双足机器人是一个多自由度、多变量、非线性的复杂动力学系统。其控制平台的研究往往涉及嵌入式技术、传感器技术、步态规划、路径导航、人工智能、自动化控制等多种理论与技术，体现了信息科学和人工智能技术的最新成果，应用领域广大，具有重要的研究价值。其中，双足机器人导航控制系统是双足机器人控制平台研究中的重点和难点，将在自动驾驶、未知区域的探索、危险环境作业、核电站的维护等领域中发挥极大的作用。 本文以双足机器人导航控制系统的设计为研究背景，结合嵌入式系统开发的关键技术，主要论述了两个核心内容：一是双足机器人导航决策系统的设计。该系统是基于一种新式的ARM&DSP主从控制模式下的设计。该设计借助内外传感器系统的反馈，通过对多传感器信息的融合与处理，在导航决策算法的作用下，实现双足机器人在未知环境下平滑的自主导航。二是为增强双足机器人导航的人机交互性和控制系统对突发事件的处理能力，在基于MiniGUI的系统平台上设计了双足机器人的导航控制系统界面。论文的主要内容包括： 首先，设计了双足机器人的本体模型，并对双足机器人的步态规划做了理论研究，为步态控制获得理论上的支持。 然后，就双足机器人导航控制平台的搭建做了详细的介绍，并着重对主从控制器间通讯的CAN接口做了详细的设计。 接着，从两个层面设计了导航决策系统，一是根据内部传感器得到的关节信息，比对决策层中的步态规划算法，对关节的运动进行实时的补偿和调整，实现各关节动作的协调，得到标准的步态，保证每一步的稳定和准确。二是对外部传感器获得的外界环境信息进行处理，构建出供决策层使用的外部环境模型，之后在基于模糊神经网络的导航算法的指引下，实现双足机器人对外界环境做出合理、平滑的响应。 最后，介绍了导航控制界面的设计与实现。重点介绍了MiniGUI开发平台的搭建、基于MiniGUI的界面程序的设计以及程序在开发板上的移植，实现了控制界面在双足机器人导航上的应用。
上传时间： 2013-04-24
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在工业过程中，许多对象具有滞后特性，由于纯滞后的存在，使得系统的超调量变大，调节时间变长。因此滞后过程被公认为较难控制的对象，而且纯滞后占整个动态过程的时间越长，难控的程度越大。所以大纯滞后对象的控制一直是困扰自动控制和计算机应用领域的一大难题。而这类对象又广泛存在于石油、化工、酿造、制药、冶金等工业生产过程中。因此对该问题的研究具有重大的实际意义。 传统的PID配合Smith预估补偿器的控制方法，对模型误差反映比较灵敏，当存在建模误差或干扰时，控制效果并不能取得令人满意的效果。近年来随着模糊控制、神经网络控制等智能控制研究的不断深入，有些学者将它们与Smith预估控制、PID控制及预测控制等相结合，提出了针对不确定大滞后系统的新的控制方法。虽然有些控制方案效果不错，但系统的复杂程度和调试难度也随之增加。因此设计简单、快速、可靠的控制器，仍是一个重大课题。 本文首先介绍了大滞后过程的控制特点，概述了常用的大滞后过程的控制方法及其优缺点。接着概要地介绍了嵌入式系统的优点、发展历史、现状及前景。并针对性地介绍了ARM控制器的概况以及它的应用领域。然后本文针对大滞后对象提出了自抗扰控制器与Smith预估补偿器相结合的设计方案。通过仿真对比了本方案、PID配合Smith预估补偿器及单一的自抗扰控制器的控制效果，表明自抗扰控制器与Smith预估补偿器的结合有效地改善了大滞后对象的控制效果，增强了系统的鲁棒性和抗干扰能力。为验证该控制方案的实际控制效果，我们以PCT-II型过程控制实验装置中的具有大滞后特性的盘管内部的温度为被控对象，以JX44BO开发板作为主要的控制平台设计并完成大滞后控制实验。所以接下来本文介绍了实现这个嵌入式温度大滞后控制系统所涉及到的硬件平台、系统框图以及实验内容。然后本文介绍了嵌入式控制平台的控制界面以及各个主要功能的程序的实现，以及远程客户端程序在以太网通讯方面的程序实现和远程客户端程序的操作界面。最后本文给出了本次实验的参数设置以及最终的实验结果。实验结果表明在实际应用中本文所提出的方案对于大滞后对象具有较好的控制效果。
