随着国民经济的飞速发展,传统的电机已无法满足当前工程的要求,其作用也由过去简单的起停控制、提供动力上升到要求对其速度、位置、转矩等进行精确的控制,并能实现快速加速、减速、反转以及准确停止等,使被驱动的机械运动符合于集的要求。在集成电路、现代电子技术及控制理论飞速发展的今天,电机控制技术也得到了飞快的发展,电机控制器也由模拟分立元件构成的电路向数模混合、全数字方向发展。本论文主要研究了FPGA芯片在电机控制器中的应用。 论文首先对无刷直流电机系统进行了综合性论述。对系统的组成、及系统中主要部分:如位置传感器、逆变器和功率器件、供电直流电源进行了较详细的说明;并且提出了与本研究相关的控制机理和实施方案。 其次,论文对FPGA芯片的特点及配置电路、以及以FPGA-FLEX10K10为核心的控制器电路的组成进行了较详细的论述;同时对超高速集成电路硬件描述语言(VHDL)的特点和应用进行了研究;并提出了应用FPGA芯片对电机速度进行控制的系统构成及工作原理。 论文还对FPGA芯片与DSP芯片共同完成电机控制的方案进行了论述,利用ALTERA公司的FPGA芯片完成了电机控制器的设计、制造和调试,并在此基础上分析研究了利用此控制器对无刷直流电机进行调速控制的方法;两种控制器共同工作,组合方便、功能强大,适合在高精度、高效、宽变速控制的应用场合下,可对电机实现精度更高、策略更复杂的控制。 论文最后还对在具体产品中的应用效果及行了简单分析。
上传时间: 2013-08-04
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在机器人学的研究领域中,如何有效地提高机器人控制系统的控制性能始终是研究学者十分关注的一个重要内容。在分析了工业机器人的发展历程和机器人控制系统的研究现状后,本论文的主要目标是针对四关节实验室机器人特有的机械结构和数学模型,建立一个新型全数字的基于DSP和FPGA的机器人位置伺服控制系统的软、硬件平台,实现对四关节实验室机器人的精确控制。 本论文从实际情况出发,首先分析了所研究的四关节实验室机器人的本体结构,并对其抽象简化得到了它的运动学数学模型。在明确了实现机器人精确位置伺服控制的控制原理后,我们对机器人控制系统的诸多可行性方案进行了充分论证,并最终决定采用了三级CPU控制的控制体系结构:第一级CPU为上位计算机,它实现对机器人的系统管理、协调控制以及完成机器人实时轨迹规划等控制算法的运算;第二级CPU为高性能的DSP处理器,它辅之以具有高速并行处理能力的FPGA芯片,实现了对机器人多个关节的高速并行驱动;第三级CPU为交流伺服驱动处理器,它实现了机器人关节伺服电机的精确三闭环误差驱动控制,以及电机的故障诊断和自动保护等功能。此外,我们采用比普通UART速度快得多的USB来实现上位计算机.与下位控制器之间的数据通信,这样既保证了两者之间连接方便,又有效的提高了控制系统的通信速度和可靠性。 机器人系统的软件设计包括两个部分:一是采用VC++实现的上位监控软件系统,它主要负责机器人实时轨迹规划等控制算法的运算,同时完成用户与机器人系统之间的信息交互;二是采用C语言实现的下位DSP控制程序,它主要负责接收上位监控系统或者下位控制箱发送的控制信号,实现对机器人的实时驱动,同时还能够实时的向上位监控系统或者下位控制箱反馈机器人的当前状态信息。 研究开发出来的四关节实验室机器人控制器具有控制实时性好、定位精度高、运行稳定可靠的特点,它允许用户通过上位控制计算机实现对机器人的各种设定作业的控制,也可以让用户通过机器人控制箱现场对机器人进行回零、示教等各项操作。
上传时间: 2013-06-11
