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電機(jī)(jī)控制器

基于DSP和FPGA的四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人控制器的研制

在機(jī)器人學(xué)的研究領(lǐng)域中，如何有效地提高機(jī)器人控制系統(tǒng)的控制性能始終是研究學(xué)者十分關(guān)注的一個(gè)重要內(nèi)容。在分析了工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷程和機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀后，本論文的主要目標(biāo)是針對四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人特有的機(jī)械結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型，建立一個(gè)新型全數(shù)字的基于DSP和FPGA的機(jī)器人位置伺服控制系統(tǒng)的軟、硬件平臺，實(shí)現(xiàn)對四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人的精確控制。本論文從實(shí)際情況出發(fā)，首先分析了所研究的四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)，并對其抽象簡化得到了它的運(yùn)動學(xué)數(shù)學(xué)模型。在明確了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人精確位置伺服控制的控制原理后，我們對機(jī)器人控制系統(tǒng)的諸多可行性方案進(jìn)行了充分論證，并最終決定采用了三級CPU控制的控制體系結(jié)構(gòu)：第一級CPU為上位計(jì)算機(jī)，它實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的系統(tǒng)管理、協(xié)調(diào)控制以及完成機(jī)器人實(shí)時(shí)軌跡規(guī)劃等控制算法的運(yùn)算；第二級CPU為高性能的DSP處理器，它輔之以具有高速并行處理能力的FPGA芯片，實(shí)現(xiàn)了對機(jī)器人多個(gè)關(guān)節(jié)的高速并行驅(qū)動；第三級CPU為交流伺服驅(qū)動處理器，它實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人關(guān)節(jié)伺服電機(jī)的精確三閉環(huán)誤差驅(qū)動控制，以及電機(jī)的故障診斷和自動保護(hù)等功能。此外，我們采用比普通UART速度快得多的USB來實(shí)現(xiàn)上位計(jì)算機(jī)．與下位控制器之間的數(shù)據(jù)通信，這樣既保證了兩者之間連接方便，又有效的提高了控制系統(tǒng)的通信速度和可靠性。機(jī)器人系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括兩個(gè)部分：一是采用VC++實(shí)現(xiàn)的上位監(jiān)控軟件系統(tǒng)，它主要負(fù)責(zé)機(jī)器人實(shí)時(shí)軌跡規(guī)劃等控制算法的運(yùn)算，同時(shí)完成用戶與機(jī)器人系統(tǒng)之間的信息交互；二是采用C語言實(shí)現(xiàn)的下位DSP控制程序，它主要負(fù)責(zé)接收上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱發(fā)送的控制信號，實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的實(shí)時(shí)驅(qū)動，同時(shí)還能夠?qū)崟r(shí)的向上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱反饋機(jī)器人的當(dāng)前狀態(tài)信息。研究開發(fā)出來的四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人控制器具有控制實(shí)時(shí)性好、定位精度高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，它允許用戶通過上位控制計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的各種設(shè)定作業(yè)的控制，也可以讓用戶通過機(jī)器人控制箱現(xiàn)場對機(jī)器人進(jìn)行回零、示教等各項(xiàng)操作。

標(biāo)簽： FPGA DSP 實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人控制器

上傳時(shí)間： 2013-06-11

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基于FPGA的數(shù)字化通用PWM控制器設(shè)計(jì)

