在现代电网中，随着超高压、大容量、远距离输电线路的不断增多，对电力系统的安全稳定运行提出了更高、更严格的要求。距离保护作为线路保护的基本组成部分，其工作特性对电力系统的安全稳定运行有着直接和重要的影响。为了适应现代超高压电网稳定运行的要求，微机保护装置在硬件和软件上都提出了越来越高的要求。 高速数字信号处理芯片（DSP）技术的发展，为开发一种速度快、处理能力强的微机保护系统奠定了基础。在这样的背景下，我们采用DSP芯片和ARM处理器，设计了一个并列式双处理器微机保护系统。该系统采用一个DSP芯片负责控制数据采集、采样数据处理，实现保护功能。ARM微处理器承担人机接口管理，通过串行通信方式实现与DSP端口之间的数据通信，丰富的通讯接口，使得与上位机的通讯、下载程序定值灵活方便。新的微机保护装置不断推出，投入运行的微机保护装置不允许用来进行试验、培训，该装置还可作为试验教学系统，供学生学习认识微机保护装置的内部结构，并可自行设计保护算法、编制程序，通过上位机下载到实验装置，完成相应保护功能的测试。 本文实现了微机保护方案的整体软硬件设计，内容包括DSP2812微处理器芯片，ARM7微处理器LPC2220芯片，开关量输入／输出电路、数据采集电路、通讯和网络接口电路、人机界面的显示板电路，文中对各部分电路的功能、特点以及器件的选择、引脚连接进行了详细介绍。系统采用模块化设计，采用双CPU并行处理模式，针对基于LPC2220微处理器的监控管理系统，完成了最小系统设计，详细完成了启动电路的设计。 本文初步设计了人机操作界面，给出了软件设计的流程图，将实时操作系统μC/OS-Ⅱ与模块化硬件设计相结合，共同构成一个可以重复利用的软硬件数字系统平台，除了可以最大限度地提高开发的效率、减少资源的浪费外，还可以通过长期对于该平台的研究，逐步优化平台软硬件资源，提高其性能，并满足日益复杂的应用需求。
上传时间： 2013-04-24
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现代社会中相控阵雷达的应用越来越广泛，相控阵雷达在目标识别、空间探测、雷达成像等先进技术领域的研究不断深入。相控阵雷达的各个部分开始采用全数字化的控制方式，这对波束控制器提出了更高的技术要求：运算速度快、设备量少、数据吞吐量大、工作方式多、集成度高。为适应这些要求，结合嵌入式技术的发展，论文先介绍了相控阵雷达波控系统的基本功能和发展趋势，然后阐述了波束控制系统的实现方法，接着提出基于嵌入式ARM（Advanced RISC Machines）的雷达波束控制主控系统的详细设计方案和开发调试过程，论证了基于ARM嵌入式处理器实现雷达波束控制主控系统的运算、控制、通信等功能的可行性，最后给出了波控分系统通常采用的几种工程实现方法和其原理框图，通过软硬件相结合的设计满足雷达波控系统对组件的控制功能，完善波控系统的通用化和系列化设计思想。
上传时间： 2013-04-24
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轨道电路是列车运行实现自动控制和远程控制的基础设备之一，铁路信号系统是保证运输安全的基础设施，是实现铁路统一指挥调度，保证列车运行安全、提高运输效率和质量的关键技术设备，也是铁路信息化的重要技术领域。 基于ARM与DSP的铁路信号测试仪主要作用是及时测试铁路信号状况，反映铁路运行的情况。开发此套系统是集测试25Hz相敏轨道电路的电压自动记录仪以及相位差监测仪、ZPW-2000A的载频与低频测试功能于一体，是性价比较高、功能齐全的监测管理系统，它发挥了ARM控制性好与DSP计算速度快的优势，实现了互补。由于采用的主要是集成芯片，所以体积小，重量轻，功耗低和便于携带，便于现场检测。在满足要求的前提下，为降低开发成本提高可靠性，CPU采用LPC2210的ARM7芯片。为使测试仪直观、操作简便，系统提供了良好的人机界面，包括显示，按键操作等。 论文对FFT以及相关算法进行了分析和Matlab仿真；论文中给出了时钟电路、LCD电路、数据存储器Flash、JTAG等各功能模块的设计原理，完成了硬件电路设计；系统软件设计遵循模块化、自顶向下的设计思路。在软件设计方面，首先采用的是传统主循环控制方法，功能上主要实现了A/D采样程序、LCD显示程序、数据存储程序等的设计，对两路25Hz信号电压相位差的计算，其误差不人于1度。为了改善系统性能提高系统的实时性，系统中引入实时操作系统μC/OS-Ⅱ，也有利于代码移植及系统功能扩展。