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如今电力电子电路的控制旨在实现高频开关的计算机控制,并向着更高频率、更低损耗和全数字化的方向发展。现场可编程门阵列器件(FieldProgrammableGateArrays)是近年来崭露头角的一类新型集成电路,它具有简洁、经济、高速度、低功耗等优势,又具有全集成化、适用性强,便于开发和维护(升级)等显著优点。与单片机和DSP相比,FPGA的频率更高、速度更快,这些特点顺应了电力电子电路的日趋高频化和复杂化发展的需要。因此,在越来越多的领域中FPGA得到了日益广泛的发展和应用。 本文提出了一种采用现场可编程门阵列(FPGA)器件实现数字化通用PWM控制器的方案。该控制器能产生多路PWM脉冲,具有开关频率可调、各路脉冲间的相位可调、接口简单、响应速度快、易修改、可现场编程等特点,可应用于PWM的全数字化控制。文中对方案的实现进行了比较详细的论述,包括A/D采样控制、PI算法的实现、PWM波形的产生、各模块的工作原理等。 本文还提出一种新型ZCT-PWMBoost变换器,详细的分析了该变换器的工作过程,并采用基于FPGA的数字化通用PWM控制器对这种软开关Boost变换器进行控制,给出了比较完满的实验结果。实验结果验证了该控制器以及该ZCTBoost变换器的可行性和有效性,
上传时间: 2013-06-22
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基于电子鼻技术和嵌入式技术的智能乙醇电子鼻系统是针对乙醇气体浓度检测的集成系统,可以在规定的温度、湿度和气压条件下,分析测量出气体中乙醇含量,具有广阔的应用前景。本文中智能乙醇电子鼻系统的研制涉及到测量人体肺深部气体中的乙醇含量,即呼出气体中的乙醇含量BrA.(breat.alcoho.concentration),然后根据比例关系得出人体血液中的乙醇含量BAC(bloo.alcoho.concentration),本文的研究内容如下: 第一章提出了课题来源及研究意义;在此基础上分析电子鼻技术和嵌入式技术的国内外研究现状,涉及到乙醇电子鼻、气敏传感器,以及嵌入式操作系统等技术;然后根据这些技术特点,确定了本文的研究内容和实施路线;最后,给出了论文的框架结构。 第二章分析系统需求,结合嵌入式技术理论,确定系统硬件方案和软件方案;在硬件方案中涉及到信息的处理、存储、通信等,在软件方案中涉及到嵌入式操作系统、文件系统、GUI系统的选择;对于乙醇电子鼻传感器方案,详细论述了乙醇燃料电池的工作过程及原理;最后,制定了智能乙醇电子鼻系统的总体技术及实施方案。 第三章着重阐述了系统的硬件设计过程,采用模块化思想,分阶段、分步骤地设计了硬件电路:分别从中央处理单元、信息采集及预处理、数据显示及报警、数据通信、数据存储、人机交互这六个方面,详细描述了硬件电路的工作过程和原理;至此,搭建出了硬件平台。 第四章主要描述了系统的软件设计过程,按照软件开发的流程,从系统引导代码BootLoader的编写,到嵌入式操作系统μClinux的移植,再到文件系统JFFS2的移植,最后到MiniGUI图形库的移植,都一一详细论述了实现过程;至此,搭建出了系统的软件平台。 第五章基于搭建的软件平台,阐述了系统相关驱动程序的开发过程、操作界面和应用程序的设计过程,给出了系统的界面图与操作流程图,明确体现了系统的功能模块;至此,完成了智能乙醇电子鼻系统的驱动及应用程序开发。 第六章和第七章,针对智能乙醇电子鼻系统的测试分析,搭建了系统测试平台,指定了符合本系统的测试指标及标准;对测试结果进行详细分析和对比,得出了系统性能的评价。根据这些评价,提出了系统的不足和今后要进一步研究和完善的方面。关键词:乙醇电子鼻;嵌入式系统;燃料电池;ARM;μCLinux操作系统
上传时间: 2013-07-24
