原理以及優缺點,設計了一個軟件無線電平臺以實現相應的數字調制。該平臺以TI公司的DSP芯片TMS320VC5416為核心部分進行信號的處理用于實現數字調制算法,在外圍電路上擴展了ADC、DAC芯片分別構成前向數據采集模塊和后向調制信號處理模塊,同時用CPLD來構成邏輯控制模塊,主要實現地址分配、提供接口控制信號、輸入信息檢索功能、譯碼功能和分頻功能。在軟件設計方面,本設計分為整體邏輯控制和數字調制算法實現兩部分。在整體邏輯控制部分主要是針對CPID模塊進行整體邏輯控制的設計,在數字調制算法部分主要是在DSP模塊實現ASK、FSK、QPSK等數字調制算法的設計。 本軟件無線電平臺具有處理速度快、實時操作性強、存儲大量數據等優點。 關鍵字:軟件無線電;數字調制;DSP;CPLD
上傳時間: 2013-04-24
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心音信號是人體最重要的生理信號之一,包含心臟各個部分如心房、心室、大血管、心血管及各個瓣膜功能狀態的大量生理病理信息。心音信號分析與識別是了解心臟和血管狀態的一種不可缺少的手段。本文針對目前該研究領域中存在的分析方法問題和分類識別技術難點展開了深入的研究,內容涉及心音構成的分析、心音信號特征向量的提取、正常心音信號(NM)和房顫(AF)、主動脈回流(AR)、主動脈狹窄(AS)、二尖瓣回流(MR)4種心臟雜音信號的分類識別。本文的工作內容包括以下5個方面: a)心音信號采集與預處理。本文采用自行研制的帶有錄音機功能的聽診器實現對心音信號的采集。通過對心音信號噪聲分析,選用小波降噪作為心音信號的濾波方法。根據實驗分析,選擇Donoho閾值函數結合多級閾值的方法作為心音信號預處理方案。 b)心音信號時頻分析方法。文中采用5種時頻分析方法分別對心音信號進行了時頻譜特性分析,結果表明:不同的時頻分析方法與待分析心音信號的特性有密切關系,即需要在小的交叉項干擾與高的時頻分辨率之間作綜合的考慮。鑒于此,本文提出了一種自適應錐形核時頻(ATF)分析方法,通過實驗驗證該分布能較好地反映心音信號的時頻結構,其性能優于一般錐形核分布(CKD)以及Choi-Williams分布(CWD)、譜圖(SPEC)等固定核時頻分析方法,從而選擇自應錐形核時頻分析方法進行心音信號分析。 c)心音信號特征向量提取。根據對3M Littmann() Stethoscopes[31]數據庫中標準心音信號的時頻分析結果,提取8組特征數據,通過Fihser降維處理方法提取出了實現分類可視化,且最易于分類的心音信號的2維特征向量,作為心音信號分類的特征向量。 d)心音信號分類方法。根據心音信號特征向量組成的散點圖,研究了支持向量機核函數、多分類支持向量機的選取方法,同時,基于分類的目的 性和可信性,本文提出以分類精度最大為判斷準則的核函數參數與松弛變量的優化方法,建立了心音信號分類的支持向量機模型,選取標準數據庫中NM、AF、AR、AS、MR每類心音信號的80組2維特征向量中每類60組數據作為支持向量機的學習樣本,對余下的每類20組數據進行測試,得到每類的分類精度(Ar)均為100%,同時對臨床上采集的與上述4種同類心臟雜音信號和正常心音信號中每類24個心動周期進行分類實測,分類精度分別為:NM、AF、MR的分類精度均為100%,而AR、AS均為95.83%,驗證了該方法的分類有效性。 e)心音信號分析與識別的軟件系統。本文以MATLAB語言的可視化功能實現了心音信號分析與識別的軟件運行平臺構建,可完成對心音信號的讀取、預處理,繪制時-頻、能量特性的三維圖及兩維等高線圖;同時,利用MATLAB與EXCEL的動態鏈接,實現對心音信號分析數據的存儲以及統計功能;最后,通過對心音信號2維特征向量的分析,實現心音信號的自動識別功能。 本文的研究特色主要體現在心音信號特征向量提取的方法以及多分類支持向量機模型的建立兩方面。 綜上所述,本文從理論與實踐兩方面對心音信號進行了深入的研究,主要是采用自適應錐形核時頻分析方法提取心音信號特征向量,根據心音信號特征向量組成的散點圖,建立心音信號分類的支持向量機模型,并對正常心音信號和4種心臟雜音信號進行了分類研究,取得了較為滿意的分類結果,但由于用于分類的心臟雜音信號種類及數據量尚不足,因此,今后的工作重點是采集更多種類的心臟雜音信號,進一步提高心音信號分類精度,使本文研究成果能最終應用于臨床心臟量化聽診。 關鍵詞:心音信號,小波降噪,非平穩信號,心臟雜音,信號處理,時頻分析,自適應,支持向量機
