红外成像制导武器系统在打击目标的过程中,起始阶段由于距离目标比较远,其成的像是只有几个象素大小的小目标,对于在机车内进行锁定目标的操作手来说,看不见目标的外形轮廓。为了提醒操作手注意图
上传时间: 2013-04-24
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工业X-CT(X-ray Computed Tomography)无损检测技术是以不损伤或者破坏被检测对象的一种高新检测技术,被誉为最佳的无损检测手段,在无损检测领域日益受到人们的青睐。近年来,各国都在投入大量的人力、物力对其进行研究与开发。 目前,工业CT主要采用第二代和第三代扫描方式。在工业CT第三代扫描方式中,扫描系统仅作“旋转”运动,控制系统比较简单。对此,我国已取得了可喜的成绩。然而,对工业CT系统中的二代扫描运动控制系统,即针对“平移+旋转”运动的控制系统的研究,我国已有采用,但与发达国家相比,还存在较大的差距。二代扫描方式与其它扫描方式相比,具有对被检物的尺寸没有要求,且能够对感兴趣的检测区域进行局部扫描的独特优点。同时X光源的射线出束角较小(一般小于20°),因此在工业X-CT系统主要采用二代扫描运动控制。有鉴于此,本论文结合有关科研项目,开展了工业X-CT二代扫描控制系统的研究。 论文首先介绍了工业X-CT系统的工作原理和各种扫描运动控制方式的特点,阐述了开展二代扫描控制的研究目的和意义。其次,根据二代扫描控制的特点,提出了“在优先满足工业X-CT二代扫描控制的基础上,力求实现对工业X-CT扫描运动的通用控制,使其能同时支持一、三代扫描方式”的设计思想。据此,研究确立了基于单片机AT89LV52及FPGA芯片EP1C3T100C8的运动控制架构,以实现二代扫描控制系统的设计方案。论文详细介绍了可编程逻辑器件FPGA的工作原理和开发流程,并对其相关开发环境QuartusII4.1作了阐述。结合运动控制系统的硬件设计,详细介绍了各功能模块的具体设计过程,给出了相关的设计原理框图和实际运行波形。并制作了相应的PCB板,调试了整个硬件控制系统。最后,论文还详细研究了利用VisualC++6.0来完成上位机控制软件的设计,给出了运动控制主界面及扫描运动控制功能软件设计的流程图。 论文对整个运动控制系统采用的经济型的开环控制技术所带来的不利影响,分析研究了增加步进电机的细分数以提高扫描精度的可能性,并对所研究的控制系统在调试过程中出现的一些问题及解决方案作了简要的分析,提出了一些完善方法。
上传时间: 2013-04-24
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网络带宽依然在不断增长(尤其是在本地网),最后一公里的高速接入日益普及;另一方面的情况是大容量的磁盘、FLASH移动存储盘和激光盘的容量不断增大,使得传送和储存数据的成本不断地下降。不仅使人发问:我们孜孜不倦的搞视频压缩高级算法还有多少意义?我们可以看到,算法的复杂性日益增加,但性能的提高却接近边缘。 是什么还在要求更高的压缩速率?还有被我们遗忘的地方吗?还有什么应用让我们继续追求更精妙的压缩算法? 在作者看来,这个应用领域就是移动视频服务。无线频谱这种稀缺资源的有限性决定了我们必须继续对视频压缩技术进行研究。即使伴随UMTS/IMT2000的到来,移动终端可以获得的数据速率也限制在144Kbit/s,在微蜂窝的时候最高能达到的速率上限也在2Mbit/s。144Kbit/s的速率对于较高质量的视频传输来讲,仍然是有限的。因此,可以预见,移动终端的空中接口这个瓶颈使得我们必须继续进行视频压缩。 另一方面,移动终端领域开发视频压缩算法,在其低功耗和实时性要求下,也是异常困难的。为了减少计算的复杂性和运动估计的功耗,业界提出了许多快速算法,例如2-D的对数搜索,三步搜索,联合搜索。尽管这些方法减少了功耗,其结果是视频压缩性能的降低,因为这些算法的本质是减少了运动搜索的空间。为了实现运动搜索的低功耗,在电路领域又提出了搜索窗口和时钟管理的措施。但这些方法都是在牺牲视频压缩比性能的基础进行的折中,并没有强调算法映射结构上做出处理。 本论文提出了一种新的解决MPEG-4运动估计运算的低功耗实时处理器架构。其基础是采用了心肌阵列并行处理技术和低功耗控制电路。运动估计的繁复运算通过心肌阵列分布式运算得到有效处理。从理论上看,心肌阵列有其简单易理解性,然后,由于FPGA的互联网络有限性,设计这样一个阵列仍有许多值得注意的问题。论文提出使用保守近似处理在全局运动估计中减少功耗,其本质是消除不必要的冗余运算。宏块的最小误差匹配是一个典型的串行操作过程。论文新提出的方法是在进行绝对匹配前使用保守计算,如果保守误差值与最小误差差别过大,则不进行绝对误差计算。 总的说来,论文实现了两个目标:通过心肌阵列实现了实时的运动估计编码,通过在算法层次引入控制电路,降低运动估计电路的功耗。
上传时间: 2013-06-23
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在信息化发展的当前,音视频等多媒体作为信息的载体,在社会生活的各个领域,起着越来越重要的作用。数字视频的海量性成为阻碍其应用的的瓶颈之一。在这种情况下,H.264作为新一代的视频压缩标准,以其高性能的压缩效率,成为备受关注的焦点和研究问题。H.264通过运动估计/运动补偿(MP/MC)消除视频时间冗余,对差值图像进行离散余弦变换(DCT)消除空间冗余,对量化后的系数进行可变长编码(VLC)消除统计冗余,获得了极高的压缩效率。随着嵌入式处理器性能的逐渐提升和3G网络即将商用的推动,H.264以其优秀的压缩性能,无论是无线信道传输方面,还是存储容量有限的嵌入式设备都具有广阔的应用前景。 