模糊控制是智能控制的重要組成部分，它能對那些不能建立精確數(shù)學(xué)模型的場合進(jìn)行有效的控制；近年來，F(xiàn)PGA及EDA技術(shù)發(fā)展迅速。本論文就是要結(jié)合這兩種先進(jìn)技術(shù)，在一塊FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)一個雙輸入單輸出的模糊控制器，并嘗試將ADC和DAC集成在該芯片中，以簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 首先闡述了模糊控制的理論基礎(chǔ)，重點(diǎn)介紹了雙輸入單輸出的模糊控制算法；然后在簡單介紹FPGA結(jié)構(gòu)和VHDL語言的基礎(chǔ)上，采用自項(xiàng)向下的設(shè)計(jì)方法，應(yīng)用主流EDA工具進(jìn)行模糊控制各模塊的設(shè)計(jì)，并對每個模塊進(jìn)行仿真；最后將各模塊組成一完整的模糊控制器，在EDA工具上進(jìn)行仿真驗(yàn)證和編程下載，并用一個溫度控制實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了控制器的功能，證明該控制器滿足一般控制應(yīng)用的要求。 本論文是以VHDL和FPGA為代表的現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)在智能控制領(lǐng)域應(yīng)用的一個嘗試，拓寬了模糊控制器的實(shí)現(xiàn)形式，相比于傳統(tǒng)的以單片機(jī)為載體的模糊控制器，在系統(tǒng)的簡單性、實(shí)時性和經(jīng)濟(jì)性方面都有顯著的增強(qiáng)，是一種值得采用的方法。 由于在算法的處理上采取了一定的簡化，所以損失了一定的精度。今后可以在算法上進(jìn)行完善，設(shè)計(jì)出高精度的模糊控制器。
上傳時間： 2013-06-07
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隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，各種智能核儀器逐步走向自動化、智能化、數(shù)字化和便攜式的方向發(fā)展。針對傳統(tǒng)的多道脈沖幅度分析器體積大，人機(jī)交互不友好，不方便現(xiàn)場分析等的缺陷[5]。新型的高速、集成度高、界面友好的多道脈沖幅度分析器的陸續(xù)出現(xiàn)填補(bǔ)了這一缺點(diǎn)。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，以ARM為核的處理器技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，相比較單片機(jī)而言，它的主頻高、運(yùn)算速度快，可以滿足多道脈沖幅度分析器的苛刻的時間上的要求。而且ARM處理器功耗小，適合于功耗要求比較苛刻的地方，這些方面的特點(diǎn)正好滿足了便攜式多道脈沖幅度分析器野外勘察的要求。同時，由于以ARM為核的處理器具有豐富的外設(shè)資源，這樣就簡化了外設(shè)電路及芯片的使用，降低了功耗并增強(qiáng)了產(chǎn)品的信賴性。另外，ARM芯片可以方便的移植操作系統(tǒng)，為多道脈沖幅度分析器多任務(wù)的管理和并行的處理，甚至硬實(shí)時功能的實(shí)現(xiàn)提供了前提。而且在ARM平臺使用嵌入式linux操作系統(tǒng)使多道脈沖幅度分析器的軟件易于升級。 智能化和小型化是多道脈沖幅度分析器的發(fā)展趨勢。智能化要求系統(tǒng)的自動化程度高、操作簡便、容錯性好。智能化除了需要控制軟件外，還需要軟件命令的執(zhí)行者即硬件控制電路來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制邏輯，兩者的結(jié)合才能真正的實(shí)現(xiàn)智能化。小型化要求系統(tǒng)的體積小、功耗小、便于攜帶；小型化除了要求采用微功耗的器件，還要求電路板的尺寸盡量的小且所用元件盡量的少，但小型化的同時必須保持系統(tǒng)的智能化，即不能減少智能化所要求的復(fù)雜的邏輯和時序的控制功能。為此采用高集成度的ARM芯片實(shí)現(xiàn)控制電路能滿意地同時滿足智能化和小型化的要求。在研制的多道脈沖幅度分析器中，幾乎所有的控制都可以用控制芯片來實(shí)現(xiàn)，如閾值設(shè)定、自動穩(wěn)譜以及多道數(shù)據(jù)采集，在節(jié)省了元件的數(shù)目和電路板的尺寸的同時仍能保持系統(tǒng)的智能化程度。 Linux內(nèi)核精簡而高效，可修改性強(qiáng)，支持多種體系結(jié)構(gòu)的處理器等，使得它是一個非常適合于嵌入式開發(fā)和應(yīng)用的操作系統(tǒng)。嵌入式Linux可以運(yùn)行的硬件平臺十分廣泛，從x86、MIPS、POWERPC到ARM，以及其他許多硬件體系結(jié)構(gòu)。目前在世界范圍內(nèi)，ARM體系結(jié)構(gòu)的SOC逐漸占領(lǐng)32位嵌入式微處理器市場，ARM處理器及技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)深入到各個領(lǐng)域，例如：工業(yè)控制，無線通訊，網(wǎng)絡(luò)，消費(fèi)類電子，成像等。 本課題采用三星公司生產(chǎn)的ARM(Advanced RISC Machines，先進(jìn)精簡指令集機(jī)器)芯片S3C2410A設(shè)計(jì)并研制了一種便攜式的核數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。利用ARM芯片豐富的外設(shè)資源對傳統(tǒng)的多道脈沖幅度分析器進(jìn)行改進(jìn)和簡化。