礦用隔爆饋電開關是煤礦井下配電系統(tǒng)的關鍵設備，作為配電開關，用于含有瓦斯或煤塵等爆炸危險環(huán)境的礦井中，控制和保護低壓供電網(wǎng)絡。其性能好壞直接影響著煤礦井下的生產(chǎn)安全和生產(chǎn)效率，而目前國內(nèi)饋電開關普遍存在集成度低、可靠性差、智能監(jiān)控水平低等缺點。 本課題將嵌入式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)應用到饋電開關中，通過對礦山供電系統(tǒng)工作原理、真空饋電開關工作原理以及基于EasyARM2200(Philips LPC2210為處理器、ARM7為內(nèi)核)嵌入式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的研究，實現(xiàn)了總體網(wǎng)絡拓撲結構的設計和智能饋電開關控制系統(tǒng)硬件電路的設計；通過對嵌入式實時操作系統(tǒng)的移植、嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)和移植以及基于C/S模式下的套接字編程等的研究和分析，完成了監(jiān)控主機與嵌入式系統(tǒng)的通信軟件和保護控制算法的應用程序的編寫，從而實現(xiàn)了礦井地面監(jiān)控主機與井下嵌入式系統(tǒng)饋電開關的快速通信，解決了地面監(jiān)控主機對井下饋電回路及電氣開關的遠程智能監(jiān)控的難題，最終設計出一套集實時保護控制和遠程監(jiān)控功能于一身的智能型饋電開關網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。 實驗結果表明：在嵌入式系統(tǒng)端的通信軟件和監(jiān)控主機端的通信軟件的驅動下，實現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)與監(jiān)控主機的快速遠程通信，通信速度快、可靠性高、可視化效果好，完全滿足了監(jiān)控系統(tǒng)的快速通信要求。 本課題的研究成果為工業(yè)控制領域提供了一個開放式、全分布、可互操作性的通信控制平臺，為提高煤礦井下設備的遠程智能監(jiān)控水平和安全操控系數(shù)提供了新的解決方法，為地面監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)更大規(guī)模、更深層次地對井下電氣設備的集中控制、分散管理奠定了理論和實踐基礎。
標簽： ARM 嵌入式網(wǎng)絡 中的應用 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-25
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雕刻機的數(shù)控系統(tǒng)是三維雕刻機的控制核心，其控制系統(tǒng)的性能直接關系著三維雕刻機的加工質量和加工效率，對雕刻機的性價比有著重要的影響。本論文在對三維雕刻機系統(tǒng)的結構和功能進行分析的基礎上，提出了一個以．ARM微處理器和CPLD器件構建硬件平臺、基于μC/OS-Ⅱ為嵌入式控制系統(tǒng)的解決方案，充分利用ARM微處理器的高速運算能力與CPLD的高速并行運算能力，大大減少了系統(tǒng)的外圍接口器件，有效的降低系統(tǒng)成本。 此方案中選用Philips公司的基于ARM7內(nèi)核的LPC2214處理器作為主控芯片。對于系統(tǒng)的輸入/輸出的邏輯控制通過CPLD來實現(xiàn)，該芯片選用Atlera公司的EPM7128SLC84，作為處理器的外圍器件。同時對整個系統(tǒng)的硬件開發(fā)作了詳細說明：電源、SRAM、FLASH等芯片選型及設計；液晶顯示模塊及鍵盤的應用設計；電機的輸入輸出電路設計等。 軟件部分包括Boot Loader、RTOS、應用程序的設計等。其中，Rot Loader支持系統(tǒng)Boot、程序下載到RAM中執(zhí)行和燒寫到Flash存儲器等功能；RTOS包括操作系統(tǒng)的移植、任務管理、任務間的通信等，應用程序的設計包括設備驅動程序、液晶顯示、鍵盤操作、電機控制等。同時用VB6.0開發(fā)了PC機下載控制界面，并對液晶模塊和電機進行調試。
