逆變器廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面，數(shù)字控制具有方便實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法、抗干擾性強(qiáng)和產(chǎn)品容易升級(jí)等優(yōu)點(diǎn)，已成為未來(lái)逆變器的發(fā)展趨勢(shì)。使用數(shù)字技術(shù)控制設(shè)計(jì)逆變器，控制器的性能決定了逆變系統(tǒng)系統(tǒng)的性能。然而在很多高頻應(yīng)用的場(chǎng)合，目前常用的控制器的速度往往不能完全達(dá)到要求。與傳統(tǒng)單片機(jī)和DSP芯片相比，F(xiàn)PGA器件具有更高的處理速度。同時(shí)FPGA應(yīng)用在數(shù)字化逆變器設(shè)計(jì)中，還可以大大簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并可實(shí)現(xiàn)多種高速算法，具有較高的性價(jià)比。在逆變器的全數(shù)字化控制領(lǐng)域，F(xiàn)PGA具有很好的應(yīng)用價(jià)值。 論文首先介紹了SPWM基本原理及其控制方式，SPWM的生成方法，并結(jié)合本課題給出了查表法生成SPWM波的一般方法，且以單相全橋逆變器為例進(jìn)行了仿真。分析其的電路特點(diǎn)，建立PWM逆變器的統(tǒng)一電路模型、連續(xù)狀態(tài)空間以及離散狀態(tài)空間模型，在此數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，針對(duì)逆變器研究分析了目前用于逆變器設(shè)計(jì)的各種數(shù)字控制技術(shù)、控制方案，討論了其控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)，相關(guān)控制器設(shè)計(jì)的一般問(wèn)題，最后比較了其優(yōu)缺點(diǎn)，指出其存在的共性問(wèn)題，總結(jié)了使用FPGA設(shè)計(jì)逆變器數(shù)字控制器的優(yōu)勢(shì)。然后以單相電壓型PWM逆變器為控制模型采用新型模數(shù)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制器的方案，給出了純正正弦波逆變器的設(shè)計(jì)方案。 論文詳細(xì)論述了采用模數(shù)混合型FPGA作為主控芯片的高頻逆變器設(shè)計(jì)方法與實(shí)現(xiàn)過(guò)程。系統(tǒng)主控芯片采用Fusion系列AFS600，世界上首個(gè)模數(shù)混合型FPGA。主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：逆變器硬件電路設(shè)計(jì)以及SPWM數(shù)字控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。外圍強(qiáng)電電路的設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于用于前端升壓的高頻變壓器的設(shè)計(jì)以及輸出端LC濾波電感與電容的選取。另外，SPWM“H”字全橋逆變電路中的高懸浮電壓也是設(shè)計(jì)中需要值得注意的重要環(huán)節(jié)。在控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方面，采用FPGA自上而下的設(shè)計(jì)方法，對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了功能劃分，完成了SPWM產(chǎn)生器以及加入死區(qū)補(bǔ)償?shù)腜WM發(fā)生器、和反饋等模塊的設(shè)計(jì)。 論文的結(jié)束部分給出了設(shè)計(jì)結(jié)果，并指出了進(jìn)一步的工作的思路和方向。
標(biāo)簽： 逆變器 數(shù)字控制 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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作為新一代直流輸電技術(shù)，基于電壓源換流器的高壓直流輸電憑借其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)取得了飛速的發(fā)展，并已在新能源發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、電網(wǎng)非同步互聯(lián)、無(wú)源系統(tǒng)供電、無(wú)功補(bǔ)償?shù)葓?chǎng)合得到實(shí)際工程應(yīng)用。在我國(guó)，VSC-HVDC的研究尚處于起步階段。本論文著重開(kāi)展了VSC-HVDC技術(shù)的數(shù)學(xué)建模和控制策略的研究。論文的主要工作和取得的創(chuàng)新性成果如下： 1．建立了系統(tǒng)標(biāo)么值模型，分析了VSC-HVDC的運(yùn)行原理和穩(wěn)態(tài)功率特性。明確了系統(tǒng)主電路參數(shù)對(duì)運(yùn)行特性的影響，在此基礎(chǔ)上提出了一種功率定義下的換流電抗、直流電壓和直流電容以及頻域下的交流濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)方法。 2．設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)差拍控制的VSC-HVDC直接電流離散控制器。