系統(tǒng)由前端探測器系統(tǒng)，以及由線性脈沖放大器、甄別電路、控制電路、采樣保持電路組成的前置電路，中央處理器模塊，顯示模塊，用戶交互模塊，存儲模塊，網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊等多個模塊組成。本設(shè)計(jì)基于ARM9芯片S3C2410，并在此平臺上移植了嵌入式linux操作系統(tǒng)來進(jìn)行任務(wù)的調(diào)度和處理等。 電路板核心板部分設(shè)計(jì)采用6層PCB板結(jié)構(gòu)，這樣增加了系統(tǒng)可靠性，提高了電磁兼容的穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是多道脈沖幅度分析器的核心，A/D轉(zhuǎn)換直接使用了S3C2410內(nèi)置的ADC(Analog to Digital Converter,模數(shù)轉(zhuǎn)換器)，在2.5 MHz的轉(zhuǎn)換時鐘下最大轉(zhuǎn)換速度500 KSPS(Kilo-Samples per second,千采樣點(diǎn)每秒)，滿足了系統(tǒng)最低轉(zhuǎn)換時間≤5 μs的要求，并且控制簡單，簡化了外部接口電路。由于SD(Secure Digital Card，安全數(shù)碼卡)卡存儲容量大、攜帶方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)中采用其作為外部的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備,其驅(qū)動部分采用SD卡軟件包，為開發(fā)帶來了方便。本設(shè)計(jì)采用640*480的6.4寸LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示)屏作為人機(jī)交互的顯示部分，并且通過Qt/Embedded為系統(tǒng)提供圖形用戶界面的應(yīng)用框架和窗口系統(tǒng)。其中包括了波形顯示部分和用戶菜單設(shè)置部分，這樣方便了用戶操作。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存取方面是基于SQLite嵌入式小型數(shù)據(jù)庫而進(jìn)行的。為了方便數(shù)據(jù)向上位機(jī)的傳輸，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用XML(Extensible Markup Language，可擴(kuò)展標(biāo)記語言)格式來組織傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通過基于TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)協(xié)議的Linux下Socket套接字編程，來進(jìn)行與上位機(jī)或PC(Personal Computer,個人計(jì)算機(jī)或桌面機(jī))等的連接和數(shù)據(jù)傳輸。
標(biāo)簽： ARMLinux 多道 分析器 脈沖幅度
上傳時間： 2013-04-24
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比例-積分-微分（PID）是過程控制中最常用的一種控制算法。算法簡單而且容易理解，應(yīng)用十分廣泛。但由于應(yīng)用領(lǐng)域的不同，功能上差別很大，系統(tǒng)的控制要求及關(guān)心的控制對象也不相同。數(shù)字PID控制比連續(xù)PID控制更為優(yōu)越，因?yàn)橛?jì)算機(jī)程序的靈活性，很容易克服連續(xù)PID控制中存在的問題，經(jīng)修正而得到更完善的數(shù)字PID算法。本文以三相全控整流橋阻性負(fù)載為實(shí)際電路，控制主電路電壓，旨在提出一種智能數(shù)字PID控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，并給出了詳細(xì)的硬件設(shè)計(jì)及初步軟件設(shè)計(jì)思路。 PID控制系統(tǒng)采用高性能、低功耗的ARM微處理器S3C44BO作為核心處理單元，內(nèi)部的10位ADC作為信號采集模塊，采用了矩陣鍵盤和640*480的液晶作為人機(jī)接口；串口作為通信模塊實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)的監(jiān)控。采用芯片內(nèi)部自帶的PWM模塊，輸出16M Hz PWM信號并經(jīng)過一階低通濾波器得到0～5V的控制信號用于觸發(fā)主電路控制器，實(shí)現(xiàn)PID整定。 軟件方面，分析和研究了uC/OSⅡ的內(nèi)核源碼，實(shí)現(xiàn)了其在32位微處理器上的移植，作為管理各個子程序執(zhí)行的系統(tǒng)軟件。選用了圖形處理軟件uC/GUI用于完成LCD顯示及控制。PID算法采用了增量式數(shù)字PID算法，采用規(guī)一化算法進(jìn)行參數(shù)選取。上位機(jī)部分采用了C＃語言進(jìn)行編寫。另外，采用了RTC（Real Time Clock）作為系統(tǒng)時鐘，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定時運(yùn)行、定時模式切換等。在上位機(jī)上也可以方便的控制程序的執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。 在論文的最后詳細(xì)的介紹了智能PID控制系統(tǒng)在三相全控橋主電路中的具體應(yīng)用。總結(jié)了調(diào)試中遇到的問題，對今后工作中需要進(jìn)一步改善和探索的地方進(jìn)行了展望。