如今電力電子電路的控制旨在實(shí)現(xiàn)高頻開關(guān)的計(jì)算機(jī)控制，并向著更高頻率、更低損耗和全數(shù)字化的方向發(fā)展。現(xiàn)場可編程門陣列器件(FieldProgrammableGateArrays)是近年來嶄露頭角的一類新型集成電路，它具有簡潔、經(jīng)濟(jì)、高速度、低功耗等優(yōu)勢，又具有全集成化、適用性強(qiáng)，便于開發(fā)和維護(hù)(升級)等顯著優(yōu)點(diǎn)。與單片機(jī)和DSP相比，F(xiàn)PGA的頻率更高、速度更快，這些特點(diǎn)順應(yīng)了電力電子電路的日趨高頻化和復(fù)雜化發(fā)展的需要。因此，在越來越多的領(lǐng)域中FPGA得到了日益廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。　　本文提出了一種采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)器件實(shí)現(xiàn)數(shù)字化通用PWM控制器的方案。該控制器能產(chǎn)生多路PWM脈沖，具有開關(guān)頻率可調(diào)、各路脈沖間的相位可調(diào)、接口簡單、響應(yīng)速度快、易修改、可現(xiàn)場編程等特點(diǎn)，可應(yīng)用于PWM的全數(shù)字化控制。文中對方案的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了比較詳細(xì)的論述，包括A/D采樣控制、PI算法的實(shí)現(xiàn)、PWM波形的產(chǎn)生、各模塊的工作原理等。　　本文還提出一種新型ZCT-PWMBoost變換器，詳細(xì)的分析了該變換器的工作過程，并采用基于FPGA的數(shù)字化通用PWM控制器對這種軟開關(guān)Boost變換器進(jìn)行控制，給出了比較完滿的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該控制器以及該ZCTBoost變換器的可行性和有效性，

標(biāo)簽： FPGA PWM 數(shù)字化制器設(shè)計(jì)

上傳時(shí)間： 2013-06-22

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2007年全國電子設(shè)計(jì)大賽論文（A~J題）

07電子設(shè)計(jì)大賽論文 2007年全國電子設(shè)計(jì)大賽論文（A~J題）

標(biāo)簽： 2007 全國電子設(shè)計(jì)大賽論文

上傳時(shí)間： 2013-05-26

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SD卡控制器原理圖

目前在用在 LED護(hù)欄管最普遍的控制器，只要你做好網(wǎng)格圖就能出你想要的效果

標(biāo)簽： SD卡控制器原理圖

上傳時(shí)間： 2013-04-24

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基于ARM的駕駛員語音控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通的壓力越來越大，很多城市都開始建設(shè)地鐵項(xiàng)目，發(fā)展地下軌道交通事業(yè)。在地鐵列車上，駕駛員需要方便、快捷地控制各種語音功能，保障列車可靠、安全的運(yùn)行，從而為乘客提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。駕駛員語音控制器就是為了滿足這一需求而提出來的。在描述列車乘客信息系統(tǒng)的發(fā)展、介紹了公共廣播系統(tǒng)的功能的之后，本文分析了駕駛員語音控制器的設(shè)計(jì)需求，設(shè)計(jì)了一種具有人機(jī)交互功能的駕駛員語音控制器。它帶有LCD顯示屏和輸入鍵盤；能夠在內(nèi)部存儲路線、站點(diǎn)和緊急信息等用戶數(shù)據(jù)。通過窗口菜單以圖形化的方式向駕駛員顯示列車運(yùn)行信息。通過通信端口，按照雙方約定的通訊格式，將運(yùn)行模式，路線站點(diǎn)，緊急信息等內(nèi)容發(fā)送給列車顯示與廣播控制單元，完成語音及顯示控制。根據(jù)需求分析，提出了一種基于ARM的控制器設(shè)計(jì)平臺。設(shè)計(jì)了該控制器的硬件和軟件的整體方案，采用模塊化設(shè)計(jì)的思想給出了系統(tǒng)各主要模塊的具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，并給出了相關(guān)電路的實(shí)現(xiàn)原理圖。最后介紹了本控制器的測試方法與過程，并給出了具體應(yīng)用。該駕駛員語音控制器實(shí)現(xiàn)了人工廣播、司機(jī)對講、緊急對講和系統(tǒng)設(shè)置等功能。具有操作方便、便于維護(hù)、可配置、成本低等優(yōu)點(diǎn)，滿足了駕駛員以及列車語音與顯示控制的實(shí)際需求。關(guān)鍵詞：ARM；RS485；乘客信息系統(tǒng)；圖形用戶界面；嵌入式系統(tǒng)