上传时间： 2013-06-11
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针对仪器仪表向高端产品的发展趋势，课题提出并设计实现了一种基于嵌入式μC/OS-Ⅱ操作系统和ARM7微处理器为核心的控制平台，使仪表的使用更加方便、智能。系统融合了嵌入式系统、USB通信、LAN通信、显示等多项快速发展的技术，通过USB模块和LAN网络的数据传输，实现了高端仪表与外部设备的通信，整个平台具有高速、实时传输数据等特性，能够广泛地应用于多种行业的现场测量中。 硬件方面，课题采用具有ARM7TDMI核的LPC2220微处理器作为系统的控制平台，并结合应用设计出了显示模块、USB通信模块、LAN通信模块。控制平台通过USB通信模块和LAN通信模块，建立与外部设备的数据处理通道，将与SPI接口连接的仪表数据进行传输处理。USB接口电路采用了Cypress公司的CY7C68001芯片，LAN通信模块则采用了CIRRUSLOGIC的以太网控制器CS8900实现底层驱动。 软件方面，首先将μC/OS-Ⅱ操作系统移植到ARM7上，并在嵌入式μC/OS-Ⅱ环境下编写了各硬件模块的驱动程序。在驱动程序的基础上设计了VFD显示程序、USB通信和网络通信等应用模块，验证了数据处理平台具有的各项功能。网络通信模块中，WEB SERVER在控制平台实现，在上位PC上输入服务器的固定IP地址，实现控制命令的发送、数据包的接收等功能。 经测试，系统运行正常，较好的实现了各项设计目标，从而证明了本文的方法是可行的。本系统为高端仪表的数据处理提供了一个有效的解决方案，具有良好的应用前景。
上传时间： 2013-06-06
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随着数字电视日益深入人心，高清概念越来越为人所熟知。带有高清视频功能的产品已经逐步走向人们的工作和生活，高清视频处理已经从理论研究走向系统实际应用。毫无疑问，无论是从观众的视觉还是从产业的角度来看，高清视频已经成为数字视频技术发展的必然趋势。本文研究了整个编解码系统中ARM控制模块的软件设计，最终完成以PC机为终端控制平台，经ARM控制模块将命令发送给核心编解码芯片MB86H51，使其完成相应的操作。、本文主要的工作有如下几个方面： 1、根据ARM各型号芯片的特点，结合本系统的实际需求，最终选定Atmel公司的AT91SAM9261作为ARM控制板的核心处理芯片，并深入了解该芯片的工作原理和内部结构。 2、根据本系统中所选用的DataFlash型号及外围电路连接情况等诸多因素，并结合Atmel公司所提供的AT91SAM9261一级BootLoader参考代码，编写调试符合本系统启动运行的一级BootLoader引导程序，也称为Bootstrap引导程序，最终成功实现引导U-Boot程序。 3、深入分析了U-Boot和Linux的体系结构和编译过程，结合AT91SAM9261芯片的特点和实际外围电路的连接情况，修改U-Boot和Linux中主要的编译参数，并进行重新编译，最终成功移植到系统板中。 4、在ITU-T提供的H.264标准的参考解码程序JM8.6的基础上，详细研究了H.264视频编码标准以及具体的解码器结构和解码流程，并结合DirectX技术，开发了一款基于PC机的H.264解码播放器，用于验证存储在PC机上的H.264压缩码流的正确性。
上传时间： 2013-04-24