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随着当今生产力的发展和技术的进步,生产设备的自动化程度越来越高,传统的监控手段已不能满足生产自动化、智能化和网络化的需求。智能巡检终端作为生产安全的重要辅助设备,能在复杂环境下实现对多设备多信号量的实时采集和处理,可以作为解决生产设备安全运行的主要手段之一。近来年嵌入式技术以其强大的处理能力、高度的可靠性在微控制领域的应用越来越广泛。无线通信技术,特别是GPRS无线网络技术的快速发展。使互联网等宽带数据网络与无线通信网络实现互联,能够大大提高无线监控效率。在分析研究了当前国内、外设备巡检系统研究现状,并结合嵌入式技术和GPRS无线网络通讯技术的基础上,根据实际项目企业的具体生产要求,论文提出了一种基于GPRS无线通信技术与嵌入式技术的无线智能设备巡检系统。 本系统采用三星公司的ARM920TS3C2410芯片作为系统处理器,处理器从外部传感器采集到的相关数据,如:温度、湿度、压力等,通过SIM—300GRPS无线通讯模块的AT命令将数据通过无线网络传送到移动运营商GPRS网络中,然后将数据传送到生产监控中心(指定IP地址或域名)监控中心,监控中心可以通过专门软件对从各监控点传递的数据作出分析处理,并通过GPRS网络将相关控制命令反馈给各个监控点。 本课题主要工作集中在两个方面:一方面是GPRS无线收发设备硬件实现,在这一部分涉及到模块硬件功能设计、无线模块、嵌入式处理器的选型;另一方面是软件设计,给出了系统软件开发流程,完成了各模块的开发工作。研究和试验表明,该系统具有价格低廉、稳定可靠的特点,能满足远程无线数据传输的实际需求。
上传时间: 2013-06-01
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生物发酵作为现代生物技术工业的重要组成部分,已被广泛用于食品、制药等各个领域,并显示出良好的发展前景和巨大的市场潜力。但由于生物发酵过程是一种复杂的生化反应过程,控制变量众多且相互关联度较大,采用传统控制方法难以实现有效控制。 因此,本文根据生物发酵的流程特点和当今国内市场的切实需要,在总结国内外相关研究的基础上,针对非线性、时变、大滞后的发酵过程,将智能控制技术融入到了生物发酵控制系统中,主要对发酵过程中的温度、PH值的控制算法进行研究,分别设计了仿人智能模糊PID控制和仿人智能模糊控制,模拟仿真和实验分析表明,控制效果优于传统算法。 基于32位ARM架构的嵌入式微处理器以其高性能、低功耗、低成本的优势,得到了很好的推广,同时国内微电子与嵌入式技术得到了迅速发展。鉴于此背景,本系统现场控制的下位机的硬件平台采用基于S3C2410的处理器,软件设计中采用了嵌入式Linux系统。同时采用了集散控制技术,实现一台上位机可以同时与多台下位机的数据通讯和远程监控,且下位机可以脱离上位计算机单独对各种参数进行控制。 本文的工作重点主要包括:主要参数测量与控制、发酵过程系统的总体设计、嵌入式系统的设计。本发酵控制系统对发酵过程进行实时监测、优化操作,不仅能避免人工操作的不确定因素,提高自动化水平,而且能够对发酵过程中主要参数进行有效控制,具有重要的现实意义。
上传时间: 2013-04-24
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目前在用在 LED护栏管最普遍的控制器,只要你做好网格图就 能出你想要的效果
上传时间: 2013-04-24
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超声波电机(Ultrasonic motors,简称USM)是一种全新原理的直接驱动电机,它利用压电陶瓷逆压电效应激发的超声振动作为驱动力,通过定转子间的摩擦力来驱动转子运动。与传统的电磁电机相比,它具有低速大转矩、无电磁干扰、动作响应快、运行无噪声、无输入自锁等卓越特性,在非连续运动领域、精密控制领域比传统的电磁电机性能优越得多。超声波电机在工业控制系统、汽车专用电器、精密仪器仪表、办公自动化设备、智能机器人等领域有广阔的应用前景,近年来倍受科技界和工业界的重视,成为当前机电控制领域的一个研究热点。 本文主要以行波型超声波电机的驱动控制技术为研究对象,引入嵌入式系统理念,设计并制作了超声波电机的驱动控制系统,并对超声波电机的速度与定位控制做了深入的研究。