由于永磁無刷直流電機既具備交流電機結構簡單、運行可靠、維護方便等一系列優(yōu)點，又兼有普通有刷直流電機調速特性好、運行效率高的優(yōu)點，因此它在當今國民經濟各個領域得到了越來越廣泛的應用。本文對基于DSP的無刷直流電機控制系統(tǒng)進行了設計和研究。 本論文首先回顧了無刷直流電機的產生、發(fā)展歷程，介紹了目前的熱點研究方向和最新研究成果。 第二章對無刷直流電機的組成環(huán)節(jié)、結構、工作原理、運行特性進行了分析，并且建立了無刷直流電機的數學模型，對其控制方法進行了討論。同時，DSP控制器由于其高速的處理能力和豐富的片上資源，已經廣泛的應用于電機控制領域。 第三章介紹了TI的高性能DSP芯片 TMS320LF2407A的結構和性能，提出了基于 TMS320LF2407A 的 BLDCM 的控制方案，并且對系統(tǒng)的相關環(huán)節(jié)進行了討論和分析。 第四、五兩章分別完成了硬件和軟件的設計。此系統(tǒng)是基于PWM技術和PID算法的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。硬件電路包括了控制電路、主電路、檢測電路、保護電路幾個部分；軟件采用模塊化的編程思想，編制了各程序模塊的控制流程圖，并論述了其實現方面的若干問題。 第六章給出了系統(tǒng)的仿真實驗結果及分析。 第七章對全文內容進行了總結，并對無刷直流電機控制系統(tǒng)提出了展望。
標簽： DSP 無刷直流電機 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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作為一個自然不穩(wěn)定系統(tǒng)，倒立擺一直被用作實時控制系統(tǒng)實驗的控制設備。通過對它的研究不僅可以解決控制中的理論問題，還能將控制理論涉及的三個主要基礎學科：力學、數學和電學(包含計算機)進行有機的綜合應用。此外，在近代機械控制系統(tǒng)中，如航空航天上直升飛機、火箭發(fā)射、衛(wèi)星發(fā)射及生活中的做體操、花樣滑冰、單輪騎車等等，都存在類似于倒立擺的穩(wěn)定控制問題。因此實現倒立擺系統(tǒng)穩(wěn)定控制的研究對實際工程和現實生活有非常重要的意義。 本論文的主要目標是設計和建造一個基于數字信號處理器(DSP)的計算機控制系統(tǒng)來控制倒立擺的平衡。論文中用到的控制理論主要是線性控制理論和反饋控制理論。 本文首先對倒立擺的背景和研究現狀作了總體介紹，簡要的闡述了常見的控制算法。隨后詳細介紹了利用牛頓第二定律及相關的動力學原理建立一級和二級倒立擺的數學模型，并用MAILAB對倒立擺的運動特性進行了仿真。然后研究倒立擺系統(tǒng)的各種控制策略，比較了各種控制方法的效果。 本論文還設計了基于DSP的計算機控制系統(tǒng)。詳細介紹了DSP硬件電路設計和外圍電路設計，用C和匯編語言編寫了系統(tǒng)的控制程序。 最后，對本論文進行了總結，對下一步要進行的工作提出了自己的設想。 整個論文的完成以一定的理論為基礎，既有數學模型的分析與推導，方法理論的探討，又有實際控制系統(tǒng)設計過程，而且研究對象相當典型。本文所完成的工作，既可以作為現代控制理論的教學實驗，對于具有類似模型的其他裝置如兩足機器人的研究也有一定的借鑒作用。
