隨著生活水平的提高，人們?cè)絹碓疥P(guān)注自己的身體健康，血壓是反映人體生理狀況的最重要指標(biāo)之一，正常的血壓是保證身體健康的重要條件。 另外血壓也是重癥病人監(jiān)護(hù)的重要指標(biāo)，準(zhǔn)確、及時(shí)地監(jiān)測(cè)血壓，對(duì)于了解病情、診斷疾病和保障危重病人安全都極為重要。因此，研制高性能的血壓監(jiān)控系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 針對(duì)以上所述，本文提出了一種采用遠(yuǎn)程血壓監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案，它融合計(jì)算機(jī)技術(shù)、測(cè)控技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)為一體，使電子血壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。本系統(tǒng)將采集到的血壓信息經(jīng)處理后顯示到液晶屏上，同時(shí)將此信息以TCP/IP的方式發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，這就是本設(shè)計(jì)的目的所在。 本論文在開始介紹了人體生理信號(hào)的特點(diǎn)及其測(cè)量條件之后，詳細(xì)研究分析了血壓測(cè)量原理以及舒張壓和收縮壓的判別。論文的重點(diǎn)放在系統(tǒng)硬件和軟件兩個(gè)方面的設(shè)計(jì)。在硬件方面，以ARM Cortex-M3內(nèi)核的處理器LM3S8962作為控制器（內(nèi)部集成有A/D轉(zhuǎn)換器和以太網(wǎng)控制器等），使得硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡單化。整個(gè)硬件系統(tǒng)電路由六部分構(gòu)成：處理器LM3S8962最小系統(tǒng)電路；電源模塊：JTAG接口電路：血壓檢測(cè)模塊；液晶顯示模塊；網(wǎng)絡(luò)接口。其中，血壓檢測(cè)模塊是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分和難點(diǎn)部分，它主要是將袖壓的直流部分和交流部分分離出來送到A/D轉(zhuǎn)換器。軟件方面，這個(gè)部分是第四章的系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，首先把實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ移植到處理器LM3S8962上，然后講解了應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)（由三個(gè)部分組成），分別是A/D轉(zhuǎn)換處理程序設(shè)計(jì)、液晶顯示程序設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)通訊程序設(shè)計(jì)。論文的最后對(duì)系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試做了簡單的介紹以及全文的總結(jié)。 關(guān)鍵詞：TCP/IP 示波法 舒張壓 收縮壓 μc/OS-Ⅱ
標(biāo)簽： 遠(yuǎn)程 血壓監(jiān)控系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-17
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隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，受其影響的儀器行業(yè)也發(fā)生了巨大的變革，即儀器的手動(dòng)操作使用改為計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)測(cè)試。隨著自動(dòng)測(cè)試技術(shù)和程控儀器的發(fā)展，除了要求物理硬件接口標(biāo)準(zhǔn)化外，也要求軟件控制標(biāo)準(zhǔn)化。 硬件方面，從20世紀(jì)50代自動(dòng)測(cè)試概念建立起，經(jīng)過初期專用接口、半專用接口到20世紀(jì)80年代中期才普及推廣開放式標(biāo)準(zhǔn)接口總線，如RS232串行通信接口總線、GPIB通用接口總線、PXI計(jì)算機(jī)外圍儀器系統(tǒng)總線、VXI塊式儀器系統(tǒng)總線等。 軟件方面，1987年6月頒布的IEEE488．2（程控儀器消息交換協(xié)議）標(biāo)準(zhǔn)首先解決了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面的問題，但仍將大量的器件語義留給設(shè)計(jì)者自由定義。1990年4月，國際上九家儀器公司在IEEE488．2基礎(chǔ)上提出了SCPI（Standard Commands for Programmable Instruments程控儀器標(biāo)準(zhǔn)命令），才使程控儀器器件數(shù)據(jù)和命令得到標(biāo)準(zhǔn)化。SCPI的總目標(biāo)是縮短自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)程序開發(fā)時(shí)間，保護(hù)儀器制造者和使用者雙方的硬、軟件投資，為儀器控制和數(shù)據(jù)利用提供廣泛兼容的編碼環(huán)境。 儀器接收到SCPI消息后進(jìn)行響應(yīng)：接收字符串消息、詞法分析、語法分析、中間代碼生成、優(yōu)化和目標(biāo)代碼生成，語法分析模塊的性能直接影響到程控執(zhí)行效率。為了進(jìn)一步簡化儀器內(nèi)語法分析模塊、提高程控執(zhí)行效率，本課題提出了在接口電路中加入解析模塊的思想，可將控制器發(fā)送到儀器的SCPI消息即復(fù)雜的ASCII碼字符串轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚亩M(jìn)制代碼。