本文主要研究内容及成果如下: 介绍了超声波电机的工作原理、特点及其应用前景,总结了国内外超声波电机驱动控制技术的发展历史和研究现状,以及今后我国超声波电机驱动控制技术的发展方向,明确了本文的研究内容。 结合嵌入式系统特点及其开发方法,详细介绍了超声波电机嵌入式驱动控制系统的硬件和软件设计过程,并总结了硬件、软件的调试过程。最后,对所设计系统性能进行了实验测试和数据分析。 采用DDS技术解决超声波电机所需要的高频驱动电源和数字控制的问题。本文设计的以ARM控制器为核心,频率、相位、幅值均可调的双通道信号发生器,具有频率和相位差控制精度高的特点。 本文介绍了速度与位置的常用控制策略。设计并搭建了基于增量式PID的速度和基于模糊PID的位置控制系统。速度控制采用增量式PID调节,其控制策略简单、易行,通过实验选择合适的参数能适应一般的控制精度要求。定位控制则采用模糊PID控制策略,该策略将模糊控制不需要精确的数学模型、收敛速度快的特点与PID简单易行、能消除稳态误差的优点相结合,改善了模糊控制器稳态性能,使电机定位控制精度达到0.0880。
上传时间: 2013-07-16
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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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智能电表、水表、煤/燃气表、热量表等大量地出现在人们的生活中,同时这些仪表的抄录工作变得越来越烦琐,工作量大,工作效率低,不仅给用户带来不便,而且会存在漏抄、误抄、估抄的现象。随着电子技术、通信技术和计算机技术的飞速发展,人工抄表已经逐步被自动抄表所代替。 集中器是一个数据集中处理器,是多对象自动抄表系统的通信桥梁,负责对各智能表的数据进行采集、存储和管理,及时有效地向上位机传输数据并执行上位机发送的指令。提高多对象集中器数据处理能力,有效完成上下行通信是多对象自动抄表系统AMRS(Automation Meter Reading System)目前需要解决的关键问题。 本文针对多对象集中器这样一个较复杂的通信与控制系统,提出采用32位的高性能嵌入式微处理器。32位ARM9微处理器处理速度快、硬件性能高、低功耗、低成本,集成了相当多的硬件资源,硬件的扩展和设计大大简化,ARM9(S3C2410)为工业级芯片,抗干扰能力强,能够适应运行现场的较恶劣环境,8/16位微控制器运算能力有限,对于较复杂的通信与控制算法难以顺利完成;硬件平台依赖性强,不利于软件的开发、升级与移植;在缺乏多任务调度机制的情况下,应用软件不仅实现难度大,且可靠性难以保证。 本文首先对多对象远程抄表系统的总体结构进行研究,主要研究了多对象远程抄表系统中集中器的软件和硬件实现,对硬件资源进行了外围扩展,对S3C2410微处理器芯片的外围硬件进行了扩展设计,使之具备了满足使用需求的最小系统硬件资源,包括时钟、复位、电源、外围存储、LCD、RS-485通信模块、CAN通信模块等电路设计。实时时钟为多对象集中器定时抄表提供时间标准;电源电路为多对象集中器系统提供稳定电源;看门狗电路的设计保证多对象集中器系统可靠运行,防止系统死机;数据存储器主要用于存储参数、变量、集中器自身的参数,负责智能表的参数以及智能表用量等。上行通道即多对象集中器与上位机之间的通信线路,采用CAN现场总线进行通信;下行通道即多对象集中器与智能表之间的通信,采用RS-485总线进行通信。软件设计上,主要针对多对象集中器的数据存储功能和串行通讯功能进行程序编写。基于ARM的多对象远程抄表系统集中器可以实现多对象远程抄表,提高了数据处理能力,有效完成了上下行通信,可靠性强,稳定性高,结构简单。
上传时间: 2013-06-07
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