標簽： DSP 倒立擺 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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本文主要的研究為對轉永磁無刷直流電動機控制問題，對轉永磁無刷直流電動機在艦船、水下航行器等對轉推進系統(tǒng)中有著廣泛的應用前景。它具有無刷直流電動機的一切優(yōu)點：功率密度大、調速性能好、運行效率高、結構簡單、運行可靠、維護方便等等。其與普通的永磁無刷直流電動機的差別僅僅在于原來靜止的電樞部分和旋轉的永磁體部分都可以相對于靜止部分旋轉，即有兩個轉子，根據作用力與反作用力的原理，兩個轉子受到的電磁轉矩在任意時刻都是大小相等、方向相反的。因此兩個轉子必將沿著相反的方向旋轉。 論文主要工作和創(chuàng)新點如下： 1)介紹了對轉永磁無刷直流電機與普通永磁無刷直流電機的區(qū)別、優(yōu)點及應用，詳細分析了其工作原理，并建立對轉永磁無刷直流電機本體的數學模型，接著利用MATLAB/Simulink建立對轉永磁無刷直流電機的仿真模型。 2)研究了無位置傳感器對轉永磁無刷直流電機的控制方法。采用基于DSP的三次諧波過零點檢測方法來檢測電機轉子的位置與轉速，采用數字鎖相環(huán)對三次諧波過零點進行90°延遲： 3)控制系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制，即速度環(huán)與電流環(huán)來組成調速控制系統(tǒng)，其中速度環(huán)采用了基于改進的BP神經網絡PID自適應控制，電流環(huán)采用滯環(huán)控制，并對整個系統(tǒng)進行仿真。 4)在仿真研究的基礎上，本文進行了以TMS320I~F2407A的DSP芯片為控制核心的無位置傳感器對轉永磁無刷直流電機數字控制系統(tǒng)的軟硬件設計。
上傳時間： 2013-04-24
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工業(yè)領域中需要大量的AC/DC整流電源。隨著現代電力電子技術的不斷發(fā)展，人們曰益意識到低功率因數整流系統(tǒng)造成了諧波污染和電網公害。因此消除電網諧波污染，提高功率因數，成為整流系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。由于中大功率的電力電子設備在電網中占很大的比重，因此高功率因數的三相整流器的研究已成為當今國內外研究的一大熱點。 隨著數字控制技術的不斷發(fā)展，越來越多的控制策略通過數字信號處理器(DSP)得以實現。數字控制的特有優(yōu)點：簡化硬件電路，克服了模擬電路中參數溫度漂移的問題，控制靈活且易實現先進控制等，使得所設計的電源產品不僅性能可靠，且易于大批量生產，從而降低了開發(fā)周期。因此，數字化控制電源已成為當今于開關電源產品設計的潮流。 本文首先給出了幾種常見的三相功率因數校正方案，并對其進行了比較和分析，在前面的基礎上提出了：三相三開關三電平拓撲結構和雙閉環(huán)控制的策略結合的三相PFC系統(tǒng)。緊接著介紹了DSP芯片的特點及其在電力電子裝置中的應用，首先介紹目前DSP芯片的發(fā)展，通過比較選定了TI公司的TMSLF2407芯片作為本文的處理芯片，而后基于對TMSLF2407芯片的內部資源和該芯片數字式PWM信號產生的原基于DSP的三相有源功率因數校正研究與設計理的分析，提出了三相PFC的數字化解決方案。在第四章中介紹了基于DSP數字控制的PFC的總體設計方案，電路所采用的是基于平均電流方案的雙閉環(huán)控制策略。內環(huán)通過瞬時值控制獲得快速的動態(tài)性能，保證輸出畸變率較低，外環(huán)使用輸出電壓的瞬時值控制，具有較高的輸出精度。本文最后應用仿真軟件MATLAB中的SIMULINK對系統(tǒng)進行仿真，驗證控制策略的可行性，并有助于系統(tǒng)主電路和控制電路的設計。對于三相變換器這種復雜的非線性系統(tǒng)，需要模擬、數字信號混合仿真，仿真比較難以實現。一是因為模型難以建立二是即使建立起一個模型，由于電路復雜，仿真軟件也未必能保證其收斂性。所以經過簡化，利用MATLAB中的SIMULINK構建了變換器的電壓模型，用于驗證設計方法和設計參數的正確性。
上傳時間： 2013-05-31