上傳時間: 2013-04-24
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無刷直流電動機利用電子換相器代替了直流電動機的機械電刷和換向器,不但具有直流電機的調速性能,而且體積小、效率高,在許多領域已得到了廣泛應用。采用無位置傳感器控制技術,不但可以克服有位置傳感器的諸多弊端,而且還進一步拓展了無刷直流電動機的應用領域。近些年來,無位置傳感器無刷直流電動機控制技術成為大家研究的熱點之一。 本課題緊扣研究熱點,以方波無刷直流電動機為控制對象,設計了一套無位置傳感器無刷直流電動機控制系統。該系統采用TMS320LF2407ADSP芯片作為控制核心,運用反電動勢過零點檢測原理和預定位與升頻升壓相結合的啟動方法,實現無位置傳感器無刷直流電動機的控制。為了提高系統的調速性能,控制方法采用了轉速、電流雙閉環控制。 首先,本文研究了無刷直流電動機的基本結構、性能、工作原理及數學模型,利用數學模型在Matlab/Simulink環境中建立無刷直流電動機的仿真模型。接著,給出了系統總體的設計方案,對控制系統設計中的幾個關鍵技術--反電動勢過零點及其相位補償原理、啟動、單神經元PID轉速控制器以及PWM產生電路進行了深入的研究。 然后,根據控制系統總體方案和系統功能要求,進行軟硬件設計。在硬件設計中,主要進行了DSP最小系統、電流和轉子位置檢測電路、IR2130驅動電路等方面電路的設計。在軟件設計中,主要設計出了主程序和A/D中斷程序。其中,主程序包括DSP系統設置、變量初始化、電機正反轉選擇、電機啟動、速度計算及顯示等方面程序;A/D中斷程序包括反電動勢計算、換相時刻計算、電流轉速調節子程序等方面程序。 最后,經實驗結果表明,電機啟動快速、穩定,具有較寬的調速范圍。同時,該系統還具有結構簡單、可靠性高等特點,具有廣泛的應用前景。
上傳時間: 2013-07-08
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永磁同步電機是同步電機的一個重要類型,其轉子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極,與傳統同步電機相比,體積和重量大為減小,而且結構簡單,運行可靠,維護更方便。現代電氣傳動控制的發展趨勢之一是開發新的交流調速與伺服系統。無論在矢量控制還是標量控制中,轉速與位置的閉環控制都需要在電機軸上安裝一個速度傳感器,但是由于速度傳感器的引進不僅增加了成本,降低了系統可靠性,還存在安裝問題,效果并不十分理想。因此高性能無速度傳感器控制成為近年來電機研究的熱點。 本文在系統介紹卡爾曼濾波器的基礎上,將其引入到永磁同步電機無速度傳感器狀態觀測中。由于永磁同步電機是一個強耦合的多階非線性系統,本文采用了工程實際中普遍采用的泰勒展開式截斷的方法,對電機方程線性化處理,將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統,并加入了反映電機系統模型誤差和環境干擾的系統噪聲和測量噪聲模型,形成擴展卡爾曼濾波算法。擴展卡爾曼濾波器將電機轉子位置與轉速作為系統狀態變量進行實時估算,并將所得信息反饋到永磁同步電機控制系統中。通過仿真,與電機實際運行狀態進行比較,證明了擴展卡爾曼濾波具有良好的動態跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對擴展卡爾曼濾波算法在無速度傳感器控制中存在的不足,本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統狀態變量,建立新的完全線性化的系統方程,并且卡爾曼濾波算法中的系統協方差矩陣成為時不變序列,因此可以直接應用線性卡爾曼濾波算法。仿真結果證明,與擴展卡爾曼濾波算法相比,新的算法更加簡單,減輕了繁重的參數調節任務,易于數字化實現,不僅具備擴展卡爾曼濾波算法的優勢,而且在某些性能方面超越了擴展卡爾曼濾波算法。 通過分析得知,由于將系統模型不確定性與測量噪聲體現在系統方程中,因此卡爾曼濾波算法在狀態估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波 算法為理論基礎,以永磁同步電機為對象,以數字信號處理器(DSP)為核心,設計了電機狀態觀測系統的設計方案。整個方案在不增加成本的基礎上,充分利用數字信號處理器(DSP)豐富的資源和強大的運算能力,通過檢測電機相電流,實時估算出電機轉子位置與轉速。本系統可以代替傳統速度傳感器,為電機控制系統提供轉子位置和轉速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統付諸實踐,應用于實際工程中,對卡爾曼濾波算法在永磁同步電機無速度傳感器控制方面的性能進行進一步研究。關鍵詞:永磁同步電機;無速度傳感器;卡爾曼濾波