標簽： ARM 雕刻機 控制系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-06-06
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通過駐極體話筒對音樂聲量進行采集后，把采集的信號進行放大整流濾波，并通過555構成的壓控振蕩器把音樂的聲量信號轉化成變化的振蕩頻率，即通過聲量的大小來產(chǎn)生相應頻率的振蕩信號，再經(jīng)過二進制計數(shù)器對該振蕩輸出的脈沖進行計數(shù)輸出四種不同的狀態(tài)，通過二-四譯碼器對計數(shù)器輸出狀態(tài)進行譯碼產(chǎn)生相應的選通信號控制燈流接口電路 ，接口電路驅動一列信號指示燈,實現(xiàn)燈流速度隨音樂聲量大小而相應變化的效果。
上傳時間： 2013-04-24
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LAMOST(Large Sky Area Multi-Obiect Fiber Spectroscopy Telescope，大天區(qū)面積多目標光纖光譜天文望遠鏡)需要對焦而上的4 000個光纖定位單元進行精確定位，一個光纖定位單元需要兩個步進電機來驅動，即需要對8 000個電機進行驅動控制。如何對這8 000個電機進行有效的控制，是本文主要的研究內(nèi)容。 本義引入EDA(Electronic Design Automation)，技術，以FPGA和CAN總線為硬件載體來進行設計。FPGA相比較于DSP，單片機而言，具有10管腳多，資源豐富，使用靈活等優(yōu)點，可以存片內(nèi)集成多個電機的摔制，這樣對于提高系統(tǒng)的集成度，節(jié)約成本無疑有著很大的幫助。 在電機的控制當中，其失步和過沖會直接影響到系統(tǒng)的精度，所以需要對電機脈沖頻率加以控制，對于在平穩(wěn)狀態(tài)下能正常工作的電機，失步往往發(fā)生在啟動停止等脈沖頻率突然發(fā)生改變的時刻。具體實現(xiàn)方法是通過實驗找出一條理想的加減速曲線，再將曲線離散化，并把離散化后的加減速分頻系數(shù)存儲在FPGA片內(nèi)ROM里而，當電機運行到對應的步數(shù)時，取出分頻系數(shù)來獲取對應的運行頻率。 在LAMOST觀測中，光纖定位單元的零位是個很重要的基準，在每次觀測之前，電機都要回零，理論上電氣零位和機械零位在同一點上，如果電氣檢測到達零位則認為已經(jīng)到達機械零位位置。但是實際中由于裝配等一些原因，可能會出現(xiàn)零位短路和零位斷路的情況。零位斷路是指電機處于機械零位，但是電氣不能檢測到；零位短路是指電機不在機械零位，但是電氣已經(jīng)檢測到處于零位。這兩種情況會造成越界和機械零位一直被擠壓的后果，有可能會損壞光纖定位單元，為了防止這些情況出現(xiàn)，軟件程序中加入了計數(shù)器，從而從有效地保護了光纖定位單元，同時將這些狀況向上反饋，以便維護和檢修。 在本文完成之時，能夠控制驅動336個光纖定位單元的小系統(tǒng)已經(jīng)在北京天文臺興隆觀測站實際投入運行，并于2007年5月28日獲得首條光譜，取得了不錯的效果。