標(biāo)簽： ARM PID 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-08-01
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闡述了一種數(shù)字接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，由ADC器件AD6640和DSP. FPGA組成，具有結(jié)構(gòu)靈活、擴(kuò)展能力強(qiáng)等特點(diǎn)。本文詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和接口設(shè)計(jì)。
上傳時間： 2013-06-18
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隨著水聲技術(shù)研究的不斷深入，各類水聲設(shè)備也得到迅速發(fā)展，在海洋探測、水下通信、軍事國防等方面廣為應(yīng)用。與此同時，水聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也受到越來越多的關(guān)注。由于信道復(fù)雜、信號衰減大以及環(huán)境惡劣等因素的影響，設(shè)計(jì)一個可靠性高、功耗低、實(shí)時性強(qiáng)且符合水聲工程要求的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)成為一項(xiàng)重要任務(wù)。 本課題研究內(nèi)容來源于某型水下測量系統(tǒng)。論文在分析了水聲信號特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，闡述了用于水聲信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則。針對水聲數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用需求，采用嵌入式ARM9處理器和嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)VxWorks設(shè)計(jì)并研制了一套基于ARM_VxWorks的高可靠水聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)以S3C2410嵌入式處理器，高精度ADC和以太網(wǎng)控制器CS8900以及大容量數(shù)據(jù)存儲器為系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，對VxWorks操作系統(tǒng)進(jìn)行了移植，設(shè)計(jì)了配用的板級支持包，并開發(fā)了相應(yīng)的驅(qū)動程序。 在上述基礎(chǔ)之上，針對水聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特點(diǎn)和要求，開發(fā)了以網(wǎng)絡(luò)通信為數(shù)據(jù)傳輸手段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)串行通信和大容量數(shù)據(jù)本地存儲功能。 對系統(tǒng)的測試結(jié)果表明，采用ARM_VxWorks結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠有效地完成水聲數(shù)據(jù)采集任務(wù)。
標(biāo)簽： ARMVxWorks 水聲數(shù)據(jù) 采集 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-06-10
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根據(jù)機(jī)械電子工程類專業(yè)測控實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺數(shù)據(jù)采集的需要，在綜合考慮成本和性能基礎(chǔ)上，提出以為主處理芯片的數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計(jì)方案。 該方案的主要特點(diǎn)是，使用基于ARM7TDMI內(nèi)核的，工作主頻最高可達(dá)44MHz；內(nèi)置高性能的ADC和DAC模塊，采樣速度最高可達(dá)1MSPS，采樣精度為12位；模擬信號輸入通道最多可達(dá)16路，模擬信號輸出通道最高可達(dá)4路；具有豐富的外設(shè)資源可以使用，GPIO口數(shù)目最高可達(dá)40個。 在設(shè)計(jì)中采用了模塊化思想，將系統(tǒng)分為四個功能模塊：主模塊的功能是控制ADC進(jìn)行信號采集和DAC進(jìn)行模擬信號輸出；模擬信號模塊的作用是對傳感器輸入信號和DAC輸出波形進(jìn)行簡單的調(diào)理；數(shù)字信號模塊引出32路數(shù)字I/O口，可用于需要采集數(shù)字量的場合；JTAG模塊可進(jìn)行程序的調(diào)試和下載，對于數(shù)據(jù)采集卡的二次開發(fā)有很大的作用。 在本數(shù)據(jù)采集卡上，嘗試進(jìn)行了μC/OSⅡ操作系統(tǒng)的移植，成功實(shí)現(xiàn)了四個任務(wù)的管理。在實(shí)際應(yīng)用中，工作數(shù)小時仍可保持正常的運(yùn)行。 為檢驗(yàn)數(shù)據(jù)采集卡的串口通訊能力，利用LabVIEW程序讀取下位機(jī)串口發(fā)送的已采集到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行波形圖繪制。 為檢驗(yàn)本數(shù)據(jù)采集卡的ADC和DAC精度，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)利用DAC輸出波形，并利用ADC將采集到的波形通過LabVIEW顯示，測量結(jié)果顯示兩者電壓值誤差均在可允許的3LSB（Least Significant Bit）范圍內(nèi)，表明本數(shù)據(jù)采集卡已基本實(shí)現(xiàn)預(yù)期設(shè)計(jì)指標(biāo)。