標(biāo)簽： ARM 駕駛員語音控制器

上傳時(shí)間： 2013-07-30

上傳用戶：電子世界
基于ARM的減搖鰭智能控制器的研究

減搖鰭是船舶與海洋工程中的一種重要系統(tǒng)，目前已在多種船舶中廣泛應(yīng)用。減搖鰭對于提高船舶耐波性，增加船舶使用壽命，改善設(shè)備與人員的工作條件，提高艦艇的戰(zhàn)斗力具有重要作用。減小船舶橫搖是目前船舶運(yùn)動控制領(lǐng)域的重要課題之一。本文以船舶減搖鰭系統(tǒng)作為研究對象，重點(diǎn)講述了基于ARM處理器的減搖鰭控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案。減搖鰭系統(tǒng)目前大多采用基于力矩對抗原理的PID控制器。控制器的性能對船舶自然橫搖周期和無因次橫搖衰減系數(shù)有著很大的依賴關(guān)系。由于船舶橫搖運(yùn)動的復(fù)雜性、非線性、時(shí)變性和海況的不確定性，經(jīng)典PID控制難以獲得滿意的控制效果。采用先進(jìn)的控制策略是解決這一問題的有效方法。本論文將模糊控制與PID控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了無須精確的對象模型，只須將操作人員和專家長期實(shí)踐積累的經(jīng)驗(yàn)知識用控制規(guī)則模型化，然后用模糊推理在線辨識對象特征參數(shù)，便可對PID參數(shù)實(shí)現(xiàn)自整定。另外，浪級調(diào)節(jié)器做為減搖鰭控制器的一個(gè)重要組成部分，本論文也對其設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，提出了一種基于海浪譜估計(jì)的浪級調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)方法，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)浪級調(diào)節(jié)器不能充分利用海浪信息的不足。目前大多數(shù)的減搖鰭控制器使用單片機(jī)作為主處理器或者以工控機(jī)為基礎(chǔ)開發(fā)而來的，前者集成度不高，穩(wěn)定性也不好，而后者成本較高。因此，本課題設(shè)計(jì)了一款新型的基于ARM處理器的減搖鰭控制器，解決了上述問題。該系統(tǒng)主要由硬件平臺和軟件平臺兩部分組成。硬件平臺主要包括基于飛利浦公司的LPC2214的控制器核心電路和輔助實(shí)現(xiàn)控制的驅(qū)動電路；軟件平臺主要是基于ARM的軟件，包括啟動代碼和應(yīng)用程序。研究結(jié)果表明：開發(fā)的嵌入式減搖鰭控制系統(tǒng)不僅具有集成度高、性價(jià)比高、性能優(yōu)越、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、實(shí)時(shí)性高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)更能夠適應(yīng)減搖鰭控制系統(tǒng)智能化的發(fā)展趨勢，所以該減搖鰭控制器具有很好的使用價(jià)值及意義。

標(biāo)簽： ARM 減搖鰭智能控制器

上傳時(shí)間： 2013-07-10

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基于ARM的嵌入式工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制器的平臺設(shè)計(jì)