標簽： 步進電機控制 驅動系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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在航空航天，遙感測量，安全防衛(wèi)以及家用影視娛樂等領域，要求能及時保存高清晰度的視頻信號供后期分析、處理、研究和欣賞。因此，研究一套處理速度快，性能可靠，使用方便，符合行業(yè)相關規(guī)范的高清視頻編解碼系統(tǒng)是十分必要的。 本文首先介紹了高清視頻的發(fā)展歷史。并就當前相關領域的發(fā)展闡述了高清視頻編解碼系統(tǒng)的設計思路，提出了可行的系統(tǒng)設計方案。基于H.264的高清視頻編碼系統(tǒng)對處理器的要求非常高，一般的DSP和通用處理器難以達到性能要求。本系統(tǒng)選擇富士通公司最新的專用視頻編解碼芯片MB86H51，實時編解碼分辨率達到1080p的高清視頻。芯片具有壓縮率高，功耗低，體積小等優(yōu)點。系統(tǒng)的控制設備由三塊FPGA芯片和ARM控制器共同完成。FPGA芯片分別負責視頻輸入輸出，碼流輸入輸出和主編解碼芯片的控制。ARM作為上層人機交互的控制器，向系統(tǒng)使用者提供操作界面，并與主控FPGA相連。方案實現(xiàn)了高清視頻的輸入，實時編碼和碼流存儲輸出等功能于一體，能夠編碼1080p的高清視頻并存儲在硬盤中。系統(tǒng)開發(fā)的工作難點在于FPGA的程序設計與調試工作。其次，詳細介紹了FPGA在系統(tǒng)中的功能實現(xiàn)，使用的方法和程序設計。使用VHDL語言編程實現(xiàn)I2C總線接口和接口控制功能，利用stratix系列FPGA內(nèi)置的M4K快速存儲單元實現(xiàn)128K的命令存儲ROM，并對設計元件模塊化，方便今后的功能擴展。編程實現(xiàn)了PIO模式的硬盤讀寫和SDRAM接口控制功能，實現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)存儲功能。利用時序狀態(tài)機編程實現(xiàn)主芯片編解碼控制功能，完成編解碼命令的發(fā)送和狀態(tài)讀取，并對設計思路，調試結果和FPGA資源使用情況進行分析。著重介紹設計中用到的最新芯片及其工作方式，分析設計過程中使用的最新技術和方法。有很強的實用價值。最后，論文對系統(tǒng)就不同的使用情況提出了可供改進的方案，并對與高清視頻相關的關鍵技術作了分析和展望。
標簽： 高清視頻 編解碼 系統(tǒng)控制 模塊設計
上傳時間： 2013-07-26
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感應加熱電源以其環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，逆變控制電路是直接影響感應加熱電源能否安全、高效運行的關鍵因素。目前的感應加熱裝置很多采用模擬電路控制，而模擬控制電路觸點多，焊點多，系統(tǒng)可靠性低，對一些元件的工藝性要求高，電路中控制參數(shù)不容易進行修改，靈活性較差。近年來隨著微處理機的發(fā)展，數(shù)字式控制精確，軟件設計靈活，因而整個控制系統(tǒng)容易實現(xiàn)，在感應加熱領域中運用數(shù)字式控制已是一個發(fā)展方向。 本文在模擬逆變控制系統(tǒng)的基礎上，在可編程邏輯器件(FPGA)上進行了數(shù)字式并聯(lián)逆變控制系統(tǒng)的研究。 首先，本文針對感應加熱并聯(lián)逆變控制的數(shù)字化進行了詳細的研究。在參閱國內(nèi)外相關文獻的基礎上，結合已有模擬并聯(lián)逆變控制電路的工作原理，設計了全數(shù)字鎖相環(huán)、它激轉自激掃頻啟動模塊等逆變控制功能模塊，并對各個模塊進行了相關的數(shù)學分析和功能仿真，結果證明可以達到預定的功能指標和設計要求。 然后，分析了感應加熱電源的整體工作流程，針對模擬控制電路中控制參數(shù)不易進行修改、靈活性較差等問題，設計了數(shù)據(jù)采集、存儲、顯示等功能模塊，有利于系統(tǒng)的調試，參數(shù)修改等實際操作。 最后，以模擬逆變控制策略為基礎，分析了數(shù)字控制器的控制要求和策略。由硬件狀態(tài)機實現(xiàn)數(shù)字控制器的設計，完成對整個逆變控制系統(tǒng)的整體控制操作。通過自上而下的總體設計，將各個部分組合起來，構成一個SOC系統(tǒng)。在FPGA集成軟件中進行了各部分和整體的仿真驗證，結果證明該設計可以完成逆變控制的各項需求和預定的人機交互操作。
