v無刷直流電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維護(hù)方便、運(yùn)行效率高和調(diào)速性能好等優(yōu)點(diǎn)，隨著微處理器技術(shù)、電力電子技術(shù)、控制理論，以及低成本、高磁能積永磁材料的發(fā)展，得到越來越廣泛的應(yīng)用。無刷直流電動(dòng)機(jī)采用無位置傳感器控制，電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)更加簡單，應(yīng)用范圍擴(kuò)大，相對(duì)于有位置傳感器控制優(yōu)勢明顯。本論文圍繞無刷直流電動(dòng)機(jī)的無位置傳感器控制進(jìn)行較為系統(tǒng)和深入的研究。 首先，論文從基本電磁定律出發(fā)，在分析無刷直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，建立了無刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，為分析無刷直流電動(dòng)機(jī)無位置傳感器控制奠定基礎(chǔ)。 其次，根據(jù)無刷直流電動(dòng)機(jī)反電勢過零檢測原理，對(duì)反電勢過零檢測法的各種實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行研究，比較各種實(shí)現(xiàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，指出它們的適用范圍。在此基礎(chǔ)上，給出帶通濾波法及其簡化電路形式，提出使用帶通濾波器獲取反電勢三次諧波的方法。論文將直流電源負(fù)端電壓作為帶通濾波法和帶通濾波三次諧波法的參考電平。 論文對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)無位置傳感器控制中的關(guān)鍵問題-起動(dòng)方法進(jìn)行研究，在詳細(xì)分析“三段式”起動(dòng)方法的實(shí)現(xiàn)過程的基礎(chǔ)上，給出了從外同步到自同步平穩(wěn)切換的條件。論文在研究無刷直流電動(dòng)機(jī)無位置傳感器控制換相方法的基礎(chǔ)上，提出了一種新的換相方法，提高了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。在帶通濾波三次諧波法中使用該換相方法，無需對(duì)三次諧波積分即可得到換相時(shí)刻。 濾波器是反電勢法中反電勢過零檢測電路的重要組成部分。論文在分析無刷直流電動(dòng)機(jī)端電壓信號(hào)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，給出濾波電路的技術(shù)要求，根據(jù)濾波器基本設(shè)計(jì)原理，分別對(duì)一階RC無源帶通濾波器和二階RC有源低通濾波器進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論分析和仿真結(jié)果。這些為通過檢測反電勢過零點(diǎn)獲得可靠的換相信號(hào)創(chuàng)造了條件。 論文還分析了無刷直流電動(dòng)機(jī)無位置傳感器控制中產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置檢測誤差的原因，提出了相應(yīng)的校正方法。通過分析無刷直流電動(dòng)機(jī)的換相過程，建立了換相狀態(tài)的等效電路和數(shù)學(xué)模型，研究了轉(zhuǎn)子位置誤差引起的電動(dòng)機(jī)超前、滯后換相現(xiàn)象，及其由此產(chǎn)生的非導(dǎo)通相環(huán)流，在理論分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了仿真計(jì)算，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)照分析。 功率器件的功率損耗分析在逆變器設(shè)計(jì)和提高控制系統(tǒng)的可靠性方面具有重要作用。論文構(gòu)建了由IGBT組成的簡化逆變器模型，并進(jìn)行仿真研究。針對(duì)不同的開關(guān)頻率和柵極電阻，定量計(jì)算了IGBT開關(guān)過程中各階段的功率損耗，給出了變化規(guī)律，對(duì)逆變器的設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。最后，論文研制了基于反電勢過零檢測法的無位置傳感器無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)由硬件和控制軟件兩部分組成。硬件部分包括主電源整流濾波電路、控制電源電路、反電勢過零檢測電路、驅(qū)動(dòng)和逆變電路以及保護(hù)電路等，控制軟件包括電動(dòng)機(jī)起動(dòng)模塊(包括定位、加速、切換)、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行控制模塊(包括過零檢測及校正、換相)和各保護(hù)功能模塊。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，并對(duì)論文中所分析和提出的各種方法進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究，給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