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嵌入式系统在众多工业领域扮演着越来越重要的角色，但是因嵌入式系统的资源受限缘故，导致在嵌入式系统上很难实现复杂计算算法。此外，当前嵌入式系统设计阶段和实现阶段的分离现状，致使嵌入式系统开发耗时且昂贵。为解决这些问题，本书提出了一种低成本、可重复使用且可重构的嵌入式系统设计与实现集成开发环境。为了减少成本，该集成环境全部是采用自由和开放源代码软件，如Linux操作系统和Scilab计算平台等。 本文主要包括以下内容： 1、构建嵌入式Linux开发环境及移植相关软件包到嵌入式ARM平台，首先详细的描述了如何使用Buildroot工具包制作交叉编译器，并描述Minicom、TFTP和NFS等嵌入式开发相关工具，最后详细的描述了如何移植嵌入式图形用户界面TinyX和嵌入式窗口管理器JWM。 2、构建Scilab-EMB嵌入式计算平台，首先介绍了数值计算软件Scilab，然后详细的描述了如何在ARM系统上实现Scilab-EMB嵌入式计算平台。 3、开发Scilab数据采集工具包，实现Scilab与底层设备通讯，该工具包PC版和ARM版均支持串口和以太网接口，且均支持Modbus现场总线。PC版额外支持OPC协议。 4、基于Scilab构建虚拟控制实验室，验证该平台的可行性及性能。 本文创新点： 1、国内外率先提出了一种新的以Scilab为核心的嵌入式计算平台方案，并在国内外首次实现了Scilab到ARM平台的移植； 2、开发了Scilab-DAQ数据采集工具包，有效的实现了Scilab与底层设备的通讯。 通过虚拟实验室的建立，验证了该嵌入式控制平台能够胜任多种复杂算法。 该嵌入式计算平台解决方案和Scilab-DAQ数据采集工具包已经受到国内外同行的关注，并被多家科研机构、学校和公司所采纳和使用。
标签： Scilab-EMB ARM-Linux 嵌入式 计算
上传时间： 2013-05-30
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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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矿用隔爆馈电开关是煤矿井下配电系统的关键设备，作为配电开关，用于含有瓦斯或煤尘等爆炸危险环境的矿井中，控制和保护低压供电网络。其性能好坏直接影响着煤矿井下的生产安全和生产效率，而目前国内馈电开关普遍存在集成度低、可靠性差、智能监控水平低等缺点。 本课题将嵌入式网络控制系统应用到馈电开关中，通过对矿山供电系统工作原理、真空馈电开关工作原理以及基于EasyARM2200(Philips LPC2210为处理器、ARM7为内核)嵌入式网络控制系统的研究，实现了总体网络拓扑结构的设计和智能馈电开关控制系统硬件电路的设计；通过对嵌入式实时操作系统的移植、嵌入式TCP/IP协议栈的实现和移植以及基于C/S模式下的套接字编程等的研究和分析，完成了监控主机与嵌入式系统的通信软件和保护控制算法的应用程序的编写，从而实现了矿井地面监控主机与井下嵌入式系统馈电开关的快速通信，解决了地面监控主机对井下馈电回路及电气开关的远程智能监控的难题，最终设计出一套集实时保护控制和远程监控功能于一身的智能型馈电开关网络控制系统。 实验结果表明：在嵌入式系统端的通信软件和监控主机端的通信软件的驱动下，实现了嵌入式系统与监控主机的快速远程通信，通信速度快、可靠性高、可视化效果好，完全满足了监控系统的快速通信要求。 本课题的研究成果为工业控制领域提供了一个开放式、全分布、可互操作性的通信控制平台，为提高煤矿井下设备的远程智能监控水平和安全操控系数提供了新的解决方法，为地面监控系统实现更大规模、更深层次地对井下电气设备的集中控制、分散管理奠定了理论和实践基础。
上传时间： 2013-06-25