上传时间： 2013-04-24
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电液控制作为液压控制的一个新分支，因为其本身的特点正得到越来越广泛的应用。电液控制系统的发展对电液控制技术提出了更高的要求，这必将促进电液控制技术的发展。本文在教研室多年电液控制经验的基础上，提出开发通用型电液系统数字控制器。 通过对电液控制技术的研究，了解电液系统的一般构成，结合多个具体实例，本文提出数字式电液控制器概念，以ARM微处理器为硬件核心，采用多种智能控制算法解决电液系统闭环控制问题。 数字控制器以PHILIPS公司的32位ARM7微处理器LPC2292为硬件核心，配有高速AD、DA转换器。硬件设计注重通用性，具有多种输入、输出通道，可以采集和输出多种、多个模拟量信号和数字量信。具有多种通信接口，可以实现近距离监控或者远距离操控。人机交互通道丰富，具有报警、状态指示、参数显示等功能。采用光电隔离、独立电源、屏蔽外壳等措施保证控制器具有良好的稳定性、可靠性。软件设计采用UC/OS-II嵌入式操作系统，内部集成多种智能控制算法，保证电液系统闭环控制取得良好的效果。开发模拟试验系统，可以模拟电液系统现场的各种信号和闭环回路，实现实验室调试。采用Visual Basic开发上位机软件，配合控制器完成参数修改、保存，绘制实时监控曲线，控制硬件等功能。 控制器解决了电液系统多样性难题，客服模拟控制的缺点。研发出模糊自整定PID算法，它成功解决了闭环控制过程中设定信号不断变化的难题。经过多次现场调试，目前控制器已经成功应用于国内多家企业的轮胎耐久性试验机和密炼机两种电液系统，在这两种系统中成功取代进口国外模拟控制器，并且控制效果好于国外模拟控制器。关键词：电液系统；ARM7；UC/OS-II；模糊自整定
上传时间： 2013-05-31
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发动机的燃油系统是发动机的关键部分，直接影响着发动机的动力性能、经济性能和使用性能，其中喷油泵是该系统中至关重要的部件，是燃油系统的核心，而喷油泵试验台是检测和调整发动机喷油泵所必需的关键设备。 喷油泵实验系统被广泛应用在教学、科研及生产部门，成为我国喷油泵研究与制造水平的关键。传统的实验系统多属于简单机电式的，效率和自动化程度较低。近年来出现的一些实验系统结合了现代计算机技术，在性能和功能上有所增强，但在硬件和软件方面还存在着结构复杂，可靠性、稳定性差等问题，且此类系统通常只能在实验室进行研究，难以实时的在现场进行检测，难以方便的应用于工业生产、维修的厂况，也不能满足科学研究及生产制造等方面的要求。 本论文将喷油泵实验系统与计算机及嵌入式技术有机结合起来，充分发挥嵌入式系统实时性强、功能专一的特点，研制了一种基于ARM-Linux的喷油泵实验系统。系统采用Samsung公司性价比较高的ARM9芯片S3C2410A为硬件核心，移植嵌入式Linux作为操作系统，编写应用程序，开发了友好的人机交互界面，具有体积小、重量轻、功耗低、操作简单、可靠性高等特点，对于我国的教学、科研及工业生产具有重大意义。 文中首先简要介绍了喷油泵实验系统的发展现状、嵌入式系统的基本定义以及本课题所要研究的内容和意义，然后在对系统的需求进行分析的基础上，给出了系统的总体方案设计，并进一步分块探讨了：系统的硬件设计；系统软件设计(详细阐述了将嵌入式Linux操作系统移植到ARM微处理器S3C2410A上的过程)；应用程序设计。最后对本文所开发的实验系统进行了调试并对后续工作做了展望。结果证明，此喷油泵实验系统运行稳定，性能可靠，能够方便快速的应用于教学实验、科学研究以及生产实践中，是性能优良的喷油泵实验系统。
上传时间： 2013-06-08