針對(duì)控制系統(tǒng)存在的VSC電壓輸出能力限制、PI控制器積分飽和現(xiàn)象和離散采樣時(shí)間延遲問(wèn)題，提出了相應(yīng)的解決方法，推導(dǎo)了其電流內(nèi)環(huán)控制器與功率外環(huán)離散控制器的設(shè)計(jì)原則。 3．推導(dǎo)了換流站網(wǎng)側(cè)與VSC交流側(cè)功率節(jié)點(diǎn)以及換流電抗與損耗電阻上的瞬時(shí)功率方程，在此基礎(chǔ)上提出了一種換流站網(wǎng)側(cè)功率節(jié)點(diǎn)控制并補(bǔ)償換流電抗與損耗電阻消耗二倍頻功率的不平衡控制策略，設(shè)計(jì)了該控制策略下的雙序矢量控制器模型。同時(shí)針對(duì)傳統(tǒng)dq軟件鎖相環(huán)在電壓不平衡時(shí)鎖相速度慢的缺點(diǎn)，提出了一種基于前置相序分解的頻率自適應(yīng)dq鎖相環(huán)，提高了不平衡控制算法的動(dòng)態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)特性。 4．對(duì)VSC閥在交流電網(wǎng)低電壓故障下的過(guò)流現(xiàn)象進(jìn)行分析并提出了一種考慮正負(fù)序分量影響的指令電流限制器，保證了故障限流效果。分析比較了VSC閥電流裕度穿越法和指令電流限制器穿越法的特性，在此基礎(chǔ)上提出一種結(jié)合正負(fù)序指令電流限制器與控制模式切換的交流電網(wǎng)低電壓穿越控制方法，從而解決交流電網(wǎng)低電壓故障時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定與VSC過(guò)流問(wèn)題。 5．在分析現(xiàn)有VSC-HVDC拓?fù)涞幕A(chǔ)上，從降低電力電子器件直接串聯(lián)數(shù)目、器件開(kāi)關(guān)頻率和簡(jiǎn)化主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三個(gè)方面出發(fā)，將傳統(tǒng)直流輸電中常用的變壓器隔離式多模塊結(jié)構(gòu)引入VSC-HVDC系統(tǒng)，并針對(duì)該模塊級(jí)聯(lián)式拓?fù)涮岢鲆环N系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制與模塊獨(dú)立運(yùn)行相結(jié)合的新型控制策略。針對(duì)該拓?fù)湎滤投苏敬嬖诘母髂K直流側(cè)電容電壓均衡問(wèn)題，提出了一種基于有功分量調(diào)節(jié)的直流側(cè)電壓控制方法。
上傳時(shí)間： 2013-06-03
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為了解決現(xiàn)有環(huán)形線圈車檢器在工程應(yīng)用中出現(xiàn)的誤檢問(wèn)題，尤其是對(duì)同一輛大車的多次誤觸發(fā)問(wèn)題，本文深入研究導(dǎo)致誤檢現(xiàn)象的具體原因，并在這基礎(chǔ)上提出了一套軟硬件的解決方法，以減少誤觸發(fā)現(xiàn)象，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確率。 為了方便測(cè)量與調(diào)試，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)PC端軟件。它與實(shí)驗(yàn)室原有的頻率采集工具一塊配合工作，能實(shí)時(shí)而直觀地察看車檢器的工作狀況，從而有利于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與問(wèn)題分析。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，本文總結(jié)了誤檢現(xiàn)象的若干情形，以及導(dǎo)致誤檢問(wèn)題的主要原因。 針對(duì)上述分析的發(fā)現(xiàn)—車檢器采用的單一閾值法不能適應(yīng)復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，本文對(duì)檢測(cè)算法作了改進(jìn)：對(duì)車輛到達(dá)的檢測(cè)，仍采用單一閾值法；對(duì)車輛離開(kāi)的檢測(cè)，則采用平坦性判定法。后者利用了在車輛離開(kāi)時(shí)，線圈頻率從非平坦變?yōu)槠教惯@一特征。它有簡(jiǎn)單、易移植和防誤檢的特點(diǎn)。 為了從應(yīng)用層面解決問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種基于改進(jìn)算法的車檢器。與同類車檢器相比，它除了集成上述車檢算法外，還提供一個(gè)RS-232的測(cè)試端口，按一定的數(shù)據(jù)協(xié)議與PC端的診斷軟件通訊，能夠幫助現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作的開(kāi)展。 本文還利用了新車檢器做了兩組的實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)室環(huán)境與高速公路車輛檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)。第一組驗(yàn)證了改進(jìn)算法的防誤檢性能，并計(jì)算它的檢測(cè)延遲。其中檢測(cè)延遲的計(jì)算，有助于協(xié)調(diào)車輛檢測(cè)系統(tǒng)中線圈、車檢器與攝像頭三者間的工作。第二組驗(yàn)證了新車檢器的檢測(cè)性能，包括識(shí)別和延遲兩方面內(nèi)容。兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果都證實(shí)了改進(jìn)算法的實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽： 環(huán)形 技術(shù)研究 線圈