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快速傅立葉變換(FFT)技術是數字信號處理中的核心技術，它已廣泛應用于數字信號處理的各個領域，長期以來一直是一個重要的研究課題。近年來，專用數字信號處理器以其優(yōu)化的硬件結構和優(yōu)良的性能價格比為FFT的實現提供了一種有效的途徑，其中最具有代表性的是美國TI公司的TMS320系列DSP。 本文首先分析了常用FFT算法原理，并進行了算法的討論和比較，然后詳細論述了以浮點型DSP為核心的實現FFT算法的硬件平臺的設計。平臺的硬件電路主要包括數據采集部分、數據處理部分、數據存儲部分和數據顯示部分。其中采集部分采用12位高速的A/D轉換芯片MAX197，數據處理部分采用32位浮點型DSP芯片-TMS320VC33，數據存儲部分采用了大容量的FLASH芯片——K9F2808UOA，數據顯示部分采用PHILIPS公司的高亮度、寬視角的TFT彩色液晶顯示屏。 為了擴展系統(tǒng)的通信能力，通信接口我們選擇CAN總線。軟件部分選用了頻率抽取基2FFT、分裂基FFT和實序列FFT算法，用C語言進行編程。最后部分是進行軟硬件的聯合調試，并在此基礎上進行了FFT算法實現。 論文結尾以實際的實驗曲線分析驗證了算法的正確性，同時針對實驗中產生的誤差找出了原因，并提出了解決的方法。實驗結果表明采用浮點DSP實現FFT算法方便且有較高的實時性，可以應用到電力系統(tǒng)諧波分析、振動測試及鐵路檢測等各個領域。
上傳時間： 2013-04-24
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數字信息時代帶來了“信息大爆炸”，使數據量大增，而數字圖像數據更是如此，如果不對圖像數據進行有效的壓縮，那么圖像信息的存儲與傳輸將無法進行。顯然，尋求一種高效的圖像壓縮系統(tǒng)具有很大的現實意義。 本文基于大規(guī)模現場可編程邏輯陣列(FPGA)和高速數字信號處理器(DSP)協同作業(yè)，來完成實時圖像處理的系統(tǒng)設計。出于對系統(tǒng)設計上的性能和功耗方面的考慮，系統(tǒng)中FPGA 選用的是ALTERA公司的Cyclone系列芯片EP1C12Q240C8，DSP選用的是TI公司的55x系列芯片TMS320VC5502。該系統(tǒng)集圖像采集、壓縮、顯示和存儲功能于一體，其中DSP為主處理器負責圖像處理，FPGA為協處理器負責系統(tǒng)的所有數字邏輯控制。FPGA和DSP的工作之間形成流水，并且借助于一片雙口RAM(CY7C025AV-15AI)完成兩者的通訊。結合FPGA和DSP自身的特點，本文提出一種新穎的信息通信方式，借助于一片雙口RAM，其內部按其存儲空間等分兩塊，利用乒乓技術完成對高速實時的圖像數據緩沖。 該系統(tǒng)從視頻采集、傳輸、壓縮到圖像存儲等整個過程的工作，分別由FPGA和DSP承擔。充分考慮到它們自身的優(yōu)缺點，在滿足系統(tǒng)實時性要求的同時，結構靈活，便于以后的擴展與升級。結果表明，在TMS320VC5502實現了對采集圖像的JPEG壓縮，效果良好且滿足了實時性的要求，因此系統(tǒng)的功能得到了總體上的驗證。 關鍵詞：圖像處理；FPGA；DSP；JPEG
上傳時間： 2013-06-11
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永磁無刷直流電動機是一種性能優(yōu)越、應用前景廣闊的電動機,傳統(tǒng)的理論分析及設計方法已比較成熟,它的進一步推廣應用,在很大程度上有賴于對控制策略的研究.該文提出了一套基于DSP的全數字無刷直流電動機模糊神經網絡雙模控制系統(tǒng),將模糊控制和神經網絡分別引入到無刷直流電動機的控制中來.充分利用模糊控制對參數變化不敏感,能夠提高系統(tǒng)的快速性的特點,構造適用于調節(jié)較大速度偏差的模糊調節(jié)器,加快系統(tǒng)的調節(jié)速度;由于神經網絡既具有非線性映射的能力,可逼近任何線性和非線性模型,又具有自學習、自收斂性,對被控對象無須精確建模,對參數變化有較強的魯棒性的特點,構造三層BP神經網絡調節(jié)器,來實現消除穩(wěn)態(tài)偏差的精確控制.