在工業過程中，許多對象具有滯后特性，由于純滯后的存在，使得系統的超調量變大，調節時間變長。因此滯后過程被公認為較難控制的對象，而且純滯后占整個動態過程的時間越長，難控的程度越大。所以大純滯后對象的控制一直是困擾自動控制和計算機應用領域的一大難題。而這類對象又廣泛存在于石油、化工、釀造、制藥、冶金等工業生產過程中。因此對該問題的研究具有重大的實際意義。 傳統的PID配合Smith預估補償器的控制方法，對模型誤差反映比較靈敏，當存在建模誤差或干擾時，控制效果并不能取得令人滿意的效果。近年來隨著模糊控制、神經網絡控制等智能控制研究的不斷深入，有些學者將它們與Smith預估控制、PID控制及預測控制等相結合，提出了針對不確定大滯后系統的新的控制方法。雖然有些控制方案效果不錯，但系統的復雜程度和調試難度也隨之增加。因此設計簡單、快速、可靠的控制器，仍是一個重大課題。 本文首先介紹了大滯后過程的控制特點，概述了常用的大滯后過程的控制方法及其優缺點。接著概要地介紹了嵌入式系統的優點、發展歷史、現狀及前景。并針對性地介紹了ARM控制器的概況以及它的應用領域。然后本文針對大滯后對象提出了自抗擾控制器與Smith預估補償器相結合的設計方案。通過仿真對比了本方案、PID配合Smith預估補償器及單一的自抗擾控制器的控制效果，表明自抗擾控制器與Smith預估補償器的結合有效地改善了大滯后對象的控制效果，增強了系統的魯棒性和抗干擾能力。為驗證該控制方案的實際控制效果，我們以PCT-II型過程控制實驗裝置中的具有大滯后特性的盤管內部的溫度為被控對象，以JX44BO開發板作為主要的控制平臺設計并完成大滯后控制實驗。所以接下來本文介紹了實現這個嵌入式溫度大滯后控制系統所涉及到的硬件平臺、系統框圖以及實驗內容。然后本文介紹了嵌入式控制平臺的控制界面以及各個主要功能的程序的實現，以及遠程客戶端程序在以太網通訊方面的程序實現和遠程客戶端程序的操作界面。最后本文給出了本次實驗的參數設置以及最終的實驗結果。實驗結果表明在實際應用中本文所提出的方案對于大滯后對象具有較好的控制效果。
上傳時間： 2013-06-11
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軟硬件資源的不斷成熟和完善，使得嵌入式系統應用得到了十分迅猛的發展。另一方面，互聯網技術的發展，使得Internet逐漸深入到人們的日常生活中。嵌入式控制網絡與信息網絡的互聯不僅拓寬了控制系統的控制范圍，而且豐富了信息系統的內容。因此，嵌入式系統與Internet相結合將成為嵌入式系統和互聯網絡發展的重要方向。 現階段，Internet規模的日益擴大與IPv4地址匱乏之間的矛盾越來越突出。為解決IPv4網絡存在的各種問題而出現的IPv6協議具有海量的地址空間、優化的路由算法、自動化的地址配置等；同時還增加了對安全性、QoS等的良好支持。因此，Internet從IPv4過渡到IPv6是一種必然的趨勢。綜上，對IPv6協議進行研究并將其引入嵌入式系統，實現嵌入式設備接入網絡的功能，具有較高的科研價值和現實意義。 本文在對嵌入式系統相關概念和嵌入式IPv6協議棧進行介紹的基礎上，闡述了IPv6協議簇中核心協議的原理、報頭結構和參數等。接著根據嵌入式TCP/IP協議棧的設計要點，提出嵌入式IPv6協議棧的總體設計，進一步對協議棧的進程模型、內存管理、平臺無關性和通訊機制進行了研究。然后對協議棧的裁剪和數據包的處理流程進行分析，給出各模塊的詳細設計與實現，主要有IPv6模塊、ICMPv6模塊、鄰居發現(ND)模塊和UDP模塊。最后將協議棧嵌入到uC/OS-II操作系統中并搭建測試環境對IPv6協議棧進行功能性測試，結果表明協議棧功能正常，可以完成基本的通訊功能。 協議棧根據嵌入式系統資源有限和應用相對單一的情況進行裁剪，采用分層結構實現；同時在實現基本功能的前提下，為功能的擴展提供了接口；另外，將協議棧與硬件、編譯器和操作系統相關的代碼獨立開來，實現了協議棧在不同平臺的良好移植。關鍵詞：嵌入式系統，因特網，ARM，IPv6，ICMPv6，鄰居發現協議
上傳時間： 2013-04-24