上傳時(shí)間： 2013-06-16
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隨著國(guó)內(nèi)交流伺服電機(jī)等硬件技術(shù)逐步成熟，高運(yùn)算能力的控制芯片與電機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合，具有高效、節(jié)能和可移植性好等特點(diǎn)，這樣使得交流伺服系統(tǒng)成為現(xiàn)代電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。 本文主要是基于MCU研究和設(shè)計(jì)了交流永磁電機(jī)位置伺服控制系統(tǒng)。針對(duì)三相永磁同步電機(jī)的物理方程，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，在d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立轉(zhuǎn)矩方程，采用Id=0的矢量控制策略，建立一套完整的全數(shù)字交流位置伺服控制系統(tǒng)。 硬件方面，采用的是瑞薩公司專用電機(jī)控制Tiny系列芯片M30262F8作為控制芯片，并由三菱公司的第三代IPM模塊PS21564實(shí)現(xiàn)功率驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)電路，縮小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的可靠性。由交流電流傳感器檢測(cè)三相定子繞組電流；由增量式磁性編碼器檢測(cè)永磁轉(zhuǎn)子位置，并設(shè)計(jì)一種比較快速的轉(zhuǎn)子初始檢測(cè)方法。 軟件方面，采用結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言C和單片機(jī)M16C匯編語(yǔ)言混編，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)初始化、三環(huán)控制、電流跟隨型PWM控制，提高編寫(xiě)代碼的效率，同時(shí)保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制性能；由軟件方式實(shí)現(xiàn)經(jīng)典PID控制和簡(jiǎn)單模糊控制相結(jié)合構(gòu)成“串聯(lián)校正”閉環(huán)控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的快速性和抗干擾能力。此外，本文對(duì)控制策略進(jìn)行了研究，闡述了模糊PID控制策略；還介紹了SPWM、SVPWM和跟隨型PWM調(diào)制。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的伺服控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟動(dòng)，調(diào)速和定位等，并能達(dá)到系統(tǒng)的性能指標(biāo)。
標(biāo)簽： 位置伺服 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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在低功率應(yīng)用領(lǐng)域中，為了降低成本，單級(jí)功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。單級(jí)PFC技術(shù)是把PFC變換器和DC/DC變換器結(jié)合在一起，共用一個(gè)開(kāi)關(guān)管和一套控制電路，同時(shí)提高功率因數(shù)和對(duì)輸出電壓進(jìn)行快速調(diào)節(jié)。本文針對(duì)單級(jí)PFC技術(shù)進(jìn)行了較詳細(xì)的分析。首先研究了基本Boost型單級(jí)PFC變換器，詳細(xì)分析了其工作原理和特性，指出在現(xiàn)有的單級(jí)PFC變換器中，必須解決兩個(gè)問(wèn)題，即如何提高變換器的效率和控制中間儲(chǔ)能電容電壓在450V以下。同時(shí)分析了Boost型單級(jí)PFC變換器的三端和兩端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并討論了兩者之間的聯(lián)系。接著引用了直接功率傳遞原理(DPT)，研究了一種新型的可實(shí)現(xiàn)直接功率傳遞的單級(jí)PFC變換器。詳細(xì)分析了該變換器的工作原理和特性。該變換器在引入直接功率傳遞原理的基礎(chǔ)上，相對(duì)于一般單級(jí)PFC變換器來(lái)說(shuō)，具有更高的效率和良好的功率因數(shù)校正效果。同時(shí)可以將單級(jí)PFC變換器中間儲(chǔ)能電容電壓的值限制在450V以下。最后，本文用仿真分析驗(yàn)證了理論的正確性，證明了這種新型的單級(jí)PFC變換器比一般的單級(jí)PFC變換器性能更優(yōu)越。