標(biāo)簽： ARM 數(shù)據(jù)采集卡
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：bruce
本文首先介紹了主流8位MCU(微控制器)的通用架構(gòu)，通過比較分析主流國際MCU半導(dǎo)體供應(yīng)商的MCU產(chǎn)品，結(jié)合作者在德國英飛凌公司的項(xiàng)目實(shí)踐，分析了英飛凌XC866系列8位MCU的架構(gòu)特點(diǎn)和功能特性。在此基礎(chǔ)上，介紹了該MCU芯片的系統(tǒng)集成方法，以及組成模塊的架構(gòu)和功能。 LlN協(xié)議是當(dāng)前廣泛應(yīng)用的車載局部互連協(xié)議，作為英飛凌XC866MCU上很關(guān)鍵的一個外圍IP，本論文在介紹了MCU架構(gòu)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了LlN控制器。LIN協(xié)議是UART在數(shù)據(jù)鏈路層上的擴(kuò)展，其關(guān)鍵是LlN協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層的檢測實(shí)現(xiàn)。本文給出了一種可靠，高效的協(xié)議檢測機(jī)制，從而使軟件和硬件更好配合工作完成協(xié)議檢測。在完成LlN控制器設(shè)計(jì)后，本文結(jié)合了XC866ADC的架構(gòu)，介紹了ADC模擬和系統(tǒng)的數(shù)字接口概念和實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)，介紹了如何考慮分析選擇合理的數(shù)字接口方案。論文最后以XC866的系統(tǒng)架構(gòu)為基礎(chǔ)，提出了一種高效的基于FPGA的IP原型驗(yàn)證平臺方案，并以LlN控制器作為驗(yàn)證這一平臺的IP，在FPGA上成功的實(shí)現(xiàn)了驗(yàn)證方案。論文同時介紹了從SOC設(shè)計(jì)向FPGA原型驗(yàn)證轉(zhuǎn)換時的處理方法及工程經(jīng)驗(yàn)，介紹了MCU及驗(yàn)證平臺的測試平臺思想，以及基于FPGA原型和邏輯分析儀實(shí)時測試的MCU固件代碼覆蓋率測試方法。 目前8位MCU在中低端的應(yīng)用越來越廣泛，特別是目前發(fā)展迅速的汽車電子和消費(fèi)電子領(lǐng)域。因此對MCU架構(gòu)的不斷研究和提高，對更多面向應(yīng)用領(lǐng)域的IP的研究和設(shè)計(jì)，以及如何更快速的實(shí)現(xiàn)芯片驗(yàn)證將極大的推動MCU在各個領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣，將產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)和應(yīng)用價值。
上傳時間： 2013-07-14
上傳用戶：李夢晗
將嵌入式系統(tǒng)接入Internet已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢，基于ARM嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)Internet技術(shù)在遠(yuǎn)程監(jiān)控領(lǐng)域中的應(yīng)用，為嵌入式系統(tǒng)和監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展起著積極推動的作用。 本文利用32位ARM微處理器和uClinux操作系統(tǒng)為核心的嵌入式開發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)與Internet的結(jié)合，主要從嵌入式系統(tǒng)的硬件開發(fā)和軟件開發(fā)兩個方面介紹遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)特定應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺是由ARM7TDMI體系結(jié)構(gòu)的S3C44BOX微處理器和存儲器模塊、以太網(wǎng)接口模塊、ADC模塊等外圍設(shè)備來構(gòu)成。通過移植Bootloader和uClinux操作系統(tǒng)，開發(fā)以太網(wǎng)、ADC、RTC設(shè)備驅(qū)動程序以及嵌入式Web服務(wù)器、SMTP客戶機(jī)、嵌入式網(wǎng)關(guān)等應(yīng)用程序，完成系統(tǒng)的軟件部分。其中，利用以太網(wǎng)驅(qū)動程序可實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立接入Internet功能，執(zhí)行ADC驅(qū)動程序可對設(shè)備進(jìn)行控制完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)。