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隨著計算機技術的飛速發展，嵌入式系統在人們的生產生活中發揮著越來越重要的作用。近年來，基于ARM處理器和μC/OS-II操作系統的嵌入式技術已經成為當前嵌入式領域的研究熱點之一。 論文主要研究基于ARM7處理器和μC/OS-II操作系統的嵌入式測控平臺架構，為測控系統開發提供一個方便功能擴展的軟硬件環境。在此基礎上，以加速度計為對象，利用嵌入式系統的豐富資源，完成對其內部溫度及加速度信號的采集實例。硬件設計分為核心系統設計和數據采集控制子系統設計兩部分。核心系統主要包括控制核心S3C44BOX模塊、存儲器模塊、調試接口模塊、液晶顯示模塊以及數控鍵盤模塊等。完成了母板的設計與驗證，并預留多種接口，增強了可擴展性。采集控制子系統作為數據采集及控制機構，主要由A/D轉換芯片完成和串行通信模塊，用來接收傳感器傳輸的數據，經ARM處理器分析處理后，通過串行通訊方式與下位機通信。由于有多個下位系統，平臺設計擴展了8路帶高速緩沖的異步串行通信模塊。最后，對各硬件模塊進行總體調試，并對調試結果進行了分析。 調試結果表明，該硬件平臺不僅響應速度快、成本低、可靠性好，而且具有良好的可移植性和可裁剪性，便于根據實際需求進行功能擴展和裁剪，達到了預期的設計目標。
上傳時間： 2013-07-26
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現場總線技術以其先進性、實用性、可靠性、開放性等優點，已經成為自動化技術發展的熱點。現場總線控制系統作為一種開放的、具可互操作性的、徹底分散的分布式控制系統，已經對傳統的PLC、集散控制系統形成了巨大的沖擊，具有廣闊的發展前景。 作為現場總線之一的CAN總線以其可靠性高、實時性好、價格低廉、容易實現等優點，被廣泛應用于工業控制領域。與傳統的控制系統相比，基于CAN總線設計的工業控制系統可以減少系統控制的復雜性，降低成本，并能提高系統的穩定性和擴展性。 本論文針對某石材加工廠的具體應用需求，在分析了CAN總線協議的基礎上，給出了工業控制網絡的總體解決方案，主控節點硬件設計、軟件設計，人機界面設計，以及網絡通訊結構模型及具體實現流程，完成的主要工作如下： 軟硬件平臺設計，基于ARM處理器LPC2378開發了工控網絡主控節點。設計了該節點的硬件電路，包括CAN總線接口電路、串行接口電路、AD、DA轉換隔離電路等。在硬件平臺上進行μC/OS-II操作系統移植，基于該操作系統編寫了各硬件模塊驅動程序，主要包括串行接口和CAN模塊的初始化、數據接收以及發送。 通訊設計，根據工業控制應用的具體需求，設計了網絡整體解決方案，包括網絡拓撲方案，通訊結構等，基于CAN總線技術規范CAN2.0B自定義了CAN總線網絡應用層通信協議CAN08。 人機界面設計，基于威綸MT505設計了工控網絡的人機界面，編程實現人機界面與主控節點的Modbus通訊。
上傳時間： 2013-07-09
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隨著城市高層建筑的發展，建筑的消防安全性越來越引起人們的重視。火災報警系統是建筑自動化系統中重要的組成部分，它利用各種探測器來檢測火情，對火災的發生進行及時準確的報警，并控制各種滅火設備進行自動滅火和對相關設備進行聯動控制。傳統的火災報警系統采用微機中心處理方式，每個控制中心處理2000至8000個探測單元的信息，系統的實時性與穩定性的提升受到控制中心的數據處理能力和網絡通信速率的限制。 基于這一現狀，本文提出了基于ARM與uC/OS-Ⅱ的網絡火災報警系統。將控制中心的數據處理任務交由各控制單元，引入嵌入式操作系統對任務進行管理，同時引入TCP/IP協議棧實現網絡功能，利用Internet來進行信息傳輸。 本文設計了基于ARM的控制單元硬件平臺，并進行了硬件模塊測試。ARM作為32位RISC芯片的領導者，具有很高的處理能力，同時其成本較低，十分適用于作為系統中的控制單元，從硬件上保證了系統的數據處理能力與火災報警的實時性。 在軟件上，本文移植了uC/OS-Ⅱ作為系統的軟件平臺，編寫了啟動與移植相關代碼，并做了移植測試。uC/OS-Ⅱ作為開源的嵌入式實時操作系統，擁有極為精簡的內核和出色的實時性與可靠性，作為控制單元的操作系統平臺對任務進行管理與調度，從軟件上保證了系統的穩定性與可靠性。 最后，本文在ARM和uC/OS-Ⅱ的基礎上實現了網絡協議棧LwIP的移植，進行了計算機通信測試。