標(biāo)簽： ACDC 單級(jí)功率 因數(shù)校正
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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隨著信息技術(shù)的發(fā)展，通信和計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的DC/DC電源變換技術(shù)在電源行業(yè)占有很重要的市場(chǎng)。為了能滿足電源系統(tǒng)良好的性能和可靠性，分布電源系統(tǒng)(DPS)被廣泛應(yīng)用于電信、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。DPS具有模塊化，可靠性和維護(hù)性等優(yōu)點(diǎn)。 本文討論了軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的種類和發(fā)展趨勢(shì)，介紹了三種傳統(tǒng)的軟開(kāi)關(guān)諧振變換器，通過(guò)理論分析和仿真，總結(jié)了三種傳統(tǒng)諧振變換器的優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種新型的LLC串聯(lián)諧振變換器。此變換器可實(shí)現(xiàn)原邊開(kāi)關(guān)管在零電壓條件下開(kāi)通、輸出端的整流管零電流條件下關(guān)斷，因而可實(shí)現(xiàn)極高的轉(zhuǎn)換效率。由于電路充分地利用了變壓器的勵(lì)磁電感和開(kāi)關(guān)管的寄生參數(shù)，可使變換器在寬輸入電壓范圍和全負(fù)載下實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)。此外，利用變壓器漏感和功率MOS管的寄生電容進(jìn)行諧振，可有效地降低輸出整流管的電壓應(yīng)力，提高抗EMI的性能。因此，在相同的設(shè)計(jì)規(guī)格下，LLC諧振變換器可以選取電壓和電流等較低的功率開(kāi)關(guān)管和整流二極管，進(jìn)而減小開(kāi)發(fā)成本。 結(jié)合PSPICE仿真和實(shí)驗(yàn)調(diào)試，論文詳細(xì)介紹了LLC串聯(lián)諧振變換器工作原理，詳細(xì)討論了諧振參數(shù)、輸入電壓和負(fù)載對(duì)變換器性能的影響；根據(jù)參數(shù)設(shè)計(jì)步驟和特性分析，設(shè)計(jì)了LLC串聯(lián)諧振變換器各組成電路；最后設(shè)計(jì)了24V/8A-200KHz的DC/DC電源模塊，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果驗(yàn)證了該拓?fù)湓谌?fù)載下均能實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)，效率高等良好特性。
上傳時(shí)間： 2013-05-20
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隨著信息時(shí)代的到來(lái)，用戶對(duì)數(shù)據(jù)保護(hù)和傳輸可靠性的要求也在不斷提高。由于信道衰落，信號(hào)經(jīng)信道傳輸后，到達(dá)接收端不可避免地會(huì)受到干擾而出現(xiàn)信號(hào)失真。因此需要采用差錯(cuò)控制技術(shù)來(lái)檢測(cè)和糾正由信道失真引起的信息傳輸錯(cuò)誤。RS（Reed—Solomon）碼是差錯(cuò)控制領(lǐng)域中一類重要的線性分組碼，由于它編解碼結(jié)構(gòu)相對(duì)固定，性能強(qiáng)，不但可以糾正隨機(jī)差錯(cuò)，而且對(duì)突發(fā)錯(cuò)誤的糾錯(cuò)能力也很強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用在數(shù)字通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，以滿足對(duì)數(shù)據(jù)傳輸通道可靠性的要求。因此設(shè)計(jì)一款高性能的RS編解碼器不但具有很大的應(yīng)用意義，而且具有相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 本文首先介紹了線形分組碼及其子碼循環(huán)碼、BCH碼的基礎(chǔ)理論知識(shí)，重點(diǎn)介紹了BCH碼的重要分支RS碼的常用編解碼算法。由于其算法在有限域上進(jìn)行，接著介紹了有限域的有關(guān)理論。基于RS碼傳統(tǒng)的單倍結(jié)構(gòu)，本文提出了一種八倍并行編碼及九倍并行解碼方案，并用Verilog HDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。其中編碼器基于傳統(tǒng)的線性反饋移位寄存器除法電路并進(jìn)行八倍并行擴(kuò)展，譯碼器關(guān)鍵方程求解模塊基于修正的歐幾里德算法設(shè)計(jì)了一種便于硬件實(shí)現(xiàn)的脈動(dòng)關(guān)鍵方程求解結(jié)構(gòu)，其他模塊均采用九倍并行實(shí)現(xiàn)。由于進(jìn)行了超前運(yùn)算、流水線及并行處理，使編解碼的數(shù)據(jù)吞吐量大為提高，同時(shí)延時(shí)更小。 本論文設(shè)計(jì)了C++仿真平臺(tái)，并與HDL代碼結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。