標簽： FPGA 感應加熱電源 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-09
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目前見到的許多關于直流電機的測速與控制類文獻中，以研究無刷直流電機較多，采用PID算法，PWM調速的居多。這些文獻所采用的控制器一般都是Motorola公司的MC33035，MICROLlinear公司的ML4425/4428,諸如Infineon的嵌入式單片機C504或采用通用的PWM芯片如SG3524、TL494等。采用這些ASIC芯片，雖然能實現(xiàn)直流電機的無級調速，但還存在一些問題，如無法與計算機直接接口，許多較為復雜的控制算法無法在不增加硬件成本的情況下實現(xiàn)，控制器的人機界面不理想。總的來講，控制器的智能化程度不高，可移植性差。雖然采用PWM芯片來實現(xiàn)電機無級調速的方案成本較低，但當控制器針對不同的應用場合增加多種附加功能時，其靈活性不夠，而且反而增加硬件的成本。還有一些使用PLC控制器或高檔處理器芯片（如DSP器件）的文獻，它們雖然具有較高的控制性能，但由于這些高檔處理器價格過高，需要更多的外圍器件，因此也不具備在通常情況下大規(guī)模使用的條件。 從發(fā)展趨勢上看，總體的研究方向是提出質量更高的算法和調速方案，以及在考慮成本要求的前提下選擇適合這種算法的核心控制器。 在研究方法上，有的采用軟件仿真，從理論作深入的研究；有的通過實踐總結提出一些具有使用價值的實踐方法。其中常見的有PID算法，模糊PID算法，結合神經(jīng)算法的PID算法等；在調速方案上，有采用普通的PWM調速，也有特殊PWM(PWM-ON-PWM)調速以及其它調速方式。另外電機轉速測量方案通常有光電式和磁電式，也有用超聲波測量的方案。 直流電機，尤其是永磁直流無刷直流電機（PM-BLDC），由于其固有的許多特點，在加上我國的稀土資源豐富，被眾多電機專家認為是21世紀的新型換代產(chǎn)品。隨著半導體集成電路，電力電子器件，控制原理和稀土材料工業(yè)的發(fā)展，可以預見這種產(chǎn)品必然會逐步取代傳統(tǒng)結構的交流電動機加變頻調速器的模式，近年來已廣泛應用于家電、汽車、數(shù)控機床、機器人等更多的領域。
上傳時間： 2013-06-25
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·摘要： fuzzyTECH軟件可以用于創(chuàng)建模糊系統(tǒng),然后用神經(jīng)網(wǎng)絡和樣本數(shù)據(jù)對所創(chuàng)建的模糊系統(tǒng)進行訓練,最后可以針對不同的單片機或DSP硬件平臺自動產(chǎn)生相應的程序代碼,直接應用到系統(tǒng)的調試中去.fuzzyTECH很好地解決了在單片機或DSP的有限資源中如何編制高效的應用程序以實現(xiàn)復雜的模糊控制算法的問題.它降低了實現(xiàn)模糊控制算法的難度,也加快了設計模糊控制算法的速度.文章最后給出了用f
標簽： FuzzyTECH 軟件 模糊控制系統(tǒng) 中的應用
上傳時間： 2013-05-25
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隨著經(jīng)濟的發(fā)展，科學技術的進步，永磁電機的研發(fā)和控制技術都有了快速的發(fā)展。永磁電機的發(fā)展也帶來了永磁電機控制器的發(fā)展，電機控制器已經(jīng)由傳統(tǒng)的模擬元件控制器，逐漸轉向數(shù)?；旌峡刂破?、全數(shù)字控制器。基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA——Field Programmable Gate Array)的新一代數(shù)字電機控制技術得到越來越多的關注。現(xiàn)在的FPGA不僅實現(xiàn)了軟件需求和硬件設計的完美集合，還實現(xiàn)了高速與靈活性的完美結合，使其已超越了ASIC器件的性能和規(guī)模。