采用此解析模塊將大大簡化儀器設(shè)計(jì)者的軟件工作，既能實(shí)現(xiàn)儀器語言標(biāo)準(zhǔn)化又能提高儀器對(duì)遠(yuǎn)程 控制的響應(yīng)速度，這在研究實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的自制儀器時(shí)將是很有用的。 儀器接口有很多種，本課題主要討論了RS232和GPIB兩種接口。本設(shè)計(jì)中儀器接口板是獨(dú)立于儀器的，與儀器單獨(dú)使用微處理器，若要與儀器連接實(shí)現(xiàn)通信只需在兩微處理器之間進(jìn)行通信即可，這樣做的目的是：一方面可以不影響儀器的設(shè)計(jì)和操作，一方面可以實(shí)現(xiàn)接口板的通用性和儀器的可換性。針對(duì)于RS232接口為一簡單接口，我先將工作重心放在軟件設(shè)計(jì)上，主要考慮怎樣把復(fù)雜的ASCII碼字符串解析為簡單的二進(jìn)制代碼。針對(duì)于GPIB接口，軟件設(shè)計(jì)的主要部分已完成，再把工作重心放在硬件設(shè)計(jì)上，采用性價(jià)比更高的CPID實(shí)現(xiàn)GPIB接口芯片NAT9914。為了觀察解析結(jié)果還加入了LCD顯示。本設(shè)計(jì)在開發(fā)通用的、低價(jià)的儀器接口板方面做了一個(gè)有益的嘗試，為進(jìn)一步的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)研究打下了基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：儀器；SCPI；RS232接口；GPIB接口；CPLD
標(biāo)簽： SCPI 儀器接口 模塊設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著技術(shù)的發(fā)展，基于PLC的控制系統(tǒng)呈現(xiàn)綜合化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢(shì)。為了適應(yīng)當(dāng)今PLC課程教學(xué)的需要，我們應(yīng)提供具有現(xiàn)場(chǎng)控制對(duì)象的控制層、監(jiān)控管理層、遠(yuǎn)程監(jiān)控層三層結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)，并將組態(tài)軟件技術(shù)、先進(jìn)的數(shù)據(jù)交互技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)集成在控制系統(tǒng)中，構(gòu)建現(xiàn)代大綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，以培養(yǎng)全面的高素質(zhì)的綜合性人才。 本文提出了一種多功能、大綜合的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的方案和技術(shù)實(shí)現(xiàn)。本課題由市場(chǎng)占有率高的西門子PLC及其通信網(wǎng)絡(luò)模塊組成，采用具有很高的性價(jià)比的系統(tǒng)集成技術(shù)，構(gòu)成了覆蓋面較大的全集成的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，可提供PPI網(wǎng)絡(luò)、PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)形式的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；采用多種工業(yè)組態(tài)軟件如Wincc、組態(tài)王和MCGS，構(gòu)成了豐富的上位監(jiān)控模式；通過OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)PROFIBuS-DP網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合單片機(jī)技術(shù)、CPLD技術(shù)，設(shè)計(jì)了可自定義I/O口的多路模擬采集卡，擴(kuò)展了PLC的信息控制功能；采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將PLC技術(shù)與變頻器、步進(jìn)電機(jī)控制相結(jié)合，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的PLC對(duì)象TM2和機(jī)械手設(shè)備進(jìn)行二次開發(fā)，構(gòu)成相關(guān)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，模擬生產(chǎn)線的控制，展示PLC的運(yùn)動(dòng)控制功能；將PLC技術(shù)與無線控制技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)PLC的無線遙控功能；完成了三菱Q系列PLC與PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了不同品牌的PLC網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。在此基礎(chǔ)上，還開發(fā)了多個(gè)實(shí)驗(yàn)程序，展示其豐富的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架和綜合的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健?系統(tǒng)調(diào)試和實(shí)驗(yàn)效果表明，該系統(tǒng)接近當(dāng)今工業(yè)技術(shù)實(shí)踐，可為學(xué)生的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及PLC技術(shù)研究提供先進(jìn)的集多種技術(shù)于一體的大綜合設(shè) 計(jì)性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。關(guān)鍵詞：PLC；業(yè)網(wǎng)絡(luò)；OPC