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目前运动控制主要有两种实现方式,一是使用PLC加运动控制模块来实现：二是使用PC加运动控制卡来实现。两者各有优缺点,但两者有以下共同的缺点：一是由于它们儿乎都是采用通用微控制器(MCU和DSP)来实现电机控制,由于受CPU速度的限制,以及CPU的多个进程同时处理,故无法在控制精度和控制速度比较高的场合中应用。二是它们的设计只是把运动控制部件当作系统的一个部分,如果要完成一个机械设备的完整控制,还需要辅助有其他的数字量/模拟量控制设备。这样在提高了系统成本的同时,也降低了系统的可靠性。 论文设计了一种基于ARM+CPLD的高速运动控制器,该控制器采用高速的CPLD处理器来完成电机的闭环控制,辅助以NXP的32位ARM7TDMI处理器LPC231X来实现复杂的运动规划,使得运动控制精度更高、速度更快、运动更加平稳；同时为系统扩展了常规运动控制卡不具备的通用I/O接口,除开4轴运动控制所需要的8点高速脉冲输入和8点高速脉冲输出外,系统具有24点数字量输入(可选共阴或共阳),25点继电器输出,仅一台这样的专用设备就可以完成4轴运动控制和设备上其它开关量控制。 系统采用可移植的软、硬件设计。硬件上以运动控制部件为核心,可以方便的在ARM处理器预留的资源上扩展出数字输入,数字输出,AD输入,DA输出等常用功能模块。系统软件构架如下：在最上层,系统采用μC/OS-Ⅱ操作系统来完成系统任务调度；在底层,将底层设备的操作打包编写成底层驱动的形式,可直接供用户程序调用；在中间层,可根据不同的用户要求编写用户程序,再将其传递给μC/OS-Ⅱ来调度该用户程序。 将该运动控制器应用于工业应用中的套标机,在对套标机进行运动分解之后,结合套标机的电气特性,很好的实现了运动控制器在套标机上的二次开发,满足了套标机在现场中的应用。
上传时间： 2013-04-24
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温室技术是我国实现农业信息化的重要环节，温度是温室中的重要环境参数。实时控制是指在规定的时间内，系统必须做出相应的响应，是现代温室控制发展的更高要求。随着精细农业的发展，传统的大棚已经不能满足现代高精度、快速采集及响应的要求，由于温度的滞后性和难调控性，温度实时控制一直是温室控制的一大难题。 本课题整合了CPID与ARM的优点，提出运用CPID硬件来实现数据采集，移植实时操作系统到ARM来实现复杂算法控制，采用高精度数字传感器DS18820，并设计出混合PID模糊控制器来实现温室的变温管理，这对于现代温室的智能化控制有着十分重要的实际意义。较传统温室，优点在于(1)它改变以往依靠单片机软件来实现传感器周期性采集，改用CPID硬件产生数字传感器所需的读写时序，这种“以硬代软”的方案实时性好，且大大避免了软件运行时的不稳定性、系统冗余等先天缺陷。(2)操作系统能实现多任务、多线程以及友好的人机界面。 试验以华中农业大学的华北型机械通风式连栋塑料温室为试验模型，选择了ALTERA公司的EPM7128SLC84-15芯片和SAMSUNG公司的S3C44BOX芯片为目标板，以PC机为宿主机，设计了实时温度控制平台。 主要工作： (1)概述了温度实时测控的必要性并介绍了CPLD、ARM技术及嵌入式实时操作系统的发展。 (2)介绍了温度采集模块及CPLD与ARM通讯接口模块的设计。 (3)通过ARM存储模块、LCD显示模块、串口模块、Rt18019AS网口模块、uClinux操作系统模块等系统完成了本试验平台。 (4)介绍混合PID模糊控制算法并通过Simulink工具箱进行了仿真，得出混合PID模糊控制器较经典PID控制具有更快的动态响应、更小超调、抗干扰强的结论。 (5)最后，通过试验数据验证了整套系统实时采集的稳定性及可靠性，指出了本课题的不足之处和待改善的问题。
上传时间： 2013-04-24
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随着生产自动化要求的不断提高，控制技术和微型计算机技术的不断发展，智能记录仪已日益广泛地应用在工业过程领域，并占据了越来越高的地位。近年来，新的应用也对智能记录仪的设计提出了更高的要求。 嵌入式系统因其体积小、性能好、功耗低、可靠性高等优点，其已经在各种记录仪表的开发与设计等领域中得到广泛的应用。为了改善工业现场传统获取数据费时、费力且数据不够及时准确的缺点，本课题基于嵌入式的技术，构建了一个由32位的嵌入式微处理器S3C24lO和实时操作系统IAnux组成的平台，并对其进行了开发研究，设计并实现了针对工业过程数据处理的一种新型的记录系统。 本文研究了无纸记录仪通用开发方法，设计了系统结构、功能和性能设计指标。该系统以三星公司生产的S3C2410(ARM)微控制器为核心，配置大容量Flash存贮器、实时时钟等，通过8个信号输入通道，可配接热电偶、热电阻以及标准的电压/电流信号，经16位采样送ARM处理后，按设定要求完成信号监测、数据记录和柱状图、曲线显示、异常数据报警等无纸记录仪的功能，以及通过RS232通信接口与其它系统进行数据通信；在系统软件设计方面，采用结构化、模块化方法，结合硬件配置设计了数据采集、检测信号处理、数据存取、键盘操作功能模块以及柱状图、曲线等图形显示功能函数，从而使具有了模块化扩展功能。试验表明了该系统对数据进行了准确、可靠的的采集与处理，较好地满足了工业现场的需求。 本课题是数据记录系统在工业现场数据采集、处理领域中的一次成功尝试。在实际应用中，该系统凸显出强大的功能、良好的灵活性。实践证明本系统是一种优秀的解决方案，能够高效的实现各种测控任务。