網絡協議棧的移植使控制單元通過Internet完成信息的傳輸與控制，提高網絡的擴展性與健壯性，同時擺脫了專用網絡的傳輸速率與范圍的限制。 本文研究的系統具有分布智能化的特點，多個嵌入式控制單元取代了控制中心火災信息處理，降低了中心數據處理壓力和網絡通信壓力，平行的網絡結構提高了系統的穩定性，個別控制單元故障不會引起整個系統的崩潰，為基于這一思路的火災報警系統建立了一個完整的軟硬件平臺。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著計算機技術的迅猛發展與后PC時代的到來，嵌入式系統已成為計算機領域的一個重要組成部分，并成為近年來新興的研究熱點。現今的嵌入式應用對嵌入式設備的性能提出了更高的要求，8/16位單片機所能提供的系統性能已經顯出不足。ARM7TDMI是一種高效，低功耗的RISC處理器。而S3C44BOX就是以該內核為核心的一款芯片，它集成了許多外圍設備，非常適合做嵌入式產品。 論文主要研究基于ARM處理器和μC/OS- II操作系統的嵌入式數據采集系統設計，主要內容包括以下幾方面： (1)介紹了ARM7 S3C44BOX體系結構和BootLoader的概念，并在參考開源BootLoader的基礎上進行了BootLoader的設計與實現； (2)深入研究了μC/OS-II的概念、特點，分析了μC/OS-II在ARM處理器上移植所需的條件，并經過剪裁后成功移植到ARM處理器上： (3)介紹了AD、多串口擴展、LCD和鍵盤4個模塊的硬件工作原理，著重開發了這4個模塊的驅動程序，并通過實驗驗證了多串口擴展、LCD和鍵盤這3個模塊的工作穩定性； (4)在ARM S3C44BOX和μC/OS-II操作系統基礎上，設計了多任務來實現4通道的數據采集。經過對采集數據的分析和系統的運行，可以驗證本數據采集系統運行的高效性和穩定性。
上傳時間： 2013-06-05
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隨著微處理器技術與信息技術的不斷發展，嵌入式系統的應用也進入到國防、工業、能源、交通以及日常生活中的各個領域。嵌入式系統的軟件核心是嵌入式操作系統。然而，國內在嵌入式系統軟件開發上有很多困難，主要有：國外成熟的RTOS大都價格昂貴并且不公開源代碼，用好這些操作系統需對計算機體系結構有深刻理解。針對以上問題，免費公開源代碼的嵌入式操作系統就倍受矚目了，μC/OS-II就是其中之一。μC/OS-II是面向中小型應用的、基于優先級的可剝奪嵌入式實時內核，其特點是小巧、性能穩定、可免費獲得源代碼。 本文在深入研究μC/OS-II內核基礎上，將其運用于實際課題，完成了基于ARM架構的μC/OS-II移植及實時同步交流采樣的誤差補償研究。本文主要工作內容和研究成果如下： 1.剖析了μC/OS-II操作系統內核，重點研究了μC/OS-II內核的任務管理與調度算法機理，得出了μC/OS-II內核優點：任務調度算法簡潔、高效、實時性較好(與Linux相比)。 2.介紹了ARM9體系架構，重點講敘了MMU(存儲管理單元)功能。為了提高交流采樣系統的取指令和讀數據速度，成功將MMU功能應用于本嵌入式系統中。 3.完成了μC/OS-II操作系統在目標板上的移植，主要用匯編語言編寫了啟動代碼、開關中斷、任務切換和首次任務切換等函數。 4.針對國內外提出的同步交流采樣誤差補償算法的局限性，本文從理論上對同步交流采樣的準確誤差進行了研究，并嘗試根據被測信號周期的首尾過零點的三角形相似法，求出誤差參數并對誤差進行補償。此外，考慮到采樣周期△T不均勻，經多次采樣后會產生累積誤差，本文也給出了采樣周期△T的優化算法。 5.完成了系統硬件設計，并根據補償算法和△T優化法則，編寫了相應采樣驅動和串口驅動。最后對實驗數據進行了分析和比較，得出重要結論：該補償算法實現簡單，計算機工作量小，精度較高。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術的廣泛應用，電能污染日益嚴重，電能質量已成為電力部門及用戶日益關注的問題。電能質量的好壞直接關系國民經濟的總體效益，對電能質量進行監測與分析從而提高和改善電能質量具有重要的現實意義。 