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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随着现代电力系统向大容量、高电压方向发展,广泛用于大型发电机组测量和保护用的大电流互感器的研制就变得很紧迫。考虑到大电流互感器具有大电流、强电磁干扰和多相运行等特点,在设计大电流互感器时,必须采取有效的屏蔽措施,屏蔽来自邻相的杂散磁通。传统的屏蔽方案是采用金属屏蔽罩,尽管有效,但设备笨重。本文中,作者对有外层屏蔽绕组的大电流互感器进行了各种研究。 大电流互感器采用绕组屏蔽方式后,如何优化设计屏蔽绕组,使屏蔽绕组能够充分有效地屏蔽杂散磁通对环形铁心的影响呢?针对上述的问题,本文作者主要完成如下几个方面的工作: 1、首先对国内外大电流互感器的发展与研究现状进行了叙述,并成功设计了15000/5A大电流互感器。 2、对精典的电磁场理论和场路耦合法的数学理论进行了深入的研究,建立了大电流互感器的三维场路耦合有限元分析的数学模型和仿真模型。应用有限元软件ANSYS建立三维有限元仿真模型和基于场路耦合原理的外部耦合电路。 3、理论分析了杂散磁通对电流互感器铁心的影响;重点分析了绕组屏蔽杂散磁通理论;通过等值电流法,得到无论三相还是多相电流互感器条件下,中间相的电流互感器所受到的杂散磁通是最为严重的,为大电流互感器的有效保护提供了科学依据。 4、为了得到最优化屏蔽绕组,对屏蔽绕组的匝数采用离散化替代连续性,再考虑屏蔽绕组在环形铁心上的位置,共提出了多种优化方案;根据三维场路耦合有限元分析模型,精确计算出屏蔽绕组中的电流、电流分布、环形铁心中的磁感应强度分布和外层绕组的局部最高温升,通过比较多种计算结果,得到大电流互感器屏蔽绕组的最优化方案。 5、最后建立了大电流互感器的等效磁势法和降流回路法两种试验方案模型,通过比较试验方案仿真计算结果和出厂试验结果,证明了仿真计算结果是正确的,可靠的。 通过对屏蔽绕组进行优化设计后,有效地削弱了杂散磁通,使得大电流互感器轻型化、小型化,节约了大量的铜材料,使得其运输更加方便。
上传时间: 2013-04-24
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DC/DC变换器的并联技术是提高DC/DC变换器功率等级的有效途径,而如何实现并联模块间输出电流的平均分配是实现并联的核心技术.目前的并联均流技术多是在并联模块参数差异不大的情况下实现的,对于并联系统在并联模块参数差异较大的极限情况下的稳态和暂态性能则很少涉及.该文着重对并联系统在参数差异很大的条件下的工作情况进行了研究.首先利用基于状态空间平均法的小信号分析对最大均流法的均流原理进行了分析,并对并联系统的稳定性进行了讨论.之后针对已有的均流方案的局限性提出了一种新的具有限流功能的三环控制均流策略.为了验证所提出的方案的可行性,建立了MATLAB仿真平台,利用模块化仿真的思想进行了系统仿真,初步验证了方案的合理性.最后搭建了实际的DC/DC并联系统试验平台,对采用该方案的并联系统的稳态和暂态性能进行了全面的考察,得到了令人满意的结果,证明了具有限流功能的三环控制均流策略是切实可行的.