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建模、控制算法研究以及仿真试验都是燃气轮机研制过程中必不可少的环节，本文针对三者展开研究首先，采用容积惯性法代替牛顿-拉普逊法建立三轴燃气轮机非线性动态模型，并考虑变比热、引气与冷却等环节，通过与试车数据比较验证了所建模型具有良好的仿真精度。采用容积惯性法不但提高了模型的实时性，并且动态过程更接近真实燃气轮机运转状态。分析了容积惯性法建模中低转速阶段仿真时出现的参数振荡现象产生的原因，通过增加低转速特性数据消除了参数振荡，并提出了一种基于指数平衡与样条拟合的外推方法来获得低转速特性数据。通过低压压气机特性数据外推计算与分析，证明了该外推方法具有较好的准确性。然后，针对重型燃气轮机非线性强、惯性大和负载多变等特点，提出了一种基于深度信念网络的自适应控制器。该控制器结合了深度信念网络和传统PD控制器，其中深度信念网络作用是在线调整PID参数，而传统PD控制器负责控制量的计算与输出。通过数字仿真，验证了该控制器满足燃气轮机转速控制的要求，并且具有良好的自适应性，在燃气轮机不同工况下，能够对其转速进行准确控制，使得系统快速响应的同时无超调量。最后，针对燃气轮机硬件在环仿真平台的需要，设计了一种能够采集并模拟多种范围电压、电流与频率信号的接口模拟器。搭建了燃气轮机硬件在环控制平台，在试验前对接口模拟器以及控制器进行了标定与平台的实时性验证。在已有的控制器上，完成了基于RIX作系统的多任务嵌入式控制系统开发。通过硬件在环试验，进一步验证了本文设计的控制器具有良好的控制效果与较强的自适应能力关键词：燃气轮机，容积惯性，建模，仿真，自适应控制，深度信念网络，硬件在环
标签： 自适应控制
上传时间： 2022-03-14
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本文主要以串联谐振型感应加热电源为研究对象,通过分析其负载特性及调功控制方式,选择不控整流加逆变移相调功控制方式,其中重点分析感性移相式PWM感应加热电源调功控制方式,及其在由自关断器件MOSFET组成的串联谐振逆变器中的应用,并深入分析了感性移相式PWM控制方式调功特性。同时针对感应加热电源这个具有复杂的参数时变性,结构非线性的工业控制对象,在MATLAB/Simulink环境下建立了感性移相PWM感应加热电源的系统闭环控制模型,进行了移相式感应加热电源系统仿真研究。 在理论分析的基础上,设计了200W/100kHz感性移相式感应加热电源的主电路及控制电路。通过对移相谐振全桥软开关控制器UC3879的学习和了解,设计并搭建一种区别以往的移相式感应加热电源的锁相移相调功的控制平台,即锁相环电路和基于UC3879设计的移相调功电路相配合的方案。并设计了它激重复扫频转自激的启动方法,大大提高了电源的启动成功率。同时搭建了200W/100kHz移相式感应加热电源实验平台,完成了系统闭环控制,实验结果验证了本文理论分析的正确性及控制方案的可行性。
上传时间： 2013-07-15
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高速、高精度已经成为伺服驱动系统的发展趋势，而位置检测环节是决定伺服系统高速、高精度性能的关键环节之一。光电编码器作为伺服驱动系统中常用的检测装置，根据结构和原理的不同分为增量式和绝对式。本文从原理上对增量式光电编码器和绝对式光电编码器做了深入的分析，通过对比它们的特性，得出了绝对式光电编码器更适合高速、高精度伺服驱动系统的结论。 绝对式光电编码器精度高、位数多的特点决定其通信方式只能采取串行传输方式，且由相应的通信协议控制信息的传输。本文首先针对编码器主要生产厂商日本多摩川公司的绝对式光电编码器，深入研究了通信协议相关的硬件电路、数据帧格式、时序等。随后介绍了新兴的电子器件FPGA及其开发语言硬件描述语言Verilog HDL，并对基于FPGA的绝对式编码器通信接口电路做了可行性的分析。在此基础上，采用自顶向下的设计方法，将整个接口电路划分成发送模块、接收模块、序列控制模块等多个模块，各个模块采用Verilog语言进行描述设计编码器接口电路。最终的设计在相关硬件电路上实现。最后，通过在TMS320F2812伺服控制平台上编写的硬件驱动程序验证了整个设计的各项功能，达到了设计的要求。
上传时间： 2013-07-11
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