目前運動控制主要有兩種實現方式,一是使用PLC加運動控制模塊來實現:二是使用PC加運動控制卡來實現。兩者各有優缺點,但兩者有以下共同的缺點:一是由于它們兒乎都是采用通用微控制器(MCU和DSP)來實現電機控制,由于受CPU速度的限制,以及CPU的多個進程同時處理,故無法在控制精度和控制速度比較高的場合中應用。二是它們的設計只是把運動控制部件當作系統的一個部分,如果要完成一個機械設備的完整控制,還需要輔助有其他的數字量/模擬量控制設備。這樣在提高了系統成本的同時,也降低了系統的可靠性。 論文設計了一種基于ARM+CPLD的高速運動控制器,該控制器采用高速的CPLD處理器來完成電機的閉環控制,輔助以NXP的32位ARM7TDMI處理器LPC231X來實現復雜的運動規劃,使得運動控制精度更高、速度更快、運動更加平穩;同時為系統擴展了常規運動控制卡不具備的通用I/O接口,除開4軸運動控制所需要的8點高速脈沖輸入和8點高速脈沖輸出外,系統具有24點數字量輸入(可選共陰或共陽),25點繼電器輸出,僅一臺這樣的專用設備就可以完成4軸運動控制和設備上其它開關量控制。 系統采用可移植的軟、硬件設計。硬件上以運動控制部件為核心,可以方便的在ARM處理器預留的資源上擴展出數字輸入,數字輸出,AD輸入,DA輸出等常用功能模塊。系統軟件構架如下:在最上層,系統采用μC/OS-Ⅱ操作系統來完成系統任務調度;在底層,將底層設備的操作打包編寫成底層驅動的形式,可直接供用戶程序調用;在中間層,可根據不同的用戶要求編寫用戶程序,再將其傳遞給μC/OS-Ⅱ來調度該用戶程序。 將該運動控制器應用于工業應用中的套標機,在對套標機進行運動分解之后,結合套標機的電氣特性,很好的實現了運動控制器在套標機上的二次開發,滿足了套標機在現場中的應用。
上傳時間: 2013-04-24
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溫室技術是我國實現農業信息化的重要環節,溫度是溫室中的重要環境參數。實時控制是指在規定的時間內,系統必須做出相應的響應,是現代溫室控制發展的更高要求。隨著精細農業的發展,傳統的大棚已經不能滿足現代高精度、快速采集及響應的要求,由于溫度的滯后性和難調控性,溫度實時控制一直是溫室控制的一大難題。 本課題整合了CPID與ARM的優點,提出運用CPID硬件來實現數據采集,移植實時操作系統到ARM來實現復雜算法控制,采用高精度數字傳感器DS18820,并設計出混合PID模糊控制器來實現溫室的變溫管理,這對于現代溫室的智能化控制有著十分重要的實際意義。較傳統溫室,優點在于(1)它改變以往依靠單片機軟件來實現傳感器周期性采集,改用CPID硬件產生數字傳感器所需的讀寫時序,這種“以硬代軟”的方案實時性好,且大大避免了軟件運行時的不穩定性、系統冗余等先天缺陷。(2)操作系統能實現多任務、多線程以及友好的人機界面。 試驗以華中農業大學的華北型機械通風式連棟塑料溫室為試驗模型,選擇了ALTERA公司的EPM7128SLC84-15芯片和SAMSUNG公司的S3C44BOX芯片為目標板,以PC機為宿主機,設計了實時溫度控制平臺。 主要工作: (1)概述了溫度實時測控的必要性并介紹了CPLD、ARM技術及嵌入式實時操作系統的發展。 (2)介紹了溫度采集模塊及CPLD與ARM通訊接口模塊的設計。 (3)通過ARM存儲模塊、LCD顯示模塊、串口模塊、Rt18019AS網口模塊、uClinux操作系統模塊等系統完成了本試驗平臺。 (4)介紹混合PID模糊控制算法并通過Simulink工具箱進行了仿真,得出混合PID模糊控制器較經典PID控制具有更快的動態響應、更小超調、抗干擾強的結論。 (5)最后,通過試驗數據驗證了整套系統實時采集的穩定性及可靠性,指出了本課題的不足之處和待改善的問題。
上傳時間: 2013-04-24
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本論文是基于ARM處理器的無功補償控制器設計
上傳時間: 2013-07-17
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輸電線路巡檢機器人是一種用于巡查輸電線路故障的自動裝置,巡線中采用機器人技術可以減輕作業強度、降低費用、提高巡檢質量。 本文采用PHILIPS公司的32位ARM處理器LPC2210為核心設計了巡線機器人運動控制器;采用NS公司的專用電機驅動芯片LMD18245設計了電機驅動部分;應用ProtelDXP設計了控制器及電機驅動電路的原理圖及PCB布線;針對機器人工作在架空輸電線路上,存在電磁干擾及雨雪天氣的影響,設計了控制器的屏蔽封裝,保證了控制器的穩定性;控制器電路結構采用了模塊化設計,從而使硬件系統具有良好的擴展性。
