自上個世紀九十年代以來,我國著名學者、現中國科學院院士、清華大學陳難先教授等人使用無窮級數的Mobius反演公式解決了一系列重要的應用物理中的逆問題,例如費米體系逆問題、信號處理等,開創了應用、推廣數論中的Mobius變換解決物理學中各種逆問題的巧妙方法,其工作在1990年得到了世界著名的《NATURE》雜志的整版專評與高度評價。華僑大學蘇武潯、張渭濱教授等則把Mobius變換的方法應用于幾種常用波形(包括周期矩形脈沖,奇偶對稱方波和三角波等)的傅立葉級數的逆變換運算,得到正、余弦函數及一般周期信號的各種常用波形的信號展開;并求得了與各種常用波形信號函數族相正交的函數族,以用于各展開系數的計算與信息的解調;而后把它們應用到通信系統中,提出了一種新的通信系統,即新型Chen-Mobius通信系統。 在新型通信系統中,把這種正交函數族應用于系統的相干調制解調中,取代傳統通信系統中調制解調所采用的三角正交函數族。正是這種正交函數族使得通信系統的傳輸性能大大提高,保密性加強,而且正交函數族產生很方便。 本文從軟件仿真和硬件實現兩個方面對Chen-Mobius通信系統進行了驗證。首先,利用MATLAB軟件構建Chen-Mobius數字通信系統,通過計算機編程,對Chen-Mobius單路、四路和八路的數字通信系統進行仿真分析,對該系統在不同信噪比情況下的錯誤概率進行了計算,并繪出了信噪比-錯誤概率曲線;其次,在QuartusⅡ軟件平臺上,利用VHDL語言文本輸入和原理圖輸入的方法構建Chen-Mobius數字通信系統,對該系統進行了仿真,包括設計綜合、引腳分配、仿真驗證、時序分析等;再次,在QuartusⅡ軟件仿真的基礎上,在Altera公司的Stratix GX芯片上,實現了硬件的編程和下載,從而完成了Chen-Mobius數字通信系統的FPGA實現;最后,從MATLAB軟件仿真和硬件實現的結果出發,通過分析系統的性能,簡單展望了Chen-Mobius數字通信系統的應用前景。 本文通過軟件仿真得到了Chen-Mobius數字通信系統的信噪比-錯誤概率曲線,從理論上驗證了該系統的強的抗干擾能力;利用FPGA完成了系統的硬件實現,從實際上驗證了該系統的可實現性。從兩方面都可以說明,Chen-Mobius通信系統雖然只是一個新的起點,但它卻預示著光明的應用前景。
標簽: ChenMobius MATLAB FPGA 數字通信系統
上傳時間: 2013-05-19
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逆變器在自動控制系統、電機交流調速、電力變換以及電力系統控制中都起著重要的作用;各系統對逆變器的性能需求也越來越高。PWM控制多重逆變器正是基于這些需求,實現可變頻、調壓、調相、低諧波、高穩定性的解決方案。 PWM控制逆變器通過對每個脈沖寬度進行控制,以達到控制輸出電壓和改善輸出波形的目的;多重逆變器則是把幾個矩形波逆變器的輸出組合起來起來形成階梯波,從而消除諧波;PWM控制多重逆變器綜合上述兩種技術的特點,非常適合于應用在對諧波、電壓輸出及穩定性要求比較高的場合。電力半導體技術和集成電路技術的快速發展,使得多重逆變器的控制、實現成為可能。 本文首先分析風力發電系統對逆變器的要求,從多重逆變器理論和PWM逆變器理論出發,提出同步式PWM控制電壓型串聯多重逆變器系統解決方案。本方案也可以應用在逆變電源、交流電機調速及電力變換領域中。 文中建立了一個多重逆變器的PWM控制算法模型。該算法可完成頻率、相位、幅值可調的多重逆變器的PWM控制,且能完成逆變器故障運行下的保護與告警。并在MATLAB/SIMULINK環境下對算法模型進行仿真與分析。 在比較了現有PWM發生解決方案的基礎上,本文提出了一個基于FPGA(可編程邏輯陣列)的多重逆變器PWM控制系統實現方案。并給出一個主要由FPGA、ADC/DAC、驅動與保護電路、逆變器主回路及其他外圍電路構成的多重逆變器系統解決方案。實驗結果表明,此方案系統結構簡單、可行,很好完成上述多重逆變器的PWM控制算法。
上傳時間: 2013-06-28
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隨著通信技術和計算機技術的發展,多媒體的應用與服務越來越廣泛,視頻壓縮編碼技術也隨之成為非常重要的研究領域。運動估計是視頻壓縮編碼中的一項關鍵技術。由于視頻編碼系統的復雜性主要取決于運動估計算法,因此如何找到一種可靠、快速、性能優良的運動估計算法一直是視頻壓縮編碼的研究熱點。運動估計在視頻編碼器中承擔的運算量最大、控制最為復雜,由于對視頻編碼的實時性要求,因此運動估計模塊一般都采用硬件來設計。 本文的目的是在FPGA芯片上設計實現一種更優的易于硬件實現的塊匹配運動估計算法——二步搜索算法。