无刷直流电机是随着电力电子技术的发展和高性能永磁材料的出现而迅速发展起来的一种新型机电一体化电机。随着无刷直流电机在各个领域的广泛应用，无位置传感器控制方法的优势越来越明显，特别是“反电势法”无刷直流电机控制方法已经发展成为最实用的无位置传感器控制方法。 论文在介绍常用的无位置传感器无刷直流电机控制方法的基础上，详细分析了“反电势法”无刷直流电机控制原理。深入研究了两种反电势过零检测方法，采用“直接反电势法”设计了反电势过零检测电路。该方法不需要引出电机中性点，通过选择PWM和导通控制策略，就能直接从电机端电压获得反电势过零点信号。它避免了开关高频调制产生的干扰，不需要对端电压进行滤波。建立了基于PSPICE软件的仿真模型并对其进行了仿真验证。以按摩椅用无刷直流电机为样机，设计了“直接反电势法”无刷直流电机控制系统的硬件电路，详细介绍了电路各个组成部分，同时给出了控制系统中所采用的软硬件抗干扰措施。 论文介绍了“直接反电势法”无刷直流电机控制常用的起动方法，深入讨论了“三段式”起动技术，对“三段式”起动技术中转子预定位、外同步加速和外同步到自同步的切换进行了详细的分析，并围绕“三段式”起动技术详细介绍了“直接反电势法”控制软件设计流程。 最后，通过实验验证了这种方法的可行性和正确性。
上传时间： 2013-05-24
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无刷直流电动机利用电子换相器代替了直流电动机的机械电刷和换向器，不但具有直流电机的调速性能，而且体积小、效率高，在许多领域已得到了广泛应用。采用无位置传感器控制技术，不但可以克服有位置传感器的诸多弊端，而且还进一步拓展了无刷直流电动机的应用领域。近些年来，无位置传感器无刷直流电动机控制技术成为大家研究的热点之一。 本课题紧扣研究热点，以方波无刷直流电动机为控制对象，设计了一套无位置传感器无刷直流电动机控制系统。该系统采用TMS320LF2407ADSP芯片作为控制核心，运用反电动势过零点检测原理和预定位与升频升压相结合的启动方法，实现无位置传感器无刷直流电动机的控制。为了提高系统的调速性能，控制方法采用了转速、电流双闭环控制。 首先，本文研究了无刷直流电动机的基本结构、性能、工作原理及数学模型，利用数学模型在Matlab/Simulink环境中建立无刷直流电动机的仿真模型。接着，给出了系统总体的设计方案，对控制系统设计中的几个关键技术--反电动势过零点及其相位补偿原理、启动、单神经元PID转速控制器以及PWM产生电路进行了深入的研究。 然后，根据控制系统总体方案和系统功能要求，进行软硬件设计。在硬件设计中，主要进行了DSP最小系统、电流和转子位置检测电路、IR2130驱动电路等方面电路的设计。在软件设计中，主要设计出了主程序和A/D中断程序。其中，主程序包括DSP系统设置、变量初始化、电机正反转选择、电机启动、速度计算及显示等方面程序；A/D中断程序包括反电动势计算、换相时刻计算、电流转速调节子程序等方面程序。 最后，经实验结果表明，电机启动快速、稳定，具有较宽的调速范围。同时，该系统还具有结构简单、可靠性高等特点，具有广泛的应用前景。
上传时间： 2013-07-08
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本文在分析了嵌入式技术及控制系统的发展概况后，首先对现场总线，主要是CAN总线的技术特点进行了全面的介绍，并重点对CAN总线网络中数据传输的实时性问题及改善的方案进行了分析和研究。之后利用嵌入式技术实现了基于CAN总线的网络测控系统。该系统的主控节点，即ARM平台采用32位的嵌入式处理器AR2M和嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ来实现，并在该平台上完成了系统多任务的建立，包括与底层CAN网络的通信、液晶显示输出和嵌入式Web服务器等。 论文共分六章。第一章介绍了控制系统的发展过程、嵌入式技术及其发展现状，并引出了课题的背景和研究意义，给出了主要研究内容。第二章着重介绍了CAN现场总线技术，并对其工作原理和CAN总线系统的实时性进行了分析。第三章论述了CAN总线测控网络的实现以及CAN测控网络与Internet集成的必要性，并给出了本文的系统设计方案、工作原理和组成。第四章论述了基于CAN总线的嵌入式测控系统的设计与实现，详细阐述了系统的硬件、软件设计思路和实现方法。硬件方面，介绍了硬件平台中的主处理器LPC2292和整个硬件逻辑模块。软件设计上实现了μC/OS-Ⅱ实时操作系统在ARM7上的移植，并完成了嵌入式系统下多任务的建立。第五章介绍了以QXLPC-Ⅲ过程控制系统为应用对象，进行的实际应用实验，该实验对被控过程的部分物理量进行了检测，验证了本方案的可行性。第六章对全文进行了总结，给出了有待进一步研究的问题，并对后续工作进行了展望。