Verilog HDL代碼經(jīng)過(guò)modelsim仿真驗(yàn)證，并在ALTERA STRATIX3 EP3SL15OF1152C2 FPGA上進(jìn)行綜合驗(yàn)證以及靜態(tài)時(shí)序分析，綜合軟件為QUATURSⅡ V8．0。驗(yàn)證及測(cè)試表明，本設(shè)計(jì)在滿足編解碼基本功能的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高吞吐量和低延時(shí)傳輸，達(dá)到性能指標(biāo)要求。本論文在基于FPGA的RS（255，223）編解碼器的高速并行實(shí)現(xiàn)方面的研究成果，具有通用性、可移植性，有一定的理論及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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數(shù)字高清電視是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的圖像壓縮編碼技術(shù)和數(shù)字傳輸技術(shù)的結(jié)合，是高技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)之一。其中，信道處理系統(tǒng)及其相關(guān)芯片更是集中了數(shù)字信號(hào)處理、前向糾錯(cuò)編解碼等數(shù)字電視傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)，成為設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)整個(gè)數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文以衛(wèi)星數(shù)字電視的信道處理系統(tǒng)為對(duì)象，結(jié)合國(guó)際通行的DVB-S/S2標(biāo)準(zhǔn)，研究了該系統(tǒng)在發(fā)射端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)所涉及到的一系列內(nèi)容。 本文介紹了數(shù)字電視的發(fā)展概況和主要標(biāo)準(zhǔn)，特別是對(duì)我國(guó)衛(wèi)星電視的發(fā)展進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。然后，本文DVB-S/S2信道處理系統(tǒng)的基本原理進(jìn)行了介紹和分析，主要包括RS碼、卷積碼、BCH碼、LDPC碼等的差錯(cuò)編碼的基本原理，以及基帶信號(hào)處理的基本原理。在此基礎(chǔ)上對(duì)兩種系統(tǒng)的傳輸性能和DVB-S2的后向兼容系統(tǒng)分別進(jìn)行了基于Matlab的仿真。最后闡述了基于FPGA的DVB-S調(diào)制器的信道編碼和調(diào)制實(shí)現(xiàn)，按功能對(duì)DVB-S/S2信道編碼過(guò)程進(jìn)行模塊分解，并針對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行工作原理分析、算法分析、HDL描述、時(shí)序仿真及FPGA實(shí)現(xiàn)。DVB-S/S2調(diào)制器的核心是信道編碼和調(diào)制部分，利用FPGA在數(shù)字信號(hào)處理方面的優(yōu)勢(shì)，本文重點(diǎn)對(duì)其中的幾個(gè)關(guān)鍵模塊，包括RS編碼、卷積交織器、卷積編碼、BCH編碼、LDPC編碼等的實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了比較詳細(xì)的分析，并通過(guò)HDL描述和時(shí)序仿真來(lái)驗(yàn)證算法正確性。
標(biāo)簽： DVBSS2 FPGA 調(diào)制器
上傳時(shí)間： 2013-07-10
上傳用戶：gmh1314
高速、高精度已經(jīng)成為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，而位置檢測(cè)環(huán)節(jié)是決定伺服系統(tǒng)高速、高精度性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。光電編碼器作為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中常用的檢測(cè)裝置，根據(jù)結(jié)構(gòu)和原理的不同分為增量式和絕對(duì)式。本文從原理上對(duì)增量式光電編碼器和絕對(duì)式光電編碼器做了深入的分析，通過(guò)對(duì)比它們的特性，得出了絕對(duì)式光電編碼器更適合高速、高精度伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)論。 絕對(duì)式光電編碼器精度高、位數(shù)多的特點(diǎn)決定其通信方式只能采取串行傳輸方式，且由相應(yīng)的通信協(xié)議控制信息的傳輸。本文首先針對(duì)編碼器主要生產(chǎn)廠商日本多摩川公司的絕對(duì)式光電編碼器，深入研究了通信協(xié)議相關(guān)的硬件電路、數(shù)據(jù)幀格式、時(shí)序等。隨后介紹了新興的電子器件FPGA及其開(kāi)發(fā)語(yǔ)言硬件描述語(yǔ)言Verilog HDL，并對(duì)基于FPGA的絕對(duì)式編碼器通信接口電路做了可行性的分析。在此基礎(chǔ)上，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，將整個(gè)接口電路劃分成發(fā)送模塊、接收模塊、序列控制模塊等多個(gè)模塊，各個(gè)模塊采用Verilog語(yǔ)言進(jìn)行描述設(shè)計(jì)編碼器接口電路。最終的設(shè)計(jì)在相關(guān)硬件電路上實(shí)現(xiàn)。最后，通過(guò)在TMS320F2812伺服控制平臺(tái)上編寫(xiě)的硬件驅(qū)動(dòng)程序驗(yàn)證了整個(gè)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)功能，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。