標(biāo)簽： PLC 西門子 實(shí)驗(yàn)室
上傳時(shí)間： 2013-05-22
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，高壓換流設(shè)備在工業(yè)應(yīng)用中日益廣泛。其核心元件晶閘管（SCR）的電壓與電流越來越高（已達(dá)到10KV/10KA以上），應(yīng)用場(chǎng)合要求也越來越高。在國際上，晶閘管的光控技術(shù)發(fā)展日益成熟。根據(jù)對(duì)國內(nèi)晶閘管技術(shù)發(fā)展前景和需求的展望，本文采用自供電驅(qū)動(dòng)技術(shù)與光控技術(shù)相結(jié)合，研發(fā)光控自供電晶閘管驅(qū)動(dòng)控制板，然后與晶閘管本體相結(jié)合即形成光控晶閘管工程化實(shí)現(xiàn)模型，其可作為光控晶閘管的替代技術(shù)。 在工程應(yīng)用中，光控晶閘管的典型應(yīng)用場(chǎng)合為四象限高壓變頻器和國家大型直流輸變電系統(tǒng)等。隨著國家節(jié)能工程的實(shí)施，高壓變頻器的應(yīng)用范圍越來越廣泛，已成為工業(yè)節(jié)能中的重要環(huán)節(jié)。高壓直流換流系統(tǒng)難度大，技術(shù)復(fù)雜，要求高，本論文研究的光控晶閘管替代技術(shù)只作為其儲(chǔ)備技術(shù)之一。本論文以電流源型高壓變頻器作為該光控晶閘管替代技術(shù)的應(yīng)用背景重點(diǎn)闡述。 電流源型高壓變頻器為了提高單機(jī)容量，通常是數(shù)個(gè)SCR串聯(lián)使用。隨著系統(tǒng)容量越來越大，裝置對(duì)高壓開關(guān)器件的要求也越來越高。如果一組串聯(lián)SCR中某一個(gè)SCR該導(dǎo)通時(shí)沒有導(dǎo)通，那么加在該組SCR上的電壓都將加到該SCR上形成過電壓，造成該器件的擊穿損壞，甚至于一組串聯(lián)SCR都被燒壞。為了克服上述問題，保證高壓變頻器中串聯(lián)晶閘管能夠安全可靠的工作，提高系統(tǒng)可靠性，有必要為晶閘管配備后備驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本文提出了給SCR驅(qū)動(dòng)電路增設(shè)自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)——SPDS （Self—Powered Drive System）的解決辦法。SPDS基本功能是通過高位取能電路利用RC緩沖電路中的能量為監(jiān)測(cè)電路和后備觸發(fā)電路提供正常工作所需要的能量。它的優(yōu)點(diǎn)是由于緩沖電路與晶閘管同電位，自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要求的電壓隔離水平可以從幾千伏降低到幾百伏，節(jié)省了高壓隔離變壓器，節(jié)省了成本和體積，提高了系統(tǒng)可靠性。國外對(duì)相關(guān)內(nèi)容已經(jīng)有了深入研究，并將其應(yīng)用在高壓變頻器產(chǎn)品中。在國內(nèi)，目前還沒有查到相關(guān)文獻(xiàn)。本文為基于晶閘管的電流源型高壓變頻器設(shè)計(jì)了一種高壓晶閘管自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，為自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的推廣應(yīng)用和其他高壓開關(guān)器件自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研制提供了參考。 本文詳細(xì)介紹了串聯(lián)高壓晶閘管驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求和RC緩沖電路的工作特 點(diǎn)，進(jìn)而提出了SPDS的工作原理和具體實(shí)現(xiàn)方式，闡述了SPDS各部分組成及其功能。SPDS的核心技術(shù)是取能回路和觸發(fā)方式的設(shè)計(jì)。本文在比較各種高壓取能方式和觸發(fā)方式優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，選擇采用RC緩沖取能方式和光纖觸發(fā)方式。 論文基于Multisim10仿真軟件，結(jié)合高壓晶閘管自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取能電路的原理，對(duì)高壓晶閘管自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心部分——SPDS取能電路進(jìn)行了仿真。通過搭建帶SPDS取能電路的單相晶閘管仿真電路和電流源型高壓變頻器前側(cè)變流電路的仿真模型，詳細(xì)討論了影響RC取能回路正常工作的各種因素。同時(shí)，通過設(shè)定仿真電路的參數(shù)，分析了其工作狀況。根據(jù)得到的仿真波形圖，證明了高壓晶閘管自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以達(dá)到有效觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通的設(shè)計(jì)目標(biāo)，具有可行性。 為考察SPDS的實(shí)際工作性能，本文搭建了簡易的SPDS低壓硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為其高壓條件下的工程化應(yīng)用打好了基礎(chǔ)。 在論文的最后，對(duì)高壓晶閘管自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。 關(guān)鍵詞：高壓變頻器；晶閘管驅(qū)動(dòng)；自供電系統(tǒng)；高壓換流；光控晶閘管