上傳時間: 2013-06-30
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TI公司的TMS320LF2407型DSP微控制器內嵌的異步串行口(SCI)支持CPU與其它使用標準格式的異步外設之間的數字通訊,通過RS-232接口可以方便地進行DSP之間或與PC機之間的異步通信。而串行外設接口(SPI)是一個高速同步串行輸入/輸出(I/O)端口,常用于DSP控制器和外部器件或其它控制器間的通訊。本設計正是通過TMS320LF2407所帶有的SCI模塊進行兩臺DSP的數據傳輸通信。同時還利用了DSP2407的SPI模塊和I/O口作了顯示以及鍵盤擴展電路,以便能實時監控數據的收發。此實例電路結構簡單易懂,非常適合剛接觸DSP的初學者使用,具有很好的參考價值。
上傳時間: 2013-07-01
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隨著我國加入WTO,我國逐漸成為世界縫制設備生產和銷售中心。在縫制設備行業占據極其重要地位的繡花機行業也因此而得到迅速發展,我國繡花機產量已占據全球繡花機產量的70%。但是,我國的繡花機行業在發展的過程中仍存在和面臨著很多問題。一方面是產品結構和產品質量,我國的繡花機主要以中低檔為主,在噪聲、刺繡質量、效率、產品壽命以及維護性等方面與國外先進機型存在較大差距;另一方面是技術實力和創新能力,作為繡花機全部技術核心的控制器,國內能開發的公司屈指可數,缺乏有效的競爭,且技術實力和創新能力無法與國際企業相抗衡。 針對上述情況,本文分析了繡花機的工作原理和當前主流繡花機的控制方式及特點,在研究室已完成的中低速平繡型工業繡花機課題的基礎上,設計了一種基于硬實時嵌入式操作系統WinCE5.0,以32位RISC架構ARM9處理器S3C2440A為主控芯片,以MAXII系列CPLDEPM1270為接口芯片的高速繡花機控制器。整個繡花機以高速,高質量為目標,以伺服電機作為主軸驅動,步進電機作為X/Y軸驅動,帶USB接口和Ethernet接口,預留特種繡接口,帶高分辨率彩色觸摸屏,功能豐富,操作方便。 本文分7章,第一章闡述了課題背景,繡花機發展現狀和關鍵技術;第二章從原理出發完成了需求分析,硬件和操作系統選型和項目規劃;第三章完成了總體硬件系統設計并重點介紹了驅動系統,CPLD單元,主控制板的設計和各種資源的分配;第四章在分析WinCE及其項目開發流程和環境構建的基礎上,完成了軟件的總體框架設計并介紹了相關設計要點。第五章主要是驅動程序和運動控制模塊并以步進電機驅動的開發為例介紹了流驅動的開發過程和相關的技術要點。第六章設計了一種自主的內部花樣格式并完成了相應的測試。最后一章是對本課題的總結和展望。 本文不僅從項目研究與開發和軟件工程的高度詳細探討了基丁ARM和WinCE5.0的繡花機控制器的整個開發過程,也具體的從硬件設計,資源配置,軟件編寫,驅動開發,運動控制和花樣處理等多個方面進行了深入的分析和研究。本課題的工作對于高速高檔繡花機的開發具有很好的參考價值和實踐意義,對于提升國內繡花機行業在高端市場與國外企業的競爭力,提升民族品牌價值,改變國內繡花機控制器被少數公司所壟斷,增加良性有效競爭有積極影響。
上傳時間: 2013-06-29
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本論文采用TOP-DOWN設計方法對PCI總線接口控制器的設計與實現進行了研究,對PCI總線協議做了比較深刻的理解和分析.本論文以PCI總線接口控制器的設計和實現為線索,闡述了PCI總線接口控制器設計、仿真及綜合、驗證的各個步驟,以及PCI板卡驅動程序的編寫和調試.作為PCI接口控制器下一步發展的前瞻性研究,還介紹PCI接口控制器DMA傳輸方式的實現思路及功能模塊劃分.在本論文的研究中,重點分析了PCI總線接口控制器的設計、對PCI總線協議的分析理解是進行PCI總線接口控制器設計的前提,而對PCI總線接口控制器的功能分析和結構劃分是設計的關鍵.本論文在對PCI總線接口控制器的功能分析和結構分析的基礎上,對PCI總線接口控制器的整體設計和子模塊的劃分和實現進行了詳細的分析闡述.通過本論文的研究,完成了PCI總線接口控制器的設計,并且通過編寫測試激勵程序完成了功能仿真,以及布局布線后的時序仿真,并設計了PCB實驗板進行了測試,證明所實現的PCI接口控制器完成了要求的功能.