標(biāo)簽： 無位置傳感器 控制 無刷直流電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-06
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隨著電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)以及控制技術(shù)的發(fā)展，基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的交流電機(jī)矢量控制系統(tǒng)以其優(yōu)良的性能受到了廣泛應(yīng)用。采用SVPWM逆變器的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速參考值變化或者負(fù)載轉(zhuǎn)矩參考值變化的動(dòng)態(tài)情況下，參考電壓矢量可能會(huì)超出基本空間矢量構(gòu)成的正六邊形，此時(shí)便出現(xiàn)動(dòng)態(tài)過調(diào)制，需要用過調(diào)制策略將超出的電壓矢量重新限定在正六邊形邊界內(nèi)。不同的過調(diào)制策略會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)帶來不同的動(dòng)態(tài)性能，本文在對(duì)過調(diào)制策略進(jìn)行完善的基礎(chǔ)上，針對(duì)三種過調(diào)制策略對(duì)交流電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)性能的影響進(jìn)行了研究，并對(duì)其機(jī)理進(jìn)行了理論分析與探討。 @@ 本文首先以三相異步電動(dòng)機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系下的動(dòng)態(tài)方程為基礎(chǔ)，按照轉(zhuǎn)子磁鏈定向，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器，完成了勵(lì)磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的解耦，并構(gòu)建了基于SVPWM的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的MATLAB仿真模型。在矢量控制中，電流控制對(duì)系統(tǒng)性能具有重要影響。為了改善系統(tǒng)性能，所設(shè)計(jì)的矢量控制系統(tǒng)采用了同步電流控制，并對(duì)反電勢進(jìn)行了前饋補(bǔ)償。 @@ 在分析了現(xiàn)有的三種過調(diào)制策略之后，對(duì)過調(diào)制策略進(jìn)行了完善，并構(gòu)建了異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的過調(diào)制仿真模型。過調(diào)制中，當(dāng)原參考電壓矢量位于正六邊形中任意兩個(gè)扇區(qū)交界附近時(shí)，過調(diào)制策略2和3所得到的新電壓矢量仍會(huì)超出正六邊形邊界，過調(diào)制算法不再適用于此區(qū)域。針對(duì)以上不足，本文對(duì)過調(diào)制策略2和3進(jìn)行了完善，使過調(diào)制算法適用于所有區(qū)域。采用完善后的過調(diào)制策略對(duì)轉(zhuǎn)速參考值變化和負(fù)載轉(zhuǎn)矩參考值變化的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，發(fā)現(xiàn)在加速與加載的條件下，過調(diào)制策略2的動(dòng)態(tài)性能好于過調(diào)制策略1，而過調(diào)制策略3的動(dòng)態(tài)性能最佳，具有最小的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，暫態(tài)性能優(yōu)良；在減載的條件下，過調(diào)制策略1和2能夠很快的進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，但是過調(diào)制策略3卻出現(xiàn)問題，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間很長，說明此策略具有一定的局限性。 @@ 本文深入探討了三種過調(diào)制策略導(dǎo)致不同動(dòng)態(tài)性能的內(nèi)在機(jī)理，通過對(duì)三種過調(diào)制策略中電壓矢量的幅值和相位進(jìn)行分析，理論上解釋了出現(xiàn)不同動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間的原因。出現(xiàn)過調(diào)制時(shí)，過調(diào)制策略2中新電壓矢量的幅值總是大于過調(diào)制策略1中新電壓矢量的幅值，所以動(dòng)態(tài)性能更好。在加速和加 載條件下，過調(diào)制策略3中新電壓矢量的相位總是超前于過調(diào)制策略1和2中新電壓矢量的相位，因此可以獲得更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，暫態(tài)性能更佳。但是在減載條件下，過調(diào)制策略3中新電壓矢量與原電壓矢量間的相位關(guān)系處于無規(guī)律的超前滯后狀態(tài)，導(dǎo)致過調(diào)制策略3出現(xiàn)問題，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間很長，說明此過調(diào)制策略有其不足之處，有待于改進(jìn)。@@關(guān)鍵詞：SVPWM；矢量控制；過調(diào)制；動(dòng)態(tài)性能