本文根據IEC和國家標準，并且經過對國內外電能質量研究現狀及同類產品進行認真分析的基礎上，主要針對我國電力行業面臨的現狀提出了一套基于DSP和ARM的電能質量監測系統。 論文首先介紹電能質量的相關概念、電能質量的研究背景、國內外電能質量和電能質量監測裝置的研究現狀，以及各項電能指標的監測標準。接下來介紹了本套電能質量監測裝置的設計方案，說明與以往方案相比所具有的優點。之后是系統的軟件設計與開發調試過程，主要是ARM軟件的設計過程，包括了工程與任務的創建、μC/OS-II 操作系統的移植和各功能模塊的設計等。最后是全文的工作總結與展望。 本文所研制的電能質量監測裝置滿足了合作企業的設計要求，相對以往的設計，具有實時性好，性能高，體積小，成本低等優點，符合電能質量監測的最新發展要求。
上傳時間： 2013-07-24
上傳用戶：shen007yue
隨著電力系統的迅速發展和電力電子技術的廣泛應用，電能污染日益嚴重，電能質量問題已經成為電力部門及電力用戶越來越關注的問題。電能質量的各項指標若偏離正常水平過大，會給發電、輸變電和用電設備帶來不同程度的危害。電能質量的好壞直接關系到國民經濟的總體效益，因此對電能質量進行檢測和分析從而提高和改善電能質量具有非常重要的意義。 本文首先介紹了電能質量的基本概念，對各種電能質量問題的分類、特征及產生原因和危害作了詳細的闡述。通過對電能質量各項指標（供電電壓偏差、頻率偏差、公用電網諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動與閃變）的分析，以傳統的傅立葉變換理論為基礎，針對目前電能質量分析的難點即對突變的、暫態的、非平穩的信號的檢測與分類，提出了基于快速傅立葉變換的暫態電能質量分析方法。 在系統的研究了電能質量分析的相關理論和檢測技術的基礎上，針對電能質量分析系統中需要支持復雜算法和保持實時性的特殊要求，研制了基于DSP與ARM構架的嵌入式電能質量分析系統的硬件平臺和軟件系統。重點分析了DSP與ARM的選型依據、結構特點、具體應用等。并且詳細的介紹了硬件平臺的各部分組成和電路原理圖。隨后，提出了該裝置軟件部分設計思想，其中重點介紹了DSP部分的FFT算法設計、ARM部分的UC/OS-II操作系統移植和MiniGUI圖形界面開發。最后對論文的主要工作進行了總結，對以后可深入研究的方向進行了展望。
上傳時間： 2013-05-22
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電液控制作為液壓控制的一個新分支，因為其本身的特點正得到越來越廣泛的應用。電液控制系統的發展對電液控制技術提出了更高的要求，這必將促進電液控制技術的發展。本文在教研室多年電液控制經驗的基礎上，提出開發通用型電液系統數字控制器。 通過對電液控制技術的研究，了解電液系統的一般構成，結合多個具體實例，本文提出數字式電液控制器概念，以ARM微處理器為硬件核心，采用多種智能控制算法解決電液系統閉環控制問題。 數字控制器以PHILIPS公司的32位ARM7微處理器LPC2292為硬件核心，配有高速AD、DA轉換器。硬件設計注重通用性，具有多種輸入、輸出通道，可以采集和輸出多種、多個模擬量信號和數字量信。具有多種通信接口，可以實現近距離監控或者遠距離操控。人機交互通道豐富，具有報警、狀態指示、參數顯示等功能。采用光電隔離、獨立電源、屏蔽外殼等措施保證控制器具有良好的穩定性、可靠性。軟件設計采用UC/OS-II嵌入式操作系統，內部集成多種智能控制算法，保證電液系統閉環控制取得良好的效果。開發模擬試驗系統，可以模擬電液系統現場的各種信號和閉環回路，實現實驗室調試。采用Visual Basic開發上位機軟件，配合控制器完成參數修改、保存，繪制實時監控曲線，控制硬件等功能。 控制器解決了電液系統多樣性難題，客服模擬控制的缺點。研發出模糊自整定PID算法，它成功解決了閉環控制過程中設定信號不斷變化的難題。經過多次現場調試，目前控制器已經成功應用于國內多家企業的輪胎耐久性試驗機和密煉機兩種電液系統，在這兩種系統中成功取代進口國外模擬控制器，并且控制效果好于國外模擬控制器。關鍵詞：電液系統；ARM7；UC/OS-II；模糊自整定
上傳時間： 2013-05-31
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