上传时间: 2013-04-24
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近些年来,随着以计算机技术、通信技术为主的信息技术的快速发展和Internet的广泛应用,嵌入式系统也受到了越来越多的重视,日益广泛的应用与工业控制、移动通讯、家用电器以及消费电子设备中。 而数据采样在现代工业中发挥着非常重要的作用,工业设备的监测和控制都离不开数据的采集。但传统的基于单片机系统的数据采样模块因为无法或很难完成操作系统的嵌入、文件的管理、各种接口的连接、与Internet的互联、大容量存储器的扩展等功能,所以在许多领域的应用受到限制。针对这些问题,设计开发了基于Linux操作系统的嵌入式数据采集模块。 本文在综合分析了现有数据采集系统存在问题的基础上,新设计的嵌入式数据采集系统采用板卡式结构提高了系统的可扩展性和灵活性;采用嵌入式Linux内核作为系统的运行、调度的核心,提高了系统的软件可移植性和稳定性;采用基于ARM9核的32位嵌入式微处理器,作为控制、处理和通信的核心,提高了整个硬件系统的处理能力、控制灵活性以及抗干扰能力,并降低了功耗。系统有强大的网络通信能力,为接入Internet提供了可能。 基于ARM的嵌入式数据采集与处理系统结构清晰、通用性好、可扩展性强,可为各种嵌入式应用提供一套完整的硬、软件解决方案,在工业测量与控制领域具有较为广阔的应用前景。
上传时间: 2013-04-24
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在信息化社会中,LED显示屏作为一种信息的传播媒体,在交通、天气预报、广告、通知、工农业生产、商业信息等领域应用十分广泛,已经成为城市信息现代化建设的标志。 本文介绍了LED显示屏国内外的发展现状,在分析LED显示屏工作原理后,结合LED显示屏控制系统及显示驱动设备的具体要求,提出了使用嵌入式处理器LPC2124作为控制核心,使用挪威Nordic公司推出的单片射频发射器nRF905传送无线显示信息的总体设计方案。由于LPC2124所具有的丰富的接口资源,使用其SPI口实现了和驱动芯片SD16726的串行传输,这在很大程度上简化了系统结构,增加了系统的可靠性。单片收发芯片实现无线数据显示信息传递与更新,避免了使用基于中国移动通讯运营商的GSM/GPRS通信网络的数据传输,而带来在信息更新时的额外开销费用。在系统硬件设计中,给出了各功能模块:包括电源、时钟电路、存储器的扩展、射频模块、LED扫描驱动模块等的具体设计。最后,在系统软件设计中,完成了对显示屏数据的发送、接收数据和对显示屏进行显示控制驱动程序设计,最终实现整个系统的功能。在设计过程中,通过做各种测试和试验,验证了基于ARM的无线LED显示屏系统的设计是完全可行的,具有非常广阔的应用前景。
上传时间: 2013-06-07
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目前计算机之间串行通讯非常普遍,针对串口通讯的通讯协议有很多,但针对串口通讯传输较大文件的协议目前并没
上传时间: 2013-04-24
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心血管系统疾病是现今世界上发病率和死亡率最高的疾病之一。T波交替(T-wavealtemans,TWA)作为一种非稳态的心电变异性现象,是指心电T波段振幅、形态甚至极性逐拍交替变化。大量研究表明,TWA与室性心律失常、心脏性猝死等有直接密切的关系,已成为一种无创独立性预测指标。随着数字信号处理技术和计算机技术的迅速发展,微伏级的TWA已经可以被检出,并且精度越来越高。本文以T波交替检测为中心,基于ARM给出了T波交替检测技术原理性样机的硬件及软件,实现实时监护的目的。 在TWA检测研究中,需要对心电信号进行预处理,即信号去噪和特征点检测。小波分析以其多分辨率的特性和表征时频两域信号局部特征的能力成为我们选取的心电信号自动分析手段。文中采用小波变换将原始心电信号分解为不同频段的细节信号,根据三种主要噪声的不同能量分布,采用自适应阈值和软硬阈值折衷处理策略用阈值滤波方法对原始信号进行去噪处理:同时基于心电信号的特征点R峰对应于Mexican-hat小波变换的极值点,因此我们使用Mexican-hat小波检测R峰,通过附加检测方案确保了位置的准确性,并根据需要提出了T波矩阵提取方法。 随后文章介绍了T波交替的产生机理及研究进展,分别从临床应用和检测方法上展现了目前TWA的发展进程,并利用了谱分析法、相关分析法和移动平均修正算法分别从时域和频域对一些样本数据进行T波交替检测。在检测中谱分析法抗噪能力较强,但作为一种频域检测方法,无法检测非稳态TWA信号,而相关分析法受呼吸、噪声影响较大,数据要求较高,因此可以在谱分析检测为阳性TWA基础上,再对信号进行相关分析,从而克服自身算法缺陷,确定交替幅度和时间段。最后对影响检测结果的因素进行讨论研究,从而降低检测误差。 文章还设计了T波交替检测技术原理性样机的关键部分电路和软件框架。硬件部分围绕ARM核的Samsung S3C44BOX为核心,设计了该样机的关键电路,包括采集模块、数据处理模块(外部存储电路、通信接口电路等)。其中在采集模块中针对心电信号是微弱信号并且干扰大的特点,采用了具有高共模抑制比和高输入阻抗的分级放大电路,有效的提取了信号分量:A/D转换电路保证了信号量化的高精度。利用USB接口芯片和删内部异步串行通讯实现系统与外界联系。系统软件中首先介绍了系统的软件开发环境,然后给出了心电信号分析及处理程序设计流程图及实现,使它们共同完成系统的软件监护功能。