上傳時間: 2013-04-24
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嵌入式圖像采集系統具有體積小、成本低、穩定性高等優點,在遠程監控、可視電話、計算機視覺、網絡會議等領域應用廣泛。為克服傳統基于單片機的圖像采集系統的種種不足,本文提出了一種新的解決方案,利用高速的ARM9嵌入式微處理器S3C2410A為硬件核心,搭配USB攝像頭,結合Linux構建了一套嵌入式的圖像采集系統。USB攝像頭有著容易購買、性價比高等優點,但長期以來將其直接應用于嵌入式系統卻很困難。隨著ARM微處理器的廣泛應用,嵌入式系統的性能得到了極大的提升。人們逐漸將操作系統引入其中,方便系統的管理和簡化應用程序的開發。Linux是一個免費開源的優秀操作系統,將其移植到嵌入式系統中能夠對系統進行高效地管理、極大地方便應用程序的開發。嵌入式的Linux操作系統繼承了Linux的優良特性,還有著節約資源,實時性強等優點。在本方案中以嵌入式Linux操作系統為基礎,借助其對USB、網絡等的強大支持能力來構建高度靈活的圖像采集系統。通過利用Linux操作系統內建的video4Linux對攝像頭進行編程,實現了將USB攝像頭采集到的視頻數據進行顯示和存為圖片的功能。本文中具體講述了嵌入式的軟硬件平臺的構建,USB攝像頭的驅動開發,圖像采集應用程序的實現等。本文提出的嵌入式圖像采集方案適用于市面上絕大多數流行的USB攝像頭,還能把得到的圖像通過以太網傳輸以實現遠程的監控。這套方案利用應用程序編程接口video4linux所提供的數據結構、應用函數等,實現了在Linux環境下采集USB攝像頭圖像數據的功能,并運用嵌入式的GUI開發工具Qt/Embedded來編寫最終的應用程序實現了美觀的用戶界面。充分運用Linux操作系統和其工具的強大功能來實現圖像采集, 對基于Linux內核的后續圖像應用開發具有實用意義。本系統完全基于開放的平臺和模塊化的實現方法,具有良好的可移植性,可方便地進行各種擴展。這種方案所實現的圖像采集系統成本低,靈活性高,性能好,是一種優良的解決方案。本文詳細介紹了這種基于Linux系統和S3C2410A平臺的嵌入式圖像采集系統。關鍵詞:嵌入式,ARM,USB,圖像采集,Linux
上傳時間: 2013-06-05
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隨著科學技術的發展,汽車結構不斷完善,人們對汽車的性能更加關注。汽車本身是一個復雜的系統,在使用過程中,隨著行駛里程的增加和使用時間的延續,汽車技術狀況可能不斷惡化,需要定期進行檢測。汽車底盤測功機是一種不解體檢驗汽車性能的檢測設備,采用現代電測和計算機技術,模擬汽車在各種路面行駛阻力,使汽車的道路試驗項目移至室內進行,減少室外環境變化對測試的影響,能夠很好的改善試驗人員的試驗環境和提高測試精度。 本文首先介紹了汽車底盤測功機的發展歷史和研究現狀,闡明了研究汽車底盤測功機測控系統的目的和意義,給出了汽車底盤測功機的結構和工作原理,在詳細分析汽車道路上和底盤測功機上運行受力情況的基礎上,建立了測功機電模擬模型。采用電模擬阻力加載裝置,不僅省去了繁瑣的慣性飛輪裝置,簡化了底盤測功機的結構,而且實現了慣性阻力的無級模擬。在系統硬件上,設計了轉速轉矩信號的采集電路和前端信號處理電路,提高了采集數據的準確性,保證系統的精度,并給出了勵磁控制電路的設計與實現。在通訊上,設計CAN和USB互相轉化的接口電路,不僅實現上下位機之間的通訊,而且還突破了傳統底盤測功機上下位機通訊速率慢的瓶頸。在控制策略上,采用積分分離PID算法,實現轉速、勵磁電流和轉矩、勵磁電流的兩個雙閉環控制器,滿足了汽車底盤測功機不同運行狀況的需求。在軟件上,采用模塊化編程的思想,從而增強了程序的可移植性和靈活性。最后,構建了實驗平臺,對系統進行了實驗研究,實驗結果表明:系統能滿足汽車性能測試的要求。
上傳時間: 2013-06-12
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