上傳時(shí)間： 2013-05-26
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變頻器在各行各業(yè)中的各種設(shè)備上迅速普及應(yīng)用，已成為當(dāng)今節(jié)電、改造傳統(tǒng)工業(yè)、改善工藝流程、提高生產(chǎn)過程自動(dòng)化水平、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的主要手段之一，是國民經(jīng)濟(jì)和生活中普遍需要的新技術(shù)。但是現(xiàn)有變頻器的調(diào)制算法尚存在一些缺點(diǎn)，如開關(guān)損耗大和共模電流大等，因此有必要研究和設(shè)計(jì)高性能調(diào)制算法的變頻控制器。鑒于此，開展了以下工業(yè)變頻器高性能調(diào)制算法為對(duì)象的研究內(nèi)容： 在闡述了工業(yè)變頻器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、調(diào)制算法、調(diào)速算法的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)學(xué)模型，分析了共模電壓產(chǎn)生的原理、共模電流其影響和危害，給出了共模電壓和共模電流的關(guān)系。總結(jié)其他的抑制共模電壓的方案基礎(chǔ)上，提出一種新的共模電壓抑制SVPWM；還闡述了死區(qū)產(chǎn)生的原因及其影響，以及死區(qū)補(bǔ)償?shù)脑聿⑸鲜鰞蓚€(gè)調(diào)制算法利用MATLAB/SIMULINK軟件對(duì)該系統(tǒng)給予了全面的仿真分析。 變頻器硬件部分設(shè)計(jì)包括整流濾波電路、逆變器功率電路、上電保護(hù)電路、DSP控制系統(tǒng)及其外圍電路、IGBT驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路以及反激式開關(guān)電源，對(duì)于傳感器檢測(cè)濾波電路的具體電路參數(shù)設(shè)計(jì)，是在PSPICE上仿真基礎(chǔ)上得出。并在考慮成本、EMC、效率等因素后考慮完成了所有硬件相關(guān)的原理圖繪制和PCB繪制； 變頻器軟件部分設(shè)計(jì)包括主程序、鍵盤掃描程序、系統(tǒng)狀態(tài)處理程序、PWM發(fā)送中斷程序、電機(jī)啟動(dòng)函數(shù)、電壓調(diào)整程序、AD采樣中斷程序以及故障保護(hù)中斷程序。在實(shí)現(xiàn)一般SVPWM的基礎(chǔ)上，根據(jù)之前理論和仿真得到的共模電壓抑制SVPWM、以及死區(qū)補(bǔ)償算法，將這兩個(gè)對(duì)SVPWM進(jìn)行改進(jìn)的調(diào)制算法在硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。 在硬件電路完成設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，逐漸編制相應(yīng)的控制程序，并進(jìn)行調(diào)試，并完成整個(gè)程序的編制和調(diào)試。此外，還調(diào)試了系統(tǒng)所需的反激式開關(guān)電源。整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試中遇到了很多問題，如鍵盤消除抖動(dòng)問題、共模電壓抑制SVPWM出現(xiàn)的直通現(xiàn)象等。最終完成了工業(yè)變頻器樣機(jī)，并且采用的是文章中研究的調(diào)制算法，效果良好，達(dá)到設(shè)計(jì)的目的； 提出了一種將有源功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)引用到串級(jí)調(diào)速中來提高定子側(cè)功率因數(shù)的新方法。通過建立電動(dòng)機(jī)折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的等值電路，重點(diǎn)分析了有源PFC技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中的不控整流橋后，系統(tǒng)可以等效為轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。得到了等效串電阻的計(jì)算公式和變化趨勢(shì)，對(duì)電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)也進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)能夠比傳統(tǒng)串級(jí)調(diào)速時(shí)有所提升。鑒于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)電勢(shì)頻率非常低，分析了有源PFC的具體實(shí)現(xiàn)的特殊考慮和參數(shù)選取方法，并基于對(duì)稱平衡的Scott變壓器和兩個(gè)單相有源PFC電路實(shí)現(xiàn)了繞線電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)的三相有源低頻PFC，得到超低紋波的直流輸出電壓。利用MATLAB建立了完整的仿真平臺(tái)，所得結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。
上傳時(shí)間： 2013-07-09