標(biāo)簽： SVPWM 逆變器 過調(diào)制
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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本文以單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)為研究對(duì)象，在分析了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)特性的基礎(chǔ)上，總結(jié)了實(shí)際運(yùn)行的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中存在的問題和影響控制效果的原因。把汽包鍋爐單元機(jī)組簡化為一個(gè)具有雙輸入、雙輸出的被控對(duì)象以及做了一些合理假設(shè)的前提下對(duì)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)建立的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析。 從快速滿足電網(wǎng)負(fù)荷指令的需求，抑制各種干擾，保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行的中心任務(wù)出發(fā)，首次提出采用智能PID控制器作為汽機(jī)的主控制器，解決常規(guī)單自由度PID控制器不能兼顧目標(biāo)跟蹤特性和抗干擾特性的問題，并在一定程度上解決了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)對(duì)鍋爐前饋回路過分依賴的問題。 針對(duì)鍋爐對(duì)象大遲延特性，利用模糊預(yù)估策略對(duì)過程的輸出進(jìn)行預(yù)測。補(bǔ)償了鍋爐側(cè)純延遲帶來的不利影響；而且還具備了模糊控制不依賴于系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，具有對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感，對(duì)于非線性、時(shí)變時(shí)滯等特性，呈現(xiàn)出較好的魯棒性等特點(diǎn)，當(dāng)出現(xiàn)較大的誤差時(shí)，可以把系統(tǒng)從很大的偏離中拉回來，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和安全性。仿真試驗(yàn)表明采用模糊預(yù)估能夠降低系統(tǒng)的超調(diào)，取得較好的控制效果。 由于單元機(jī)組中的鍋爐與汽機(jī)為強(qiáng)耦合系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的單一控制，決定采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多變量解禍控制，通過仿真證明，達(dá)到了很好的解耦效果。 為了從全局上優(yōu)化系統(tǒng)的控制行為，采用模糊控制策略對(duì)鍋爐和汽機(jī)的指令進(jìn)行智能化的調(diào)整和約束。根據(jù)不同的負(fù)荷階段、主要參數(shù)的變化情況及時(shí)調(diào)整有關(guān)的指令，使協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)向著有利于全局優(yōu)化的方向調(diào)節(jié)。 本文將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制思想引入?yún)f(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊自適應(yīng)控制的智能PID控制方案。通過理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)證明了這一控制方法在電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的實(shí)用價(jià)值，和傳統(tǒng)的PID控制比較，這種智能控制算法有效的提高了負(fù)荷的響應(yīng)速率，保證了系統(tǒng)的品質(zhì)，取得了很好的控制效果。
標(biāo)簽： 火電廠 單元機(jī)組 協(xié)調(diào)控制