全文首先討論了塊匹配運動估計理論及其主要技術指標,介紹了運動估計技術在MPEG-4中的應用,然后在對典型的運動估計算法進行分析比較的基礎上討論了一種性能和硬件實現難易度綜合指數較高的二步搜索算法。本文對已有的用于全搜索算法實現的VLSI結構進行了改進,設計了符合二步搜索算法要求的FPGA實現結構,并在對其理論分析之后,對實現該算法的運動估計模塊進行了功能模塊的劃分,并運用VerilogHDL硬件描述語言、ISE及Modelsim開發工具在Spartan-IIEXC2S300eFPGA芯片上完成了對各功能模塊的設計、實現與時序仿真。最后,對整個運動估計模塊進行了仿真測試,給出了其在FPGA上搭建實現后的時序仿真波形圖與占用硬件資源情況,通過對時序仿真結果可知本文設計的各功能模塊工作正常,并且能夠協同工作,整個運動估計模塊能夠正確的實現二步搜索運動估計算法,并輸出正確的運動估計結果;通過對占用硬件資源及時鐘頻率情況的分析驗證了本文設計的二步搜索運動估計算法的FPGA實現結構具備先進性和實時可實現性。
上傳時間: 2013-05-27
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隨著變頻調速技術的快速發展,基于變頻調速的恒壓供水系統越來越多的應用到了小區供水中。與恒速供水系統相比,變頻調速恒壓供水系統取得了較好的節能效果,但是由于其壓力設定值一般是按系統最大能量需求時設定的,并且該設定值一旦設定后不能依據系統的能量需求自動做實時調整,使系統在大部分時間內供給的能量大于需求的能量。因此,該供水方式并沒有把變頻調速的節能潛力全部發揮出來。本文針對變頻調速恒壓供水系統這一不足,提出了變頻調速實時恒壓供水方式,它能依據系統的能量需求實時的調整壓力設定值,能更好的發揮變頻調速的節能潛力。 本文首先依據泵理論和水動力學對供水系統進行了深入的分析和研究,詳細探討了供水系統的節能原理,從而為后續章節中控制策略的選擇奠定了基礎。 然后針對供水系統的精確數學模型難以建立的問題,本文采用了專家系統。該專家系統能依據用戶能量需求的不同,實時給出泵出口的壓力設定值;在此基礎上通過模糊-PID控制使供水系統迅速進入穩定狀態,同時使系統具有快速性、穩定性和良好的魯棒性。通過MATLAB仿真工具對整個控制系統進行了仿真,仿真結果表明該控制系統與常規PID控制相比具有更好的控制品質。 最后以ARM7LPC-2129為硬件基礎,實現了以上各個部分的功能。另外還采用VB開發了上位機監控界面;開發了基于ARM的CAN接口,為供水系統的網絡化提供技術支持;使用ARM7LPC-2129的通用輸入輸出口,實現了供水系統中電機的組合運行或單機啟停控制;泵運行狀態和火災顯示等輔助功能的實現。
上傳時間: 2013-04-24
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多普勒計程儀是根據聲波在水中的多普勒效應原理而制成的一種精密測速和計算航程的儀器,它是船用導航設備的重要組成之一。針對于多普勒計程儀的核心問題——頻率估計,本文提出了一種基于FPGA實現的多普勒測頻方案,它具有抗干擾能力強、運算速度快等特點。本論文主要是圍繞系統的測頻方案的設計與實現展開的。 本文主要研究工作包括:設計和調試基于FPGA的多普勒測頻系統的硬件電路;通過對測頻算法的研究,采用VHDL語言設計和實現系統的測頻算法和其它接口控制程序,并通過軟件仿真,測試設計的正確性。 測頻系統的硬件電路設計是本論文工作的主要部分之一,也是基于FPGA的多普勒測頻系統的核心部分。整個系統以FPGA作為主處理器,完成系統中所有的數字信號處理和外圍接口控制,同時,基于FPGA豐富的片內可編程邏輯資源和外部I/O資源,系統還擴展了豐富的通信接口(UART、USB和以太網接口)和顯示電路(LCD和LED),使系統便于與PC機進行數據交換和控制。 系統的軟件實現是本文工作的另一重要部分。本文通過對測頻算法的研究,完成了基于VHDL實現的過零檢測法和FFT算法,同時也實現了對接收機信號的自動增益控制、信號采集和與計算機的通信功能等。
上傳時間: 2013-04-24
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軟件開發環境:ISE 7.1i 硬件開發環境:紅色颶風II代-Xilinx版 1. 本實例用于控制開發板上面的SDRAM完成讀寫功能; 先向SDRAM里面寫數據,然后再將數據讀出來做比較,如果不匹配就通過LED變亮顯示出來,如果一致,LED就不亮。 2. part1目錄是使用Modelsim仿真的工程; 3. part2目錄是在開發版上面驗證的工程; 2.1. part1_32目錄是4m32SDRAM的仿真工程; 2.2. part1_16目錄是4m16SDRAM的仿真工程; \model文件夾里面是仿真模型; \rtl文件夾里面是源文件; \sim文件夾里面是仿真工程; \test_bench文件夾里面是測試文件; \wave文件夾里面是仿真波形。 