工廠底層的信息絕大部分都是通過現(xiàn)場總線進(jìn)行傳遞的，但基于現(xiàn)場總線的工業(yè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)無法實(shí)現(xiàn)與企業(yè)的Internet/Intranet無縫連接從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。所以本文就此問題展開研究，提出了一種基于S3C2410的嵌入式工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制器的平臺的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了一個(gè)具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的控制器平臺。 1.針對網(wǎng)絡(luò)控制器的特點(diǎn)與要求，通過對比分析，選取了具體的硬件和軟件，以確保網(wǎng)絡(luò)控制器平臺的穩(wěn)定可靠。 2.具體設(shè)計(jì)了控制器相關(guān)硬件電路。包括存儲電路、以太網(wǎng)電路、串口電路、I/O口電路等。 3.建立了嵌入式Linux軟件開發(fā)平臺；對網(wǎng)絡(luò)通信的理論進(jìn)行了研究，編寫了CGI外部擴(kuò)展程序，實(shí)現(xiàn)了動態(tài)Web技術(shù)，使用戶可以通過瀏覽器對控制器進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。同時(shí)，開發(fā)了嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite應(yīng)用程序，使歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和技術(shù)參數(shù)的管理更加方便有序；開發(fā)了對應(yīng)的驅(qū)動程序確保了網(wǎng)絡(luò)控制器的的正常運(yùn)行。 4.在完成嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器硬件與軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，將控制器平臺應(yīng)用于智能加藥控制系統(tǒng)中，通過測試表明本網(wǎng)絡(luò)控制器平臺穩(wěn)定可靠。總之，本文在深入研究嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器的基礎(chǔ)上搭建了一個(gè)嵌入式的硬件和軟件平臺，確保了網(wǎng)絡(luò)控制器穩(wěn)定可靠并高效地運(yùn)行，為第二次開發(fā)嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器準(zhǔn)備了一個(gè)比較理想的嵌入式平臺。

標(biāo)簽： ARM 嵌入式工業(yè) 網(wǎng)絡(luò)控制器平臺設(shè)計(jì)

上傳時(shí)間： 2013-04-24

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基于ARM的自動售貨機(jī)控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

自動售貨機(jī)作為自助服務(wù)領(lǐng)域中的一員，為國內(nèi)外該領(lǐng)域廠商所研究，并且得到了廣泛的應(yīng)用。為了適應(yīng)客戶的需求，需要開發(fā)一套功能更加完善、擴(kuò)展性能更強(qiáng)的自動售貨機(jī)控制器。本文以國內(nèi)自動售貨機(jī)制造商--湖南金碼智能設(shè)備制造有限公司在自動售貨機(jī)控制器的研究現(xiàn)狀為背景，分析了公司現(xiàn)有控制器的不足，并制定出基于ARM7與嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的自動售貨機(jī)控制器的設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)硬件完成了控制器外圍各模塊的接口電路圖設(shè)計(jì)，分析了自動售貨機(jī)控制器的組成；實(shí)現(xiàn)了電源模塊、MDB外設(shè)驅(qū)動模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、鍵盤與顯示模塊以及數(shù)據(jù)存儲模塊的開發(fā)，并對各模塊的原理與電氣特性進(jìn)行了詳細(xì)的說明。軟件上，將μC/OS-Ⅱ成功移植了至ARM7體系結(jié)構(gòu)；針對售貨機(jī)本身是一個(gè)自反應(yīng)、事件驅(qū)動的系統(tǒng)，使用有限狀態(tài)機(jī)來管理系統(tǒng)狀態(tài)以及狀態(tài)轉(zhuǎn)換，并高效地實(shí)現(xiàn)了更適用于復(fù)雜系統(tǒng)的層次型有限狀態(tài)機(jī)；在μC/OS-Ⅱ與層次有限狀態(tài)機(jī)的新軟件框架支持下，編寫了鍵盤與顯示模塊、MDB設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備等的驅(qū)動程序和系統(tǒng)應(yīng)用程序。最后，調(diào)試與試驗(yàn)表明基于ARM的控制器滿足售貨機(jī)基本要求，并且本課題的設(shè)計(jì)方案對較復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)的研究有一定的借鑒意義和應(yīng)用價(jià)值。

標(biāo)簽： ARM 自動售貨機(jī) 制器設(shè)計(jì)

上傳時(shí)間： 2013-05-31

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基于ARM和CPLD的四足機(jī)器人嵌入式控制器硬件平臺設(shè)計(jì)