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蓄電池組已越來越廣泛地應(yīng)用于交通運(yùn)輸、電力、通信等諸多領(lǐng)域和部門，其壽命直接關(guān)系到能源的有效利用以及相應(yīng)系統(tǒng)的整體壽命、可靠性和成本。本課題從提高電池壽命的角度研究串聯(lián)蓄電池組的充電問題，基于前人使用磁放大器作后級(jí)調(diào)整的基礎(chǔ)上，提出了一種新穎的基于開關(guān)管MOSFET后級(jí)調(diào)整和高頻母線的蓄電池組分布式單體充電方法。所有二次側(cè)電路通過高頻母線的形式共用一個(gè)一次側(cè)電路；在兼顧效率、體積和成本的前提下有效的解決了串聯(lián)蓄電池組的充電不均衡問題。 論文對(duì)采用雙管正激拓?fù)涞母哳l母線產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)給出了說明；同時(shí)也介紹了幾種后級(jí)調(diào)整方法及各自優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)后級(jí)調(diào)整中的同步問題，提出了幾種產(chǎn)生同步鋸齒波的解決方案。最后利用同步脈沖產(chǎn)生電路，采用最常見的UC3843芯片，產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的同步鋸齒波，實(shí)現(xiàn)后級(jí)調(diào)整開關(guān)動(dòng)作與母線方波電壓的同步。并且針對(duì)多路后級(jí)調(diào)整場(chǎng)合下，采取措施減小了母線電壓毛刺，同時(shí)也改善了電流采樣波形。 論文設(shè)計(jì)了一套單體3500mAh、3．7V鋰離子電池組的單體獨(dú)立充電器，以雙管正激電路為原邊電路作為主模塊，次級(jí)是以MOSFET作后級(jí)調(diào)整電路實(shí)現(xiàn)充電功能作為充電電路模塊。試驗(yàn)中采用了四個(gè)充電電路模塊，同時(shí)對(duì)四個(gè)鋰離子電池單體分別獨(dú)立充電。充電電路模塊中，通過控制MOFET開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)鋰電池的恒流、恒壓充電和滿充切斷，充電電壓和充電電流可精確控制在1％以內(nèi)。該充電電路并能顯示電池充電狀態(tài)，并在單體充電電路間傳遞充電狀態(tài)信號(hào)，最后反饋給母線電路以控制母線電壓輸出的開通與關(guān)斷。特別指出的是該電路的過放電檢測(cè)功能，是直接利用電池自身電壓來檢測(cè)得出電池自身是否處于過放電狀態(tài)判定信號(hào)，并在充電模塊間傳遞，最后得出蓄電池組過放電判定信號(hào)。整機(jī)有較低的待機(jī)功耗，并均使用了低成本器件，進(jìn)一步降低了成本。 論文給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)過程，最后通過實(shí)驗(yàn)將該方案與串聯(lián)充電方案比較，驗(yàn)證了該充電方案的可靠性與優(yōu)越性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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果園收獲作業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化是廣大果農(nóng)們關(guān)注的熱點(diǎn)問題，開展果樹采摘機(jī)器人研究，不僅對(duì)于適應(yīng)市場(chǎng)需求、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高經(jīng)濟(jì)效率有著一定的現(xiàn)實(shí)意義，而且對(duì)于跟蹤世界農(nóng)業(yè)新技術(shù)、促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步，加速農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程有著重大的歷史意義。 果樹采摘機(jī)器人是一個(gè)集環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多種功能于一體的綜合系統(tǒng)，它是由機(jī)械手固定在履帶式移動(dòng)平臺(tái)上構(gòu)成的一類特殊的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)。本文在國家“863”高技術(shù)項(xiàng)目“果樹采摘機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究”支持下，以自行設(shè)計(jì)的機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，對(duì)果樹采摘機(jī)器人的控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析、研究和設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了視覺伺服控制器，并對(duì)采摘機(jī)器人避障技術(shù)進(jìn)行了探討。主要工作如下： 首先，分析了果樹采摘機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)，介紹了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)理論，根據(jù)自行設(shè)計(jì)的5自由度機(jī)械臂機(jī)械特性，采用幾何結(jié)構(gòu)算法，建立了果樹采摘機(jī)器人機(jī)械臂的正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。 其次，基于開放、先進(jìn)和可靠的考慮，采用開放式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)器人的控制系統(tǒng)。