上传时间： 2013-06-03
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随着社会的发展，人们对电力需求特别是电能质量的要求越来越高。但由于非线性负荷大量使用，却带来了严重的电力谐波污染，给电力系统安全、稳定、高效运行带来严重影响，给供用电设备造成危害。如何最大限度的减少谐波造成的危害，是目前电力系统领域极为关注的问题。谐波检测是谐波研究中重要分支，是解决其它相关谐波问题的基础。因此，对谐波的检测和研究，具有重要的理论意义和实用价值。 目前使用的电力系统谐波检测装置，大多基于微处理器设计。微处理器是作为整个系统的核心，它的性能高低直接决定了产品性能的好坏。而这种微处理器为主体构成的应用系统，存在效率低、资源利用率低、程序指针易受干扰等缺点。由于微电子技术的发展，特别是专用集成电路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)设计技术的发展，使得设计电力系统谐波检测专用的集成电路成为可能，同时为谐波检测装置的硬件设计提供了一个新的发展途径。本文目标就是设计电力系统谐波检测专用集成电路，从而可以实现对电力系统谐波的高精度检测。采用专用集成电路进行谐波检测装置的硬件设计，具有体积小，速度快，可靠性高等优点，由于应用范围广，需求量大，电力系统谐波检测专用集成电路具有很好的应用前景。 本文首先介绍了国内外现行谐波检测标准，调研了电力系统谐波检测的发展趋势；随后根据装置的功能需求，特别是依据其中谐波检测国标参数的测量算法，为系统选定了基于FPGA的SOPC设计方案。 本文分析了电力系统谐波检测专用集成电路的功能模型，对专用集成电路进行了模块划分。定义了各模块的功能，并研究了模块间的连接方式，给出了谐波检测专用集成电路的并行结构。设计了基于FPGA的谐波检测专用集成电路设计和验证的硬件平台。配合专用集成电路的电子设计自动化(EDA)工具构建了智能监控单元专用集成电路的开发环境。 在进行FPGA具体设计时，根据待实现功能的不同特点，分为用户逻辑区域和Nios处理器模块两个部分。用户逻辑区域控制A/D转换器进行模拟信号的采样，并对采样得到的数字量进行谐波分析等运算。然后将结果存入片内的双口RAM中，等待Nios处理器的访问。Nios处理器对数据处理模块的结果进一步处理，得到其各自对应的最终值，并将结果通过串行通信接口发送给上位机。 最后，对设计实体进行了整体的编译、综合与优化工作，并通过逻辑分析仪对设计进行了验证。在实验室条件下，对监测指标的运算结果进行了实验测量，实验结果表明该监测装置满足了电力系统谐波检测的总体要求。
上传时间： 2013-04-24
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电力系统自诞生以来，就孪生了电力系统谐波，随着电子装置的广泛应用，谐波问题变得日益严重，电力谐波已经成为电力系统的公害。谐波检测是谐波研究中的一个重要的分支，是解决其他相关谐波问题的基础，因此进行谐波检测的研究具有重要的理论意义和实用价值。 本论文主要是从谐波检测理论和实现方法上探讨了高精度、高实时性谐波检测数字系统的相关问题。 论文中阐述了电力系统谐波的相关概念和产生原理，并分析了电力谐波的特点。在检测理论上，本文采用FFT理论来计算谐波含量，研究了Radix-2FFT在谐波检测中的应用，描述了FFT分析过程中的频谱泄漏现象，并从理论上研究了频谱泄漏的根源。 为了解决频谱泄漏问题，本文提出了采用锁相倍频技术方法，跟踪电力系统工频频率变化，从而有效减少频谱泄漏。在谐波检测中，FFT运算量很大、对速度和精度要求苛刻，本文探讨了应用FPGA实现FFT信号处理的方法。
上传时间： 2013-06-17