但H.264在提升压缩性能的同时付出的代价是算法复杂度的成倍增加,实际应用中人们对视频解码的实时性要求严格,已出现的对应算法代码多基于PC通用处理器实现,而嵌入式设备的主频和处理能力仍然相对有限,存储容量相对较小,总线速率相对偏低,因此必须对标准对应算法进行优化移植,才能满足实际应用的需求。 本文在对H.264标准及其新特性进行详细介绍后,重点研究了在解码端如何针对解码耗时较多的模块进行改进,然后将算法移植到ARM平台,并针对平台特点作出相应优化,最后完成解码图象显示,并给出了测试结果。本文主要完成的工作如下: 详细分析了H.264的参考软件JM中解码流程,并利用测试工具分析了各模块耗时,针对耗时较多的模块如插值运算及去块滤波模块,提出了对应的改进算法并在H.264的参考软件JM86上进行了实现,PC测试实验证明了算法改进的优越性和运算优化的可行性。最后针对ARM平台,在对程序结构和对应代码进行优化之后,将其移植到WINCE系统之下,同时给出了WINCE平台解码后图象加速显示方法,并对最终测试结果与性能做出了评价。
上传时间: 2013-06-04
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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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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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减摇鳍是船舶与海洋工程中的一种重要系统,目前已在多种船舶中广泛应用。减摇鳍对于提高船舶耐波性,增加船舶使用寿命,改善设备与人员的工作条件,提高舰艇的战斗力具有重要作用。减小船舶横摇是目前船舶运动控制领域的重要课题之一。本文以船舶减摇鳍系统作为研究对象,重点讲述了基于ARM处理器的减摇鳍控制器的设计与实现方案。 减摇鳍系统目前大多采用基于力矩对抗原理的PID控制器。控制器的性能对船舶自然横摇周期和无因次横摇衰减系数有着很大的依赖关系。由于船舶横摇运动的复杂性、非线性、时变性和海况的不确定性,经典PID控制难以获得满意的控制效果。采用先进的控制策略是解决这一问题的有效方法。本论文将模糊控制与PID控制相结合,实现了无须精确的对象模型,只须将操作人员和专家长期实践积累的经验知识用控制规则模型化,然后用模糊推理在线辨识对象特征参数,便可对PID参数实现自整定。另外,浪级调节器做为减摇鳍控制器的一个重要组成部分,本论文也对其设计进行了研究,提出了一种基于海浪谱估计的浪级调节器的设计方法,弥补了传统浪级调节器不能充分利用海浪信息的不足。 目前大多数的减摇鳍控制器使用单片机作为主处理器或者以工控机为基础开发而来的,前者集成度不高,稳定性也不好,而后者成本较高。因此,本课题设计了一款新型的基于ARM处理器的减摇鳍控制器,解决了上述问题。该系统主要由硬件平台和软件平台两部分组成。硬件平台主要包括基于飞利浦公司的LPC2214的控制器核心电路和辅助实现控制的驱动电路;软件平台主要是基于ARM的软件,包括启动代码和应用程序。 研究结果表明:开发的嵌入式减摇鳍控制系统不仅具有集成度高、性价比高、性能优越、抗干扰能力强、稳定性好、实时性高等优点。同时更能够适应减摇鳍控制系统智能化的发展趋势,所以该减摇鳍控制器具有很好的使用价值及意义。
上传时间: 2013-07-10
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STM推出一款全新数字信号输出三轴加速传感器。新产品的最大可测量值达到24g,相当于一级方程式赛车(F1)在强劲刹车时产生的加速度的5倍左右。LIS331HH拥有市场上独一无二的性能组合,包括10g以上量程,紧凑的尺寸,高分辨率,低功耗,以及嵌入式智能功能,可在广泛的消费电子和工业应用中实现高精确度的运动测量。 在±6/±12/±24g的全量程范围内,意法半导体最新的MEMS加速传感器LIS331HH的输出数据极其精确。LIS331HH的中g传感能够测量高强度震动,检测剧烈碰撞事件,不会丢失任何信息。在与游戏相关的应用中,中g检测器可提升用户界面体验,增加以前感受不到的真实程度
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上传时间: 2013-04-24
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论文根据系统具体控制对象将多电机独立驱动电动车的操稳性控制划分为间接稳定性控制与直接稳定性控制两大类,前者以优化车轮和路面的相对运动为目标;而后者直接以整车运动状态参量为调节对象.针对双电机前轮驱动EV,提出了基于自由轮转速信息的驱动防滑控制.分析了汽车转向过程的差速动力学原理,在Ackermann-Jeantand转向侧几何模型下讨论了理想差速过程中车轮驱/制动转矩变化应满足的条件.根据上述分析提出了一种双模式转矩分配电子差速器设计思路.分析了直接横摆力偶矩的产生与简化的转矩分配方法.基于零侧偏理想模型设计了双电机EV的前馈直接横摆力偶矩控制器并进行数值仿真,结果显示该方法能一定程度改善操稳性,但控制效果受系统非线性影响较大.提出应用隐模型跟踪最优控制理论的DYC控制策略,设计了控制器并进行仿真计算,证明此控制方法能在降低质心侧偏的同时保证横摆角速度响应的稳定、平滑、快速,并能适应不同路面情况.通过仿真讨论前驱动或后驱动布局与DYC控制效果的关系以及系统对汽车质心参数变化的适应性.设计并改装了双电机前轮独立驱动试验车.初步试车中该车转向与加速皆运行良好,以此为基础未来可进行控制策略实车测试.