在開放式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要對(duì)果樹采摘機(jī)器人硬件組成部分主控計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、數(shù)據(jù)采集卡等進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)。在分析果樹采摘機(jī)器人工作環(huán)境和工作特性的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了果樹采摘機(jī)器人的外圍傳感器。 再次，根據(jù)果樹采摘機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，設(shè)計(jì)了PID控制器，應(yīng)用于機(jī)器人視覺伺服控制，實(shí)現(xiàn)果樹采摘機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制。在詳細(xì)論述關(guān)節(jié)式機(jī)器人避障方法的基礎(chǔ)上，對(duì)果樹采摘機(jī)器人避障方法進(jìn)行了初步的探討，提出了采用C—空間法實(shí)現(xiàn)采摘機(jī)器人實(shí)時(shí)避障。 最后，建立了傳感器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)傳感器的正確性。利用固高PAN&TILT兩維數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和實(shí)地拍攝的蘋果圖像，對(duì)所提出的控制方法通過轉(zhuǎn)臺(tái)控制實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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逆變器作為光伏陣列和電網(wǎng)接口的主要設(shè)備，它的性能決定著整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能。為了將光伏陣列產(chǎn)生的電能最大限度地饋入電網(wǎng)，并提高其運(yùn)行的穩(wěn)定度、可靠性和精確度，必須對(duì)并網(wǎng)逆變器的主電路拓?fù)溥x擇、濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)及其控制策略選取等進(jìn)行深入研究。 論文首先分析了光伏發(fā)電的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用前景，對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的種類、結(jié)構(gòu)和并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了綜述。針對(duì)眾多適用于光伏并網(wǎng)的逆變器拓?fù)溥M(jìn)行了詳細(xì)的比較分析，最終確定了一臺(tái)單相滿載功率1kW、并網(wǎng)電壓220V的逆變器拓?fù)浼捌渲麟娐穮?shù)，對(duì)其輸出濾波器參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行了幅頻特性分析。 其次，詳細(xì)分析和研究逆變器的并網(wǎng)控制策略，確定了在獨(dú)立工作模式下的瞬時(shí)電壓控制策略和在并網(wǎng)工作模式下的瞬時(shí)電流控制策略。根據(jù)選定的控制策略分別對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了建模和閉環(huán)參數(shù)設(shè)計(jì)，并利用Sabet軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真，驗(yàn)證了系統(tǒng)建模和設(shè)計(jì)的正確性。 接著，在分析光伏陣列特性的基礎(chǔ)上，總結(jié)和比較了常用的幾種MPPT（Maximum Power Point Tracking）控制方法，通過擾動(dòng)觀測(cè)法對(duì)并網(wǎng)逆變器輸出電流的控制，實(shí)現(xiàn)了光伏陣列的MPPT，并給出了設(shè)計(jì)方案和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 最后，根據(jù)以上分析結(jié)果，研制了一臺(tái)基于DSP控制的光伏并網(wǎng)逆變器的試驗(yàn)樣機(jī)，并詳述了其軟硬件的設(shè)計(jì)方案，給出了相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
標(biāo)簽： 單相 光伏并網(wǎng) 逆變器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：天天天天
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(hào)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(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文提出了一種新的優(yōu)化濾波方法，包括以下三個(gè)方面： 首先，將靜態(tài)小波變換(SWT)應(yīng)用于濾波處理。利用SWT的平移不變性和冗余性來進(jìn)行含噪信號(hào)的分解，這樣不僅彌補(bǔ)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(yīng)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(chǔ)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(yàn)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(shí)現(xiàn)了噪聲的有效去除，而且信號(hào)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(duì)波形畸變不敏感等良好特性，所以QPLL的引入達(dá)到了信號(hào)鎖定和優(yōu)化濾波的目的，使優(yōu)化濾波方法的設(shè)計(jì)更具新意，而且取得了更好的濾波效果。 