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旅客列车是人们出行的重要交通工具之一，随着我国国民经济的发展，信息化时代的到来，车辆能否安全运行已经成为人们关注的焦点。在高速状态下列车车辆能否安全地停下来是安全运行的一个关键，在车辆方面上就是解决制动问题。在这样的前提下，对车辆制动系统的研究就显得必然和重要。 本次设计的任务是实时监测列车车辆的运行速度，并根据车辆制动状态，自动控制车辆的制动系统，实现车辆的制动安全防护。所以本次设计设计了一种基于ARM——高性能嵌入式微处理器、CPLD——新型高性能可编程逻辑器件、CAN总线——有效支持分布/实时控制的串行通信网络和μC/OS-II操作系统的车辆制动自动监控系统。文中介绍了车辆制动控制原理、对系统进行了总体的方案设计，介绍了嵌入式系统开发的原理及设计方法，着重讲解了以Samsung公司32位嵌入式微处理器S3C44BOX为核心的系统软硬件设计方案，并开发了基于μC/OS-II操作系统的应用程序。 应用程序模块主要包括远程通讯模块、数据采集模块、数据处理与传输模块、部件寿命记录模块、故障参数监视和报警模块。远程通讯模块将车辆制动状态以CAN总线的通讯方式上传给机车控制室主机；数据采集模块由具有高速逻辑处理能力的CPLD自动实现数据采集及电平转换，ARM控制数据采集的启动和采集结束后对数据的处理或传输；在部件寿命记录模块中电磁阀的动作次数、通电使用时间和总时间以及各传感器的通电时间和使用总时间可每隔一段时间记录下来，掉电后也不会丢失，可以作为故障发生、诊断、排除和维护的数据依据。 在实验室及模拟实验台上经过多次软、硬件结合的调试改进过程，本次设计基本上实现了车辆制动自动监控系统的功能，制动缸压力的控制特性及控制精度得到了有效的提高，在实验室调试中实现了车辆制动系统的故障检测和报警及部件的寿命记录等功能，验证了设计方案的可行性及合理性，达到了预期的设计效果。
上传时间： 2013-07-17
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随着煤矿高产高效技术的推广和应用，井下长距离、大运量、大功率下运带式输送机的应用越来越普遍。其中，解决好倾角较大（大于6°）的下运带式输送机的运行制动和安全制动问题对保障全矿安全、高效生产具有重要意义。 本文在对国内外现有下运带式输送机制动系统的现状分析基础上，针对煤矿生产的特殊性，提出了基于ARM的嵌入式计算机控制液压调速软制动系统方案，所用元件可靠性和防爆性好，系统简单，动态制动性能好；结合成熟的工业PID控制经验和智能控制理论，并依据制动控制方案，设计了一种模糊自适应PID控制器用于控制电液比例调速阀的开口大小，其PID参数Kp、Ki和Kd可根据系统状态进行在线调整，结构简单、鲁棒性强，在系统结构参数发生改变时也可获得较好的控制效果；在基于S3C44BOX的最小ARM系统基础上，设计了系统控制信号的输入、输出方式及其电路；分析了实时操作系统μC/OS-ⅡBootLoader的设计及其在S3C44BOX上的移植过程；制动系统应用软件采用多任务机制，状态检测与控制任务并行运行，数据采集采用定时中断的方式；系统可扩展性、可移植性好，控制算法容易实现多样性且开发简单、维护方便。 该液压调速软制动系统可用于大型下运带式输送机的正常工作制动、紧急停车和断电防止飞车事故发生的安全制动，对输送机的辅助启动也起重要作用。制动力矩依据输送机载荷大小和输送机制动减速时速度的变化进行自动调整，制动曲线可调，输送机减速时不产生较大冲击、安全平稳，并按照规定的减速度大小减速停车。
上传时间： 2013-07-09
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半导体技术的迅猛发展使得微控制器集成度越来越高，计算速度越来越快，价格和功耗越来越低。近年来异军突起的一些32位ARM微控制器工作主频高达几百兆，很好的解决了困扰工程师们的实时性问题。 随着计算机、通讯和控制技术的发展，工业控制系统正在朝着网络化、分布化的方向发展。现场总线既是一个开放通信网络，又是一种全分布控制系统。现已广泛应用于多个工业领域。CAN总线即是现场总线的一种，它主要应用于各种设备检测及控制，被公认为最有前途的现场总线之一。 本文基于ARM微控制器AT91RM9200，开发了一套带有CAN总线接口的海洋气象要素观测系统。该系统可以挂接多个CAN总线传感器节点，同时还具有以太网、USB、RS232、RS422、RS485等多种通信端口，并且可靠性高、抗干扰能力强。CAN总线传感器节点，由传感器、微处理器芯片(内嵌CAN控制器)和CAN收发模块组成，可以独立完成某一项或多项气象要素的数据采集，同时还能实现与CAN总线的数据交换。 论文首先介绍了海洋气象要素观测系统的总体设计，接着介绍了传感器节点的CAN总线实现方案，然后详细阐述了以AT91RM9200为核心的开发平台的硬件组成及实现，并以此硬件平台为基础，详细的论述了嵌入式Linux开发流程以及移植到具体硬件平台需要完成的工作，如U－BOOT的移植、Linux内核的编译与裁剪、文件系统的制作、驱动程序的编写、以及应用程序的开发。