3.1. 工程在\project文件夾里面; 3.2. 源文件和管腳分配在\rtl文件夾里面; 3.3. 下載文件在\download文件夾里面,.mcs為PROM模式下載文件,.bit為JTAG調試下載文件。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著人們對無線通信需求和質量的要求越來越高,無線通信設備的研發也變得越來越復雜,系統測試在整個設備研發過程中所占的比重也越來越大。為了能夠盡快縮短研發周期,測試人員需要在實驗室模擬出無線信道的各種傳播特性,以便對所設計的系統進行調試與測試。無線信道仿真器是進行無線通信系統硬件調試與測試不可或缺的儀器之一。 本文設計的無線信道仿真器是以Clarke信道模型為參考,采用基于Jakes模型的改進算法,使用Altera公司的StratixⅡ EP2S180模擬實現了頻率選擇性衰落信道。信道仿真器實現了四根天線數據的上行接收,每根天線由八條可分辨路徑,每條可分辨路徑由64個反射體構成,每根天線可分辨路徑和反射體的數目可以獨立配置。通過對每個反射體初始角度和初始相位的設置,并且保證反射體的角度和相位是均勻分布的隨機數,可以使得同一條路徑不同反射體之間的非相關特性,得到的多徑傳播信道是一個離散的廣義平穩非相關散射模型(WSSUS)。無線信道仿真器模擬了上行數據傳輸環境,上行數據由后臺產生后儲存在單板上的SDRAM中。啟動測試之后,上行數據在CPU的控制下通過信道仿真器,然后送達基帶處理板解調,最后測試數據的誤碼率和誤塊率,從而分析基站的上行接收性能。 首先,本文研究了3GPP TS 25.141協議中對通信設備測試的要求和無線信道自身的特點,完成了對無線信道仿真器系統設計方案的吸收和修改。 其次,針對FPGA內部資源結構,研究了信道仿真器FPGA實現過程中的困難和資源的消耗,進行了模塊劃分。主要完成了時延模塊、瑞利衰落模塊、背板接口模塊等的RTL級代碼的開發、仿真、綜合和板上調試;完成了FPGA和后臺軟件的聯合調試;完成了兩天線到四天線的改版工作,使FPGA內部的工作頻率翻了一倍,大幅降低了FPGA資源的消耗。 最后,在完成無線信道仿真器的硬件設計之后,對無線信道仿真器的測試根據3GPP TS 25.141 V6.13.0協議中的要求進行,即在數據誤塊率(BLER)一定的情況下,對不同信道傳播環境和不同傳輸業務下的信噪比(Eb/No)進行測試,單天線和多天線的測試結果符合協議中規定的信噪比(Eb/No)的要求。
上傳時間: 2013-04-24
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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,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模使用的條件。 從發展趨勢上看,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的發展,可以預見這種產品必然會逐步取代傳統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、數控機床、機器人等更多的領域。
上傳時間: 2013-06-25
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·內容簡介本書從MATLAB仿真角度系統地介紹了PID控制的基本理論、基本方法和應用技術,是作者多年來從事控制系統教學和科研工作的結晶,同時融入了國內外同行近年來所取得的新成果。 全書共分10章,包括連續系統和離散系統的PID控制;常用數字PID控制;專家PID和模糊PID控制;神經PID控制;遺傳算法PID控制;多變量解耦PID控制;幾種先進的PID控制;灰色PID控制;伺服系統PID控制;PID
上傳時間: 2013-06-18
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·摘要: 采用DSP處理器實現永磁同步電機變頻調速系統.該系統由主電路、控制和輔助電路構成.主電路中逆變器采用IGBT功率模塊.控制電路以TMS320F240芯片為核心,將系統控制、通訊、顯示與保護,系統參數、故障等信息保存在芯片存貯器中.輔助電路由輔助開關電源、驅動及電流電壓檢測電路組成.系統初始化后進入由鍵盤、顯示、SCI、故障處理等模塊組成的后臺程序.而前臺程序主要進行內外兩環的數
上傳時間: 2013-04-24
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