以速度偏差率為判斷依據,實現模糊和神經網絡兩種控制模式的切換,使系統(tǒng)在不同速度偏差段快速調整、平滑運行.此外充分利用系統(tǒng)硬件構成的特點,采用適當的PWM輸出切換策略,最大限度的抑制逆變橋換相死區(qū);通過換相瞬時轉矩公式推導和分析,得出在換相過程中保持導通相功率器件為恒通,即令PWM輸出占空比D=1,來抑制定子電感對換相電流影響的控制策略.上述抑制換相死區(qū)和采用恒通電壓的控制方法,減小了換相引起的轉矩波動,使系統(tǒng)電流保持平滑、轉矩脈動大幅度減小、系統(tǒng)響應更快、并具有較強的魯棒性和實時性.在這種設計下,系統(tǒng)不僅能實現更精確的定位和更準確的速度調節(jié),而且可以使無刷直流電動機長期工作在低速、大轉矩、頻繁起動的狀態(tài)下.該文選用TMS320LF2407作為微控制器,將系統(tǒng)的參數自調整模糊控制算法,BP神經網絡控制算法以及PWM輸出,轉子位置、速度、相電流檢測計算等功能模塊編程存儲于DSP的E2PROM,實現了對無刷直流電動機的全數字實時控制,并得到了良好的實驗結果的結果.
上傳時間： 2013-06-01
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隨著人們安防意識的增強，視頻監(jiān)控系統(tǒng)應用越來廣泛，許多公共場所，如學校、工廠、政府、銀行都設有視頻監(jiān)控系統(tǒng)。網絡技術、圖像處理技術及嵌入式技術的快速發(fā)展，使得視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術有了很大的進步，功能也越來越豐富，單純的視頻畫面的監(jiān)控已經不能滿足人們的要求。兼容豐富的通信協議、強大的系統(tǒng)控制管理功能和智能化的監(jiān)測能力的視頻監(jiān)控系統(tǒng)就成了當今視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究開發(fā)的熱點。 現在流行的視頻監(jiān)控的構架大致分為兩類，一種基于數字信號處理器，一種基于通用微處理器。數字信號處理器擅長復雜的計算、音視頻處理，而通用微處理器適用于系統(tǒng)控制、管理。兩種方案可以滿足簡單的視頻監(jiān)控的要求，各自功能也相對單一。如果把兩種方案結合在一起，必定可以達到易于擴展多種功能的滿意的效果。 本文分析了現有的數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的幾種方案，為了滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能越來越豐富全面的要求，設計了一款基于ARM和DSP的雙處理器的視頻監(jiān)控平臺，該平臺易于進行功能的擴展和升級。系統(tǒng)采用三星公司的S3C2410 ARM9處理器和TI公司的TMS320DM642數字信號處理器，ARM負責視頻的傳輸和外圍控制，DSP負責視頻的采集和壓縮。本文主要著眼于平臺的軟件方面。硬件電路方面，主要介紹了視頻采集電路和ARM與DSP的通信電路。軟件方面，搭建了ARM嵌入式Linux操作系統(tǒng)平臺，開發(fā)了主機口(HPI)驅動程序，以及基于實時傳輸協議RTP的服務器端和客戶端程序。DSP部分，基于DSP/BIOS實時操作系統(tǒng)和RF5參考框架，開發(fā)了多任務的上層應用程序。移植并優(yōu)化了MPEG-4編碼器，依據DSP/BIOS的類/微驅動開發(fā)模型，開發(fā)了SAA7111視頻編碼器的驅動程序。 經過實驗測試，ARM端搭建的嵌入式Linux軟件平臺運行良好。DSP端視頻采集效率基本達到了25幀/秒的采集要求，經過優(yōu)化的MPEG-4編碼器對CIF格式的圖像的壓縮編碼率為13幀/秒，視頻服務器可滿足視頻傳輸的實時性需要。該設計的基于ARM和DSP雙處理器架構視頻監(jiān)控平臺在視頻監(jiān)控領域將會有很好的應用前景。關鍵詞：視頻監(jiān)控；嵌入式系統(tǒng)；Linux；驅動程序；視頻壓縮