上传时间： 2013-05-20
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自动气象站是一种应用于气象部门能自动收集、处理、存储和传输气象信息的设备。数据传输包括有线和无线两种方式，但有线难以满足自动气象站成本，维护，效率要求，随着通用分线无线业务GPRS(General Packet Radio Service)发展成熟，因具有成本低、速度快、永久在线等特点被选用作为自动气象站的数据传输部分。 本文以基于ARM和Linux及GPRS的自动气象站系统为研究对象，以操作系统，计算机体系结构，编译原理，数据结构，软件工程等理论为基础，构建了ARM处理器、嵌入式Linux操作系统、GPRS通讯模块的自动气象站系统。实现了以ARM处理器为主控制器，Linux为操作系统，应用程序进行数据收集，分析，处理，存储，并通过GPRS进行数据传输等功能，并验证了它应用在气象领域的可行性。系统以32位高性能微处理器ARMATMEL9263为硬件核心，以BENQ M23为GPRS模块，在分析GPRS组网方案基础上根据实际情况选择了适合本课题，的公网固定IP方式组网方案，实现终端设备无线连接到Internet进行气象数据传输。以嵌入式操作系统Linux为软件平台，在Linux的交叉编译工具和串口环境下进行应用软件开发。通过设计自动气象站系统硬件和软件，实现终端和上位机的连接，很好地解决了终端的网络连接、网络检测和数据收发问题。 课题通过具体实验测试，各项性能指标已达到设计要求，成功地实现了远距离气象数据传输，为自动气象站提供了一种新型的可靠的无线传输模式。
上传时间： 2013-07-01
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随着城市高层建筑的发展，建筑的消防安全性越来越引起人们的重视。火灾报警系统是建筑自动化系统中重要的组成部分，它利用各种探测器来检测火情，对火灾的发生进行及时准确的报警，并控制各种灭火设备进行自动灭火和对相关设备进行联动控制。传统的火灾报警系统采用微机中心处理方式，每个控制中心处理2000至8000个探测单元的信息，系统的实时性与稳定性的提升受到控制中心的数据处理能力和网络通信速率的限制。 基于这一现状，本文提出了基于ARM与uC/OS-Ⅱ的网络火灾报警系统。将控制中心的数据处理任务交由各控制单元，引入嵌入式操作系统对任务进行管理，同时引入TCP/IP协议栈实现网络功能，利用Internet来进行信息传输。 本文设计了基于ARM的控制单元硬件平台，并进行了硬件模块测试。ARM作为32位RISC芯片的领导者，具有很高的处理能力，同时其成本较低，十分适用于作为系统中的控制单元，从硬件上保证了系统的数据处理能力与火灾报警的实时性。 在软件上，本文移植了uC/OS-Ⅱ作为系统的软件平台，编写了启动与移植相关代码，并做了移植测试。uC/OS-Ⅱ作为开源的嵌入式实时操作系统，拥有极为精简的内核和出色的实时性与可靠性，作为控制单元的操作系统平台对任务进行管理与调度，从软件上保证了系统的稳定性与可靠性。 最后，本文在ARM和uC/OS-Ⅱ的基础上实现了网络协议栈LwIP的移植，进行了计算机通信测试。网络协议栈的移植使控制单元通过Internet完成信息的传输与控制，提高网络的扩展性与健壮性，同时摆脱了专用网络的传输速率与范围的限制。 本文研究的系统具有分布智能化的特点，多个嵌入式控制单元取代了控制中心火灾信息处理，降低了中心数据处理压力和网络通信压力，平行的网络结构提高了系统的稳定性，个别控制单元故障不会引起整个系统的崩溃，为基于这一思路的火灾报警系统建立了一个完整的软硬件平台。
上传时间： 2013-04-24
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