上傳時間: 2013-04-24
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電液位置伺服系統具有控制精度高、響應速度快、輸出功率大、信號處理靈活、易于實現各種參量反饋等優點,因此它已經遍及國民經濟和軍事工業的各個技術領域。近年來,對電液位置伺服系統的快速性、穩定性、準確性等控制性能提出了新的要求,作為電液位置伺服系統核心的控制器,起到更為關鍵的作用。 現階段,嵌入式微處理器以其小型、專用、便攜、高可靠的特點,已經在工業控制領域得到了廣泛的應用,如工業過程、遠程監控、智能儀器儀表、機器人控制、數控系統等,嵌入式微處理器嵌入實時操作系統,可以克服傳統的基于單片機控制系統功能不足和基于PC的控制系統非實時性的缺點,其性能、可靠性等都能滿足電液位置伺服系統控制的要求,在控制領域具有廣泛的應用前景。 本文以實驗室的電液位置伺服系統為研究對象,按照系統的控制要求,提出以ARM9(S3C2410)微處理器為核心的控制器對電液位置伺服系統進行控制的一種方案,設計了一種新型的基于ARM9(S3C2410)微處理器的電液位置伺服控制器。本系統控制器的開發設計中,在以ARM9(S3C2410)微處理器為核心的控制器基礎上,通過外部擴展,使得系統控制器具有豐富的硬件資源,開發了A/D轉換電路、D/A(PWM)轉換電路、伺服放大電路、串行接口等電路,同時為了使得控制器的程序代碼具有較強的可讀性、可維護性、可擴展性,使用了操作系統,通過比較選擇了uC/OS-Ⅱ實時內核,并成功移植到ARM9(S3C2410)微處理器中,并編寫了A/D、數字濾波、D/A(PWM)等軟件程序,通過編譯、調試、驗證,程序運行正常。在對電液位置伺服系統進行控制策略的選擇中,分別采用PID、滑模變結構、模糊自學習滑模三種控制策略進行仿真比較,得出采用模糊自學習滑模控制策略更有利于系統控制。
上傳時間: 2013-04-24
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本論文從國內外液壓挖掘機電子節能應用現狀出發,設計液壓挖掘機電子節能控制系統。將“改進的變結構單神經元自適應PID控制算法”應用于發動機—變量泵的功率匹配控制中,通過仿真表明該算法具有優越性。 由于液壓挖掘機有單、雙變量泵系統,為了將改進的變結構單神經元自適應PID控制算法應用于不同系統,研究了單、雙變量泵與發動機功率匹配的控制策略。同時為了解決發動機—變量泵功率匹配環節與變量泵—負載匹配環節之間存在的不協調問題,設計了變量泵—負載匹配系統,依據操作人員手柄位置信號,控制變量泵輸出流量按比例分配到各個負載,實現液壓挖掘機的發動機—變量泵—負載的功率匹配。 嵌入式計算機控制系統是當今單片機控制系統的研究熱點之一。將嵌入式系統應用于液壓挖掘機的電子節能控制中,選擇ARM7系列處理器LPC2294作為這個控制器的核心,對液壓挖掘機功率匹配電子節能控制器進行了設計,為液壓挖掘機電子節能控制器的研究開發打下了基礎。
上傳時間: 2013-07-05
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隨著計算機技術和互聯網技術的發展,嵌入式系統已成為近年來新興的研究熱點。嵌入式系統的硬件核心是嵌入式微處理器,ARM處理器以其高性能、低功耗、低成本等優點占領了嵌入式系統處理器的大部分市場,基于ARM的嵌入式系統的應用已深入到工業控制、網絡通訊設備等領域。Linux作為功能強大、源碼公開的操作系統,在嵌入式領域中被廣泛應用。 本文針對自動售貨機控制系統在校園一卡通系統中的應用要求,以開發具有射頻卡結帳功能的新型自動售貨機控制系統,并與校園一卡通信息管理系統相連為目標,提出了基于ARM-Linux的自動售貨機控制器總體設計方案。根據方案對自動售貨機控制系統進行總體設計,在分析嵌入式軟硬件可實現模塊化設計的基礎上,采用數據處理能力強和能夠實現數據網絡傳輸的HMS30C7202微處理器,對ARM處理器最小系統和關鍵的接口電路進行了硬件結構設計,系統擴展有FLASH、EPROM、以太網接口、RS232接口、GPIO接口、USB接口等外圍電路。利用Protel軟件完成了開發板的原理圖設計、繪制以及印刷電路板布局布線工作,PCB設計以高速電路設計為準則,集成了多種接口電路,完成了硬件系統的設計。研究了嵌入式Linux操作系統下的自動售貨機控制系統軟件環境建立方法,論述了移植Linux到ARM控制板的過程,分析了嵌入式軟件的應用程序架構與各部分設備驅動程序的設計方法,設計了硬件驅動程序。在嵌入式軟、硬件開發的基礎上,對基于ARM的嵌入式自動售貨機控制系統進行實例研究和系統功能調試,完成了自動售貨機控制系統的基本功能,并使系統能夠基于以太網進行數據通信,為進一步的開發和應用提供了良好的基礎。
上傳時間: 2013-07-05
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