上传时间: 2013-04-24
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抽油机井工况监测是石油生产过程中非常重要的环节,可以为油井提高泵效、高效管理提供可靠依据。随着石油工业的迅速发展,传统的人工操作远远不能满足现代化石油生产的要求。将远程监测系统应用于油井工况监测,可以降低工人劳动强度,提高生产效率和油田管理水平。针对目前已有油井工况监测系统存在的不足,本文研制出一种集计算机技术、电子技术和通信技术于一身、功能完善、可靠性高、成本低廉的抽油机井工况远程监测系统。 示功图是常用的用于判断抽油机井工作状况的方法,它是抽油机光杆在作往复运动的一个周期中,光杆相对位移与载荷的对应关系曲线。传统的利用拉线位移传感器获取位移的方式,不能实现长期连续的监测。本系统采用加速度传感器作为冲次传感器,获取每个周期的起始点,再利用拉线位移传感器对一个周期中按时间等分的点的位移进行标定,既解决了拉线位移不能长期连续监测的问题,又保证了位移的精度。 本系统由工况传感器、数据中继单元、数据中心和手持机四部分组成。安装在抽油井上的工况传感器定时获取并存储示功图数据,定时将数据发送到数据中继单元。由数据中继单元将多个工况传感器的示功图数据集中后,通过远程网络传送到数据中心。数据中心实现对所有示功图数据的存储、查询、分析和打印,并可以通过网络实现数据共享。手持机用于对工况传感器进行设置和标定,并可以现场获取示功图。 硬件电路采用低功耗设计方法,使用低电压、低功耗的基于ARM7内核的LPC2138/2148微处理器及微功率无线数传模块,将硬件电路功耗降到最低。采用SD卡作为存储器,增加了数据存储容量和数据可靠性。采用单轴加速度传感器ADXL105作为冲次传感器,具有高精度、低功耗、高可靠性的优点。CDMA模块采用基于CDMA1X数据通信网络的H7710,组成高速、永远在线、透明数据传输的数据通信网络。 软件设计遵循模块化设计思想,既考虑到各模块功能的实现,又兼顾了系统总体的协调性。本系统软件由工况传感器软件、手持机软件、数据中继单元软件及数据中心软件四部分组成。工况传感器软件、手持机软件和数据中继单元软件由ADS集成开发环境编写,并由AXD仿真调试器生成可执行代码,最后通过EasyJTAG仿真器下载到微处理器芯片中。数据中心运行于服务器/客户机工作模式,使用SQL Server数据库。数据中心处理软件由Visual Basic6.0编写,运行于Windows操作系统中。 通讯网络由无线数传网络和CDMA网络组成,工况传感器与数据中继单元组成无线数传网络,采用ISM工作频段,实现近距离无线通讯。数据中继单元作为无线数传网络的中心节点,通过CDMA网络与数据中心通信处理机相联,实现数据的远程传输。 本系统首次利用加速度传感器与拉线位移传感器相结合的方式,实现抽油井工况长期连续监测,提高了整个系统的可靠性;利用ARM单片机作为微处理器,低功耗电路设计,低功耗工作模式,延长了电池的寿命;无线数传网络与CDMA网络相结合,兼具无线数传网络与CDMA网络的优点,降低了整个系统的安装和运行费用;数据中心采用服务器/客户机工作模式,便于用户共享数据。目前该系统的各部分均经过硬件、软件及运行测试,已经在油田试运行。运行结果表明,该系统性能完善,运行可靠,安装及维护简便,取得了较好的效果。
上传时间: 2013-07-12
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