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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高壓TSC（Thyristor Switch Capacitor）裝置是指額定工作電壓為6kV-35kV晶閘管投切電容器補(bǔ)償裝置，是一種典型靜止無功補(bǔ)償器，其對(duì)增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，保證電壓質(zhì)量及改善電能質(zhì)量都能發(fā)揮良好的作用。目前國內(nèi)對(duì)高壓TSC裝置研制與生產(chǎn)還處于起步階段，加速高壓TSC裝置的國產(chǎn)化，對(duì)在我國電力系統(tǒng)中早日推廣與應(yīng)用高壓TSC裝置具有重大意義。 首先在無功功率的測量上，如何在有諧波干擾等復(fù)雜環(huán)境下準(zhǔn)確檢測無功功率，本文采用了基于快速傅立葉變換的方法，可以很好的完成無功功率的采集。在主電路結(jié)構(gòu)上，晶閘管開關(guān)閥是高壓TSC裝置的關(guān)鍵構(gòu)成部件，高壓TSC裝置要求晶閘管開關(guān)應(yīng)具有良好的電氣性能，要求晶閘管開關(guān)應(yīng)是有效和可靠的。本文通過晶閘管特性和串聯(lián)技術(shù)的研究，給出了晶閘管串聯(lián)開關(guān)的靜態(tài)均壓和動(dòng)態(tài)均壓方法，設(shè)計(jì)出合理使用的電路結(jié)構(gòu)。通過仿真分析，驗(yàn)證了均壓電路的效果。 電容器無涌流投入技術(shù)也是TSC主要研究點(diǎn)，由于在高壓系統(tǒng)中器件兩端承受的電壓較高，低壓TSC系統(tǒng)中常用的過零固態(tài)繼電器或集成過零觸發(fā)芯片滿足不了耐壓的需要，本文設(shè)計(jì)了專門的過零檢測及觸發(fā)電路，在器件兩端電壓過零時(shí)觸發(fā)，避免了由于電容器殘壓過高而造成的巨大沖擊電流，從而在硬件電路上實(shí)現(xiàn)電容器組的無過渡過程投切，電路簡單可靠。同時(shí)，在控制策略上將幾種投切判據(jù)進(jìn)行了比較，采用了電壓無功復(fù)合投切判據(jù)，以無功功率作為主判據(jù)，電壓作為輔助判據(jù)，有效地克服了僅以功率因數(shù)作為投切判據(jù)的控制方式中的輕載時(shí)容易產(chǎn)生投切振蕩而重載時(shí)容易出現(xiàn)補(bǔ)償不充分的缺點(diǎn)。
標(biāo)簽： TSC 無功補(bǔ)償技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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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。
標(biāo)簽： 樹 控制 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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C++源代碼，波形顯示.rar C++源代碼，波形顯示.rar
標(biāo)簽： 串口調(diào)試 源代碼 波形顯示
上傳時(shí)間： 2013-06-01
上傳用戶：lxm
本文首先從數(shù)控系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析，然后對(duì)運(yùn)動(dòng)控制卡在整個(gè)系統(tǒng)中承擔(dān)功能進(jìn)行了分析。根據(jù)數(shù)字型號(hào)處理器件的快速運(yùn)算能力和現(xiàn)場可編程門陣列器件的靈活、通用性提出了基于DSP器件和FPGA器件進(jìn)行總體設(shè)計(jì)的規(guī)劃。 本文重點(diǎn)詳細(xì)闡述了四軸運(yùn)動(dòng)控制卡硬件電路的設(shè)計(jì)。通過對(duì)現(xiàn)有部分PC總線的介紹與比較，設(shè)計(jì)選擇了PCI總線作為上位PC與運(yùn)動(dòng)控制卡的通信總線，并且選擇PCI9052芯片來設(shè)計(jì)PCI接口模塊；基于DSP器件的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)選擇了TMS320LF2407芯片為核心，進(jìn)行運(yùn)算控制單元的設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)其主要內(nèi)部資源進(jìn)行了分配。最后，根據(jù)硬件的原理圖，完成了具體電路板的制作。 對(duì)軟件設(shè)計(jì)，文章主要對(duì)插補(bǔ)算法在DSP上的實(shí)現(xiàn)作了一些探討。介紹了兩種加速模式：梯形加速模式和s曲線加速模式。就逐點(diǎn)比較法直線和圓弧插補(bǔ)算法以及數(shù)字積分插補(bǔ)原理也進(jìn)行了分析。最終，提出總體程序流程控制、速度控制算法、插補(bǔ)算法等的程序設(shè)計(jì)框架，并進(jìn)行了具體程序設(shè)計(jì)。
標(biāo)簽： FPGA DSP 四軸
上傳時(shí)間： 2013-07-19
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作為性能優(yōu)異的糾錯(cuò)編碼，Turbo碼自誕生以來就一直受到理論界以及工程應(yīng)用界的關(guān)注。TD—SCDMA是我國擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3G通信標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)把Turbo碼是作為前向糾錯(cuò)體制，但Turbo碼的譯碼算法比較復(fù)雜并且需要多次迭代，這造成Turbo碼譯碼延時(shí)大，譯碼速度慢，因此限制了Turbo碼的實(shí)際應(yīng)用。因此有必要研究如何將現(xiàn)有的Turbo碼譯碼算法進(jìn)行簡化，加速，使其轉(zhuǎn)化成為適合在硬件上實(shí)現(xiàn)的算法，將實(shí)驗(yàn)室的理論研究成果轉(zhuǎn)化成為硬件產(chǎn)品。 