為了驗(yàn)證優(yōu)化濾波方法，本文搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，它是由FPGA信號(hào)采集部分和LabVIEW軟件濾波處理兩個(gè)部分構(gòu)成。通過傳感器采集信號(hào)，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(jìn)行波形數(shù)據(jù)緩存，在接收到LabVIEW的命令后，將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)送給串口。在LabVIEW中，從串口檢測(cè)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(jìn)行濾波處理，最后在前面板中把實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示出來。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該優(yōu)化濾波方法不僅能實(shí)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(shí)間： 2013-07-20
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控制器局域網(wǎng)(CAN)最初是由德國BOSCH公司為汽車的監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。它是一種有效的支持分布式控制或者實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。由于其具有多主機(jī)、高性能以及高可靠性，CAN總線已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車電子控制、過程控制、機(jī)械工業(yè)、紡織機(jī)械、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械以及傳感器等領(lǐng)域。CAN總線已經(jīng)形成國際標(biāo)準(zhǔn)，并已被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。 另一方面，隨著電動(dòng)車的技術(shù)的不斷發(fā)展，電動(dòng)車已經(jīng)開始邁向了市場(chǎng)普及的道路。對(duì)于電動(dòng)車電池的管理和維護(hù)越來越成為電動(dòng)車發(fā)展的重點(diǎn)之一。由于CAN具有抗干擾性強(qiáng)、連接簡單、無主通信等特點(diǎn)，非常適合用來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和傳輸。因此，本文利用CAN總線為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了一個(gè)電池實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與管理系統(tǒng)，經(jīng)分析、設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試，在實(shí)際應(yīng)用中得以實(shí)現(xiàn)。 該系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集層，數(shù)據(jù)傳輸層和用戶管理層三個(gè)部分。數(shù)據(jù)采集層的主要任務(wù)是電池實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送；數(shù)據(jù)傳輸層的主要功能是通過CAN總線接收數(shù)據(jù)采集層發(fā)送的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換成RS232串口協(xié)議發(fā)送到上位機(jī)；用戶管理層的主要功能是通過串口接收數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示，存儲(chǔ)和分析。 論文完成的主要工作有： (1) 通過對(duì)系統(tǒng)需求的分析，將整個(gè)系統(tǒng)分為三個(gè)獨(dú)立的層，分別進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的模塊化，增強(qiáng)了系統(tǒng)的應(yīng)用性； (2) 詳細(xì)的研究了CAN2.0B協(xié)議和SAE J1939協(xié)議，并在此基礎(chǔ)上，編寫了適合本設(shè)計(jì)的通訊協(xié)議； (3) 深入研究了MC9S12DG128芯片的硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)方法； 本課題的創(chuàng)新點(diǎn)在于利用目前汽車工業(yè)廣泛采用的CAN總線協(xié)議，設(shè)計(jì)了一套簡單，高效，穩(wěn)定的電池?cái)?shù)據(jù)采集與管理系統(tǒng)，并在實(shí)際中得以應(yīng)用。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中將整個(gè)系統(tǒng)分為3個(gè)層，大大提升了系統(tǒng)的模塊化水平，有利于系統(tǒng)的擴(kuò)展和維護(hù)。
上傳時(shí)間： 2013-07-07
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