標簽： ARM DSP 視頻 監(jiān)控平臺
上傳時間： 2013-04-24
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智能繡花機是當代最先進的繡花機械，廣泛應用于刺繡行業(yè)，國產繡花機著重于中低端產品的開發(fā)，而隨著電子、計算機技術的快速發(fā)展，用戶對高性能繡花機的需求日益增大。本文在詳細分析智能繡花機工作原理的基礎上，結合智能繡花機的功能需求與當前嵌入式領域的最新技術，設計了一種基于ARM和DSP為處理器的控制系統(tǒng)解決方案，主要研究工作和成果如下： (1)制定了系統(tǒng)總體方案和具體實驗方案，設計了信息處理和機電控制分離的結構。 (2)研制了基于S3C2410X為核心的主控制模塊，設計了用于外圍擴展的FLASH、SDRAM、USB數據存儲、以太網通信、UART接口、LCD觸摸屏顯示器等硬件電路。 (3)研制了基于TMS320LF2407A為核心的機電控制模塊，設計了繡框電機和主軸電機等硬件控制模塊。 (4)設計了基于CY7C027的雙口RAM通信模塊，實現ARM和DSP之間的高速數據通信。 (5)采用虛擬機技術建立了ARM的Linux交叉編譯環(huán)境和DSP的CCS共存的系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，節(jié)約了使用資源。 (6)研究了DST繡花花樣文件存儲格式以及解碼方法，采用MiniGUI編程實現了一個友好的圖形用戶界面，簡要介紹SVPWM技術的DSP實現。
上傳時間： 2013-06-24
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軌道電路是列車運行實現自動控制和遠程控制的基礎設備之一，鐵路信號系統(tǒng)是保證運輸安全的基礎設施，是實現鐵路統(tǒng)一指揮調度，保證列車運行安全、提高運輸效率和質量的關鍵技術設備，也是鐵路信息化的重要技術領域。 基于ARM與DSP的鐵路信號測試儀主要作用是及時測試鐵路信號狀況，反映鐵路運行的情況。開發(fā)此套系統(tǒng)是集測試25Hz相敏軌道電路的電壓自動記錄儀以及相位差監(jiān)測儀、ZPW-2000A的載頻與低頻測試功能于一體，是性價比較高、功能齊全的監(jiān)測管理系統(tǒng)，它發(fā)揮了ARM控制性好與DSP計算速度快的優(yōu)勢，實現了互補。由于采用的主要是集成芯片，所以體積小，重量輕，功耗低和便于攜帶，便于現場檢測。在滿足要求的前提下，為降低開發(fā)成本提高可靠性，CPU采用LPC2210的ARM7芯片。為使測試儀直觀、操作簡便，系統(tǒng)提供了良好的人機界面，包括顯示，按鍵操作等。 論文對FFT以及相關算法進行了分析和Matlab仿真；論文中給出了時鐘電路、LCD電路、數據存儲器Flash、JTAG等各功能模塊的設計原理，完成了硬件電路設計；系統(tǒng)軟件設計遵循模塊化、自頂向下的設計思路。在軟件設計方面，首先采用的是傳統(tǒng)主循環(huán)控制方法，功能上主要實現了A/D采樣程序、LCD顯示程序、數據存儲程序等的設計，對兩路25Hz信號電壓相位差的計算，其誤差不人于1度。為了改善系統(tǒng)性能提高系統(tǒng)的實時性，系統(tǒng)中引入實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，也有利于代碼移植及系統(tǒng)功能擴展。
上傳時間： 2013-04-24
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