上传时间： 2013-04-24
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随着工业技术的不断发展，以及人对安全防范意识的逐渐加强，视频监控系统已经成为人们在生产、生活中必不可少的一个部分。特别是近年来，随着计算机技术的发展、宽带的普及、图像处理技术的提高，视频监控在越来越广泛地渗透到教育、娱乐、医疗、运动等各个领域。视频监测系统已经成为当今可视化领域的一个新的开发热点。许多应用领域对于视频监控系统提出了更高更新的要求，如何经济有效地实现特定环境所需的监控功能，给我们提出了新的课题。 本文设计和实现了基于ARM9和Linux操作系统的嵌入式视频监控系统，实现视频图像的采集、压缩和传输。文章结合嵌入式技术、图像压缩技术和网络技术，设计了一种基于嵌入式的网络视频监控系统。 本文首先研究了视频监控系统的发展现状及今后发展趋势，详细分析了嵌入式监控系统的基本原理和性能要求，提出了系统的设计的总体方案。在硬件设计方面，系统采用三星公司的S3C2410A作为嵌入式处理器，配合外围硬件电路构成嵌入式核心板。系统采用模块化设计方案，将硬件划分为三大模块：主控器与储存器模块；电源时钟复位电路模块；外围接口电路模块。在论文中对各个部分进行了详细的介绍。完成了核心板的硬件设计后，接下来介绍如何构建嵌入式监控系统的软件平台，包括成功的移植Linux操作系统；嵌入式Linux下USB接口摄像头驱动的接口和实现。最后在基于嵌入式Linux系统的平台上完成应用程序的设计，完成视频图像的采集、压缩、传输，这部分主要完成的工作有：如何使用Video4Linux API库函数实现图像采集；如何实现视频流的软件压缩；如何保证视频流数据的实时传输。 本文实现了一种体积小、成本低廉、数字化的监控解决方案。该系统可满足监控系统对数据传输可靠性和实时性的要求，具有广泛的应用价值。
上传时间： 2013-07-10
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作为先进制造业的核心技术之一，焊接控制技术的飞速发展，对我国焊接机运动控制系统的自动化和智能化水平提出了更高的要求。本课题研究的特种焊接机运动控制系统是多任务并发的实时系统，作为实时系统研究关键问题之一的实时调度问题一直都是实时控制系统中的研究热点，因此对特种焊接机运动控制系统实时调度问题的研究对于保证焊接机的强实时性、高可靠性和高稳定性具有重要的现实意义。 针对特种焊接机实时多任务并行协调控制的特点，首先总结和分析了前人在焊接机运动控制系统相关技术方面取得的成果，在吸收前人先进技术的基础上，对系统的实时调度问题和算法做了相关理论研究。同时结合实时控制系统的特点，进一步分析了几种常见的实时操作系统，选择μc/OS-Ⅱ实时操作系统作为研究的基础，研究确定焊接机控制系统的实时调度方法。 给出了焊接机运动控制系统硬件平台各个功能模块电路的设计，搭建了以ARM微处理器为核心的焊接机运动控制系统硬件平台。然后详细分析了μc/OS-Ⅱ系统的任务调度、任务管理等内核基本功能模块，针对焊接机运动控制系统实时调度存在的问题.对μc/OS-Ⅱ的内核及其任务调度算法进行扩展改进，研究一种混合的调度策略，即采用两种调度策略实现对焊接机运动控制系统中普通任务和实时任务的调度，最大限度地提高系统的实时性。通过测试，验证了对μc/OS-Ⅱ实时内核及其任务调度算法进行扩展改进设计的有效性和可行性，系统运行正常，满足焊接机运动控制系统任务调度的要求。取得了复杂焊接机运动控制系统任务实时调度策略及算法的成果，对焊接控制领域自动化和智能化的发展具有实际应用价值。
上传时间： 2013-04-24
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