運(yùn)動控制系統(tǒng)是機(jī)器人控制系統(tǒng)的重要組成部分。本文將ARM與CPLD技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人運(yùn)動控制系統(tǒng)，使控制系統(tǒng)更加開放、更加模塊化，同時(shí)ARM芯片的高速大容量的數(shù)據(jù)處理能力以及CPLD的高集成度，可編程性，能夠逾越以往控制系統(tǒng)中實(shí)時(shí)、高速、高精度的技術(shù)瓶頸. 嵌入式技術(shù)是當(dāng)今最熱門的技術(shù)之一，由于簡潔、高效等優(yōu)點(diǎn)，使得其廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域；所謂嵌入式系統(tǒng)就是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對其它設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。本文主要闡述了基于嵌入式處理器S3C44B0X的機(jī)器人控制器的設(shè)計(jì)過程。文章首先介紹了機(jī)器人本體規(guī)劃、嵌入式系統(tǒng)和嵌入式微處理器S3C44B0X的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；接著介紹了基于S3C44B0X的智能控制器的設(shè)計(jì)，包括硬件設(shè)計(jì)和CPLD軟件設(shè)計(jì)。其中控制器硬件平臺擴(kuò)展了外部存儲器、串行口，通過輸出PWM信號進(jìn)入驅(qū)動電路模塊，從而實(shí)現(xiàn)控制機(jī)器人運(yùn)動的目的。在CPLD設(shè)計(jì)過程中，引入JTAG調(diào)試接口，方便系統(tǒng)程序的下載和調(diào)試，通過自上而下、分塊設(shè)計(jì)的思想給出了QUARTUSⅡ設(shè)計(jì)環(huán)境下的軟件代碼。本系統(tǒng)利用不同任務(wù)間的切換來實(shí)現(xiàn)通信過程，而不再采用無操作系統(tǒng)的工程文件的形式，這樣不但有利于項(xiàng)目的調(diào)試，也有利于對其它接口的擴(kuò)展。最后對該控制器進(jìn)行了測試和分析。

標(biāo)簽： CPLD ARM 四足機(jī)器人嵌入式控制器

上傳時(shí)間： 2013-07-19

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基于ARM和Linux的嵌入式繡花機(jī)控制器的研究

嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種智能控制器中，目前國外高端繡花機(jī)控制器主要采用高性能嵌入式微處理器，而國內(nèi)繡花機(jī)控制器仍以單片機(jī)為主，存在繡花色澤單調(diào)，數(shù)據(jù)處理能力欠佳，缺乏圖形控制界面等不足。本文在分析了繡花機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)上，研制了基于Linux-2.6的嵌入式繡花機(jī)控制器，論文的主要工作和成果如下： (1)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于嵌入式微處理器的繡花機(jī)控制器開發(fā)平臺，建立宿主機(jī)開發(fā)環(huán)境，制作了針對Linux-2.6的交叉編譯器，實(shí)現(xiàn)了宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，設(shè)計(jì)了基于雙口RAM的雙處理器通信接口。 (2)深入研究了嵌入式系統(tǒng)的引導(dǎo)裝載程序vivi、Linux-2.6內(nèi)核和根文件系統(tǒng)，成功移植了基于S3C2410硬件平臺的vivi、嵌入式Linux-2.6操作系統(tǒng)和cramfs根文件系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。 (3)對Linux-2.6內(nèi)核設(shè)備驅(qū)動程序進(jìn)行了分析和研究，在設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于Linux-2.6內(nèi)核的IIC鍵盤驅(qū)動程序和雙處理器通信接口驅(qū)動程序。 (4)深入分析了三種主流繡花機(jī)花樣文件存儲格式和解碼方法，采用MiniGUI圖形系統(tǒng)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了繡花機(jī)控制器的圖形控制界面。

標(biāo)簽： Linux ARM 嵌入式繡花機(jī)

上傳時(shí)間： 2013-07-01

上傳用戶：jackgao

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