上傳時(shí)間： 2013-07-11
上傳用戶：snowkiss2014
可配置端口電路是FPGA芯片與外圍電路連接關(guān)鍵的樞紐，它有諸多功能：芯片與芯片在數(shù)據(jù)上的傳遞(包括對(duì)輸入信號(hào)的采集和輸出信號(hào)輸出)，電壓之間的轉(zhuǎn)換，對(duì)外圍芯片的驅(qū)動(dòng)，完成對(duì)芯片的測(cè)試功能以及對(duì)芯片電路保護(hù)等。 本文采用了自頂向下和自下向上的設(shè)計(jì)方法，依據(jù)可配置端口電路能實(shí)現(xiàn)的功能和工作原理，運(yùn)用Cadence的設(shè)計(jì)軟件，結(jié)合華潤(rùn)上華0.5μm的工藝庫(kù)，設(shè)計(jì)了一款性能、時(shí)序、功耗在整體上不亞于xilinx4006e[8]的端口電路。主要研究以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： 1.基于端口電路信號(hào)寄存器的采集和輸出方式，本論文設(shè)計(jì)的端口電路可以通過(guò)配置將它設(shè)置成單沿或者雙沿的觸發(fā)方式[7]，并完成了Verilog XL和Hspiee的功能和時(shí)序仿真，且建立時(shí)間小于5ns和保持時(shí)間在0ns左右。和xilinx4006e[8]相比較滿足設(shè)計(jì)的要求。 2.基于TAP Controller的工作原理及它對(duì)16種狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換的控制，對(duì)16種狀態(tài)機(jī)的轉(zhuǎn)換完成了行為級(jí)描述和實(shí)現(xiàn)了捕獲、移位、輸出、更新等主要功能仿真。 3.基于邊界掃描電路是對(duì)觸發(fā)器級(jí)聯(lián)的構(gòu)架這一特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一款邊界掃描電路，并運(yùn)用Verilog XL和Hspiee對(duì)它進(jìn)行了功能和時(shí)序的仿真。達(dá)到對(duì)芯片電路測(cè)試設(shè)計(jì)的要求。 4.對(duì)于端口電路來(lái)講，有時(shí)需要將從CLB中的輸出數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)異或、同或、與以及或的功能，為此本文采用二次函數(shù)輸出的電路結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)以上的功能，并運(yùn)用Verilog XL和Hspiee對(duì)它進(jìn)行了功能和時(shí)序的仿真。滿足設(shè)計(jì)要求。 5.對(duì)于0.5μm的工藝而言，輸入端口的電壓通常是3.3V和5V，為此根據(jù)設(shè)置不同的上、下MOS管尺寸來(lái)調(diào)整電路的中點(diǎn)電壓，將端口電路設(shè)計(jì)成3.3V和5V兼容的電路，通過(guò)仿真性能上已完全達(dá)到這一要求。此外，在輸入端口處加上擴(kuò)散電阻R和電容C組成噪聲濾波電路，這個(gè)電路能有效地抑制加到輸入端上的白噪聲型噪聲電壓[2]。 6.在噪聲和延時(shí)不影響電路正常工作的范圍內(nèi)，具有三態(tài)控制和驅(qū)動(dòng)大負(fù)載的功能。通過(guò)對(duì)管子尺寸的大小設(shè)置和驅(qū)動(dòng)大小的仿真表明：在實(shí)現(xiàn)TTL高電平輸出時(shí)，最大的驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到170mA，而對(duì)應(yīng)的xilinx4006e的TTL高電平最大驅(qū)動(dòng)電流為140mA[8]；同樣，在實(shí)現(xiàn)CMOS高電平最大驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到200mA,而xilinx4006e的CMOS驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到170[8]mA。 7.與xilinx4006e端口電路相比，在延時(shí)和面積以及功耗略大的情況下，本論文研究設(shè)計(jì)的端口電路增加了雙沿觸發(fā)、將輸出數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)二次函數(shù)的輸出方式、通過(guò)添加譯碼器將配置端口的數(shù)目減少的新的功能，且驅(qū)動(dòng)能力更加強(qiáng)大。
上傳時(shí)間： 2013-07-20
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