上传时间: 2013-07-27
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嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁减,适应应用系统,对功能,可靠性,成本,体积,功耗严格要求的专用计算机系统[1]。广泛应用于军事,信息家电,无线通信设备,消费类电子产品,移动计算平台等诸多领域,是当今热门的计算机开发技术。 随着科学技术发展,人们生活水平提高,数字高清电视逐渐普及,在各大卖场,对销售过程中展示设备也随之提出了更高的要求。但据调查,在中国现有的高清播放系统普遍存在价格昂贵,损耗高,寿命短及外部接口少等缺陷,导致无法普及。 针对这一现状,本课题设计了一种以嵌入式处理器ARM系列32位嵌入式EM8623芯片为硬件平台,嵌入式实时操作系统uclinux为系统软件平台的高清播放系统。 ARM(Advanced RISC Machines)既是一种处理器架构,又是公司的名称,该公司主要设计处理器架构,并将其技术授权给其他芯片厂商。该处理器架构具有外型小,性能高等特点,多用于便携式通讯工具,多媒体数字式消费类仪器和嵌入式系统解决方案等领域。本课题在充分考虑系统实用性和开发成本的基础上,采用EM8623芯片为CPU,片外扩展FLASH和SDRAM存储器。 uclinux系统从Linux2.0/2.4内核派生而来,虽然是为了支持没有MMU(虚拟内存管理单元)的处理器而设计,但保留了操作系统的所有特性,为硬件平台更好地运行提供了保证,也降低了软件设计复杂度,提高了系统的实时性和灵活性,缩短了开发周期。 该高清播放系统具有工作时间长,性能稳定等特点,采用面向对象和面向过程综合编程方法,ASM,C,C++多种语言混合编程方式实现,使系统具有很高的健壮性和可扩展性。 基于ARM的高清播放系统在现场运行稳定可靠,达到了预期的效果和实际要求。而且由于该高清播放系统外接接口丰富(包括常见的HDMI,S-Video,VGA,YPbPr,YCbCr),连接使用方便,所以具有很好的市场价值,可广泛应用于电视销售柜台,化妆品展示柜台,联网广告机等领域。
上传时间: 2013-04-24
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随着Intemet网络技术、无线接入技术和无线通信技术的快速发展,传真技术有了许多新的研究方向。PC传真需利用传真软件进行传真,其功能受到传真软件的限制,而IP传真需投入的通信基础设施较大。无线传真技术具有方便快捷的特性,可快速适应市场的多样化需求,充分发挥无线通信的优势,使用户真正拥有自己的“移动办公室”,是当前无线通信研究领域的一个重点内容。 本课题在对传真通信相关基础理论以及GSM无线网络研究的基础上,设计和研制了基于G3传真的GSM网络无线传真接入终端。在本课题的设计中,建立了两段级联的传真线路,分别是主处理器与对端传真机之间的传真线路(通过T32协议实现)和主处理器与本地传真机之间的传真线路(通过T31协议实现),本课题依据T30规定的呼叫控制流程完成了这两条传真线路间的协议转换(T.32协议和T3l协议的转换),并结合GSM网络延时长、干扰大的特性进行了时延处理。同时解决了无线传真接入终端中涉及到的手机本地号段的存取算法,并在设计本课题嵌入式软件的同时抽样出基于ARM技术的系统软件设计方案(即类似于嵌入式操作系统但比操作系统简化的一个系统框架)。 通过本课题研制出的基于ARM的GSM网络G3无线传真接入终端,利用现有的G3传真机就可在GSM网络中实现无线传真业务。目前该无线传真接入终端已在北京、西安、深圳等地的商用网络上取得了成功的测试。
上传时间: 2013-04-24
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本文以实现数字化的移动巡检为目标,提出了嵌入式技术+GIS+GPS所组成的便携式电力巡检仪的解决方案。便携式电力巡检仪采用了目前最新的嵌入式技术,完全根据电力巡检工作需要的功能进行最底层的硬件平台、嵌入式操作系统和应用软件的专项设计和开发。 便携式电力巡检仪的硬件平台采用主流的ARM微处理器、GPS接收器和其他硬件资源,完全根据功能需求量身定做,不会造成硬件上的浪费,在实现需求功能的同时大大降低了成本。 经过认真的比较和实验,将Windows CE.net作为便携式电力巡检仪的操作系统,它最大的优点就是人机界面操作以及应用软件开发都比较简单。在Platform Builder的平台上研究并实现了中文版操作系统的定制,成功的将其移植到自主设计研究的硬件平台上。 便携式电力巡检仪的应用软件采用了eMbedded Visual C++和eSuperMap共同开发。根据线路巡检工作的数据记录项需求,确定了系统地属性数据逻辑结构和空间数据分层体系,实现了嵌入式空间数据和属性数据的集成。应用软件具备对数据地图的放大、缩小等基本操作,能够对接收到的数据进行解析,实现GPS的数据采集和定位工作。能够为用户计算最短和最快路径以及提供导航等服务,基本满足移动巡检的各项需要。 基于ARM的便携式电力巡检仪,采用嵌入式+GIS+GPS的电力巡检系统设计方案,研究和开发了从硬件平台到应用软件的一系列内容,对提高电力巡检工作的质量具有极大的促进作用和较高的实用价值。
上传时间: 2013-06-14
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