論文主要的研究內(nèi)容有以下兩點(diǎn)： 其一，提出信道自適應(yīng)迭代譯碼方案。在事先設(shè)定最大迭代次數(shù)的情況下，自適應(yīng)Turbo碼譯碼算法能夠根據(jù)信道的變化自動(dòng)調(diào)整迭代次數(shù)。 仿真結(jié)果表明：該自適應(yīng)迭代譯碼方案能夠根據(jù)信道的變化自動(dòng)調(diào)整迭代次數(shù)，在保證譯碼性能基本上沒有損失的情況下，有效減少譯碼時(shí)間，明顯提高譯碼速度。 其二，根據(jù)得到的信道自適應(yīng)迭代譯碼方案，借助Xilinx公司Spartan3 FPGA硬件平臺(tái)，使用Verilog硬件描述語言，將用C/C++語言寫成的信道自適應(yīng)迭代譯碼算法轉(zhuǎn)化成為硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，得到硬件電路，并對(duì)得到的譯碼器硬件電路進(jìn)行測試。 測試結(jié)果表明：隨著信道的變化，硬件電路的譯碼速度也隨之自動(dòng)變化，信噪比越高譯碼速度越快，并且硬件譯碼器性能（誤比特率）與實(shí)驗(yàn)仿真基本一致。
標(biāo)簽： Turbo FPGA 編譯碼器
上傳時(shí)間： 2013-05-31
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數(shù)字圖像通信的最廣泛的應(yīng)用就是數(shù)字電視廣播系統(tǒng)，與以往的模擬電視業(yè)務(wù)相比，數(shù)字電視在節(jié)省頻譜資源、提高節(jié)目質(zhì)量方面帶來了一場新的革命，而與此對(duì)應(yīng)的DVB（Digital Video Broadcasting）標(biāo)準(zhǔn)的建立更是加速了數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用。DVB標(biāo)準(zhǔn)選定MPEG—2標(biāo)準(zhǔn)作為音頻及視頻的編碼壓縮方式，隨后對(duì)MPEG—2碼流進(jìn)行打包形成TS流（transport stream），進(jìn)行多個(gè)傳輸流復(fù)用，最后通過不同媒介進(jìn)行傳輸。在DVB標(biāo)準(zhǔn)的傳輸系統(tǒng)中，無論是衛(wèi)星傳輸，電纜傳輸還是地面?zhèn)鬏敚瑸榱吮Ｕ蠄D像質(zhì)量，使數(shù)字節(jié)目在傳輸過程中避免出現(xiàn)因受到各種信道噪聲干擾而出現(xiàn)失真的現(xiàn)象，都采用了信道編碼的方式來保護(hù)傳輸數(shù)據(jù)。信道編碼是數(shù)字通信系統(tǒng)中一個(gè)必需的、重要的環(huán)節(jié)。 信道編碼設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣決定了DVB系統(tǒng)的成功與否，本文重點(diǎn)研究了DVB系統(tǒng)中的信道編碼算法及其FPGA實(shí)現(xiàn)方案，主要進(jìn)行了如下幾項(xiàng)工作： 1）介紹了DVB系統(tǒng)信道編碼的基本概念及特點(diǎn)，深入研究了DVB標(biāo)準(zhǔn)中信道編碼部分的關(guān)鍵技術(shù)，并針對(duì)每個(gè)信道編碼模塊進(jìn)行工作原理分析、算法分析。 2）根據(jù)DVB信道編碼的特點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)信道編碼中四個(gè)模塊，包括擾碼、RS編碼、卷積交織編碼和卷積編碼的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了比較詳細(xì)的分析，并闡述了每個(gè)模塊及QPSK調(diào)制的設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)模塊功能的程序流程。 3）在RS（204，188）編碼過程中，利用有限域常數(shù)乘法器的特點(diǎn)，對(duì)編碼器進(jìn)行了優(yōu)化，在很大程度上提高了編碼效率，卷積交織器部分采用RAM移位法，實(shí)現(xiàn)起來更為簡單且節(jié)省了FPGA器件內(nèi)部資源。 4）設(shè)計(jì)以Altera公司的QuartusⅡ?yàn)殚_發(fā)平臺(tái)，利用FPGA芯片EP1C6Q240C8完成了信道編碼各模塊及QPSK調(diào)制的硬件實(shí)現(xiàn)，通過Verilog HDL描述和時(shí)序仿真來驗(yàn)證算法的可行性，并給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)中減少毛刺的方法，使系統(tǒng)更為穩(wěn)定。最終的系統(tǒng)仿真結(jié)果表明該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，達(dá)到了DVB系統(tǒng)信道編碼設(shè)計(jì)的要求。
標(biāo)簽： FPGA DVB
上傳時(shí)間： 2013-06-26
上傳用戶：allen-zhao123
隨著信息時(shí)代的到來，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)來檢測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。
標(biāo)簽： FPGA 255 223
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