系統(tǒng)通過內(nèi)嵌的Web服務(wù)器和公共網(wǎng)關(guān)接口CGI程序，實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程Web客戶的交互，響應(yīng)客戶下達(dá)的各種監(jiān)控命令，如上傳采集的數(shù)據(jù)，修改設(shè)備參數(shù)，以及啟動SMTP客戶機(jī)發(fā)送E-mail等。 本文以遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用的需求為出發(fā)點(diǎn)，以Web技術(shù)為主要手段，實(shí)現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，完成了嵌入式設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和訪問功能，不僅符合嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的特殊要求，而且對監(jiān)控行業(yè)應(yīng)用范圍的擴(kuò)展以及應(yīng)用水平的提高有著重要意義。
標(biāo)簽： ARMuClinux 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-01
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逆變器在自動控制系統(tǒng)、電機(jī)交流調(diào)速、電力變換以及電力系統(tǒng)控制中都起著重要的作用；各系統(tǒng)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(shí)現(xiàn)可變頻、調(diào)壓、調(diào)相、低諧波、高穩(wěn)定性的解決方案。 PWM控制逆變器通過對每個脈沖寬度進(jìn)行控制，以達(dá)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(shù)的特點(diǎn)，非常適合于應(yīng)用在對諧波、電壓輸出及穩(wěn)定性要求比較高的場合。電力半導(dǎo)體技術(shù)和集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，使得多重逆變器的控制、實(shí)現(xiàn)成為可能。 本文首先分析風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對逆變器的要求，從多重逆變器理論和PWM逆變器理論出發(fā)，提出同步式PWM控制電壓型串聯(lián)多重逆變器系統(tǒng)解決方案。本方案也可以應(yīng)用在逆變電源、交流電機(jī)調(diào)速及電力變換領(lǐng)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(diào)的多重逆變器的PWM控制，且能完成逆變器故障運(yùn)行下的保護(hù)與告警。并在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下對算法模型進(jìn)行仿真與分析。 在比較了現(xiàn)有PWM發(fā)生解決方案的基礎(chǔ)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(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。并給出一個主要由FPGA、ADC/DAC、驅(qū)動與保護(hù)電路、逆變器主回路及其他外圍電路構(gòu)成的多重逆變器系統(tǒng)解決方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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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文章開篇提出了開發(fā)背景。認(rèn)為現(xiàn)在所廣泛應(yīng)用的開關(guān)電源都是基于傳統(tǒng)的分立元件組成的。它的特點(diǎn)是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低，對不同的客戶要求來“量身定做”不同的產(chǎn)品，同時幾乎沒有通用性和可移植性。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，這種傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源已經(jīng)很難跟上時代的發(fā)展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化，開關(guān)電源的控制部分正在向數(shù)字化方向發(fā)展。由于數(shù)字化，使開關(guān)電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動作狀態(tài)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測成為了可能，同時由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應(yīng)對不同客戶的需求，這就降低了開發(fā)周期和成本。依靠現(xiàn)代數(shù)字化控制和數(shù)字信號處理新技術(shù)，數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。 在數(shù)字化領(lǐng)域的今天，最后一個沒有數(shù)字化的堡壘就是電源領(lǐng)域。近年來，數(shù)字電源的研究勢頭與日俱增，成果也越來越多。雖然目前中國制造的開關(guān)電源占了世界市場的80％以上，但都是傳統(tǒng)的比較低端的模擬電源。