在工業(yè)控制領域，F(xiàn)PGA雖然起步較晚，但是發(fā)展勢頭迅猛。 本文在介紹了傳統(tǒng)無刷直流電機控制技術的基礎上，分析了采用FPGA實現(xiàn)電機控制的優(yōu)點。詳細介紹了使用硬件編程語言，在FPGA中編程實現(xiàn)永磁無刷直流電機速度閉環(huán)控制的各個關鍵環(huán)節(jié)，如：PI調節(jié)器、數(shù)字PWM等等。在實現(xiàn)永磁無刷直流電機速度閉環(huán)控制的同時，將速度檢測環(huán)節(jié)采用FPGA實現(xiàn)，減小了系統(tǒng)硬件開銷。在實現(xiàn)單臺永磁無刷直流電機速度閉環(huán)控制的基礎上，本文在一片F(xiàn)PGA芯片上實現(xiàn)了多臺永磁無刷直流電機的速度閉環(huán)獨立控制系統(tǒng)。介紹了采用FPGA進行多臺電機控制具有獨特的優(yōu)勢，這些優(yōu)勢使得FPGA在實現(xiàn)多臺電機控制時非常方便，具有單片機(MCU)和數(shù)字信號處理器(DSP)無法比擬的優(yōu)點。文中對基于FPGA的單臺和多臺永磁無刷直流電機控制系統(tǒng)分別進行了實驗驗證。 FPGA編程靈活，設計方便，本文在FPGA中實現(xiàn)了各種不同的PWM調制方式。從電路方面詳細分析了采用不同的PWM調制，換相時無刷直流電機母線的反向電流問題。借助FPGA平臺，對各種PWM調制方式進行了實驗，對理論分析進行了驗證。 另外，本文介紹了目前非常流行的一種FPGA圖形化設計方法，即基于XSG(Xilinx System Generator)的FPGA設計。這種設計方法具有圖形化、模塊化的優(yōu)點，大大方便了用戶的FPGA開發(fā)設計。在XSG中建立的仿真系統(tǒng)，區(qū)別于傳統(tǒng)的Simulink仿真，可以直接生成相應的硬件編程語言代碼下載到FPGA中運行。本文借助XSG軟件設計在XSG/Simulink中實現(xiàn)了永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的混合建模算法，并進行了仿真。
標簽： FPGA 永磁電機 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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高精度的信號源是各種測試和實驗過程中不可缺少的工具，在通信、雷達、測量、控制、教學等領域應用十分廣泛。傳統(tǒng)的頻率合成方法設計的信號源在功能、精度、成本等方面均存在缺陷和不足，不能滿足電子技術的發(fā)展要求，直接數(shù)字合成（Direct Digital Synthesis）DDS技術可以提供高性能、高頻高精度的信號源，方便地獲得分辨率高且相位連續(xù)的信號，基于FPGA的DDS技術提供了升級方便并且成本低廉的解決方案。 本文對DDS的基本原理和輸出頻譜特性進行理論分析，總結出雜散分布規(guī)律。同時以DDS的頻譜分析為基礎，給出了幾種改善雜散的方法。本文結合相關文獻資料采用傅立葉變換的方法對相位截斷時DDS雜散信號的頻譜特性進行了研究，得到了雜散分布的規(guī)律性結論，并應用在程序設計程中；DDS技術的實現(xiàn)依賴于高速、高性能的數(shù)字器件，本文將FPGA器件和DDS技術相結合，確定了FPGA器件的整體設計方案，詳細說明了各個模塊的功能和設計方法，并對其關鍵部分進行了優(yōu)化設計，從而實現(xiàn)了波形發(fā)生器數(shù)字電路部分的功能。軟件部分采用模塊設計方法，十分方便調試。為了得到滿足設計要求的模擬波形，本文還設計了幅度調節(jié)、D/A轉換和低通濾波等外圍硬件電路。 實驗結果表明，本文設計的基于DDS技術的多波形信號源基本能夠滿足普通學生實驗室的要求。
標簽： FPGA 算法 數(shù)字頻率合成器
上傳時間： 2013-06-11
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