高端市場上幾乎沒有我們份額。 本論文研究的主要內(nèi)容是在傳統(tǒng)開關(guān)電源模擬調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，提出了一種新的數(shù)字化調(diào)節(jié)器方案，即基于DSP和FPGA的數(shù)字化PID調(diào)節(jié)器。論文對系統(tǒng)方案和電路進(jìn)行了較為具體的設(shè)計(jì)，并通過測試取得了預(yù)期結(jié)果。測試證明該方案能夠適合本行業(yè)時代發(fā)展的步伐，使系統(tǒng)電路更簡單，精度更高，通用性更強(qiáng)。同時該方案也可用于相關(guān)領(lǐng)域。 本文首先分析了國內(nèi)外開關(guān)電源發(fā)展的現(xiàn)狀，以及研究數(shù)字化開關(guān)電源的意義。然后提出了數(shù)字化開關(guān)電源的總體設(shè)計(jì)框圖和實(shí)現(xiàn)方案，并與傳統(tǒng)的開關(guān)電源做了較為詳細(xì)的比較。本論文的設(shè)計(jì)方案是采用DSP技術(shù)和FPGA技術(shù)來做數(shù)字化PID調(diào)節(jié)，通過數(shù)字化PID算法產(chǎn)生PWM波來控制斬波器，控制主回路。從而取代傳統(tǒng)的模擬PID調(diào)節(jié)器，使電路更簡單，精度更高，通用性更強(qiáng)。傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源是將電流電壓反饋信號做PID調(diào)節(jié)后--分立元器件構(gòu)成，采用專用脈寬調(diào)制芯片實(shí)現(xiàn)PWM控制。電流反饋信號來自主回路的電流取樣，電壓反饋信號來自主回路的電壓采樣。再將這兩個信號分別送至電流調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器的反相輸入端，用來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。同時用來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過流過壓保護(hù)、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號則由單片機(jī)或電位器提供。再次，文章對各個模塊從理論和實(shí)際的上都做了仔細(xì)的分析和設(shè)計(jì)，并給出了具體的電路圖，同時寫出了軟件流程圖以及設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的地方。整個系統(tǒng)由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運(yùn)算、環(huán)境開關(guān)量檢測、環(huán)境開關(guān)量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號采集、負(fù)載電壓信號采集、負(fù)載電流信號采集、以及對信號的一階數(shù)字低通濾波。由于整個系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，要求采樣速率相當(dāng)高。本系統(tǒng)采用FPGA來控制ADC，這樣就避免了高速采樣占用系統(tǒng)資源的問題，減輕了DSP的負(fù)擔(dān)。DSP可以將讀到的ADC信號做PID調(diào)節(jié)，從而產(chǎn)生PWM波來控制逆變橋的開關(guān)速率，從而達(dá)到閉環(huán)控制的目的。 最后，對數(shù)字化開關(guān)電源和模擬開關(guān)電源做了對比測試，得出了預(yù)期結(jié)論。同時也提出了一些需要改進(jìn)的地方，認(rèn)為該方案在其他相關(guān)行業(yè)中可以廣泛地應(yīng)用。模擬控制電路因?yàn)槭褂迷S多零件而需要很大空間，這些零件的參數(shù)值還會隨著使用時間、溫度和其它環(huán)境條件的改變而變動并對系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)能力造成負(fù)面影響。數(shù)字電源則剛好相反，同時數(shù)字控制還能讓硬件頻繁重復(fù)使用、加快上市時間以及減少開發(fā)成本與風(fēng)險。在當(dāng)前對產(chǎn)品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩(wěn)定度好等前提條件下，數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。本系統(tǒng)來基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。能夠滿足較高精度的設(shè)計(jì)要求。但對于高精度數(shù)字化電源，系統(tǒng)還有值得改進(jìn)的地方，比如改進(jìn)主控器，提高參考電壓的精度，提高采樣器件的精度等，都可以提高系統(tǒng)的精度。 本系統(tǒng)涉及電子、通信和測控等技術(shù)領(lǐng)域，將數(shù)字PID算法與電力電子技術(shù)、通信技術(shù)等有機(jī)地結(jié)合了起來。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案不僅可以用在電源控制器上，只要是相關(guān)的領(lǐng)域都可以采用。
標(biāo)簽： FPGA DSP 數(shù)字化 開關(guān)電源
上傳時間： 2013-06-21
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