电液位置伺服系统具有控制精度高、响应速度快、输出功率大、信号处理灵活、易于实现各种参量反馈等优点,因此它已经遍及国民经济和军事工业的各个技术领域。近年来,对电液位置伺服系统的快速性、稳定性、准确性等控制性能提出了新的要求,作为电液位置伺服系统核心的控制器,起到更为关键的作用。 现阶段,嵌入式微处理器以其小型、专用、便携、高可靠的特点,已经在工业控制领域得到了广泛的应用,如工业过程、远程监控、智能仪器仪表、机器人控制、数控系统等,嵌入式微处理器嵌入实时操作系统,可以克服传统的基于单片机控制系统功能不足和基于PC的控制系统非实时性的缺点,其性能、可靠性等都能满足电液位置伺服系统控制的要求,在控制领域具有广泛的应用前景。 本文以实验室的电液位置伺服系统为研究对象,按照系统的控制要求,提出以ARM9(S3C2410)微处理器为核心的控制器对电液位置伺服系统进行控制的一种方案,设计了一种新型的基于ARM9(S3C2410)微处理器的电液位置伺服控制器。本系统控制器的开发设计中,在以ARM9(S3C2410)微处理器为核心的控制器基础上,通过外部扩展,使得系统控制器具有丰富的硬件资源,开发了A/D转换电路、D/A(PWM)转换电路、伺服放大电路、串行接口等电路,同时为了使得控制器的程序代码具有较强的可读性、可维护性、可扩展性,使用了操作系统,通过比较选择了uC/OS-Ⅱ实时内核,并成功移植到ARM9(S3C2410)微处理器中,并编写了A/D、数字滤波、D/A(PWM)等软件程序,通过编译、调试、验证,程序运行正常。在对电液位置伺服系统进行控制策略的选择中,分别采用PID、滑模变结构、模糊自学习滑模三种控制策略进行仿真比较,得出采用模糊自学习滑模控制策略更有利于系统控制。
上传时间: 2013-04-24
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WIM动态称重系统的研究对于保护公路的正常使用有着非常重要的经济利益和社会价值。针对我国公路WIM系统的研究现状和存在的问题,提出了新的思路、解决办法和改进措施,用以提高整个WIM系统的各项性能指标。 基于ARM的压电薄膜轴的车辆动态称重系统的嵌入式研究与设计,致力于提高WIM系统精度等各项性能指标,其采用了高新的软硬件技术,是一个比较有研究意义的课题。 本文首先从分析称重原理入手,提出了一个改进的系统整体设计方案,在该方案的前提下,通过不断地试验修改,搭建了一个基于Labview的现场模拟实验系统,为下一步研究和整个系统的实现打下了坚实的基础。本文所做的具体工作,概括起来有如下几点: 第一,简要地介绍了基于压电薄膜轴的WIM系统原理、影响因素以及课题研究的意义等; 第二,给出了系统整体设计方案,并设计了多个信号调理电路,诸如电荷放大电路,隔离电路以及滤波电路等; 第三,采用了32位的微处理器,并采用了一种比较完善的数据处理方法,提高了系统的软硬件技术,在此基础上研究设计了基于ARM-μgC/OS-Ⅱ的WIM嵌入式系统平台,完成了系统的软硬件设计、实现及操作系统移植; 最后,设计并实地进行了一个新的试验,即基于LabVIEW8.2的数据采集卡的现场模拟试验,给出了试验结果和分析。该试验方便于测量与数据采集,可得到较为精准的现场数据,为后续的数据处理打下了基础;
上传时间: 2013-07-29
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由于永磁伺服电机具有转子转动惯量 小,响应速度快,效率高,功率密度高,电机体积小,消除电刷而减少噪音和维护等其他电机难以比拟的优点,在高性能位置伺服领域,尤其为伺服电机组成的伺服系统应用越来越广泛。 永磁无刷电机有两种形式:方波式和正弦波式。本文主要研究以pmsm 为伺服电机的伺服系统 目前实现永磁同步电动机的控制主要采用dsp、dsp+fpga和dsp+asic三种途径。而前两种方式实现位置控制编程量较大,美国国际整流器公司针对高性能交流伺服驱动要求,基于fpga技术开发出了完整的闭环电流控制和速度控制的伺服系统单片解决方案—irmck201。本文就是基于这种数字运动控制芯片,设计了dsp和irmck201的交流伺服控制系统。该系统具有性能优越,结构简单,编程任务小,开发周期短等优点,对其他交流位置伺服控制系统也具有很好的推广意义。
上传时间: 2013-06-07
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随着国有银行向商业银行的转变,银行的设备采购标准会越来越高,与此同时,银行柜台业务量的增加,使得老一代的银行专用打印机无论在速度上还是在使用的方便性上都显得力不从心,为了占领市场,公司有必要开发新型的、使用更加方便的打印机。 老一代打印机在打印存折时,柜台工作人员要把存折放准位置,要不然打印会偏离预定位置,在打印信函时,有的冷僻字无法打印出来,软件无法下载升级。为了加快柜台处理速度,减小柜台工作人员的工作量,需要开发能自动纠偏定位,字符完善的打印机。 本文在分析需求的基础上,比较当前流行的处理器,选用Atmel公司的ARM芯片AT91M42800A作为处理核心,使用Xilin公司的20万门的FPGA XC2S200做硬件逻辑控制,通过光电传感器和相关的控制电路来实现自动纠偏定位。在嵌入式操作系统上选用Nucleus Plus,约95%的Nucleus Plus代码用C语言编写,因此它能很方便移植,同时它还提供全部源代码,这样便于开发。另外,它还只要一次性付费,这使得它有很好的成本优势。 文中详细说明了本系统的硬件、固件的实现。在硬件上阐述了一些单元电路,包括存储器电路,接口电路,传感器电路等的设计思路和实现方法。通过光电传感电路,步进电机控制和软件结合,形成闭环控制,从而实现了快速自动纠偏定位;通过大屏幕的LCD显示实现了操作界面的简单化;采用大容量的存储器以及大字库解决了冷僻字无法打印的问题;固件部分详细阐述了系统上电启动过程,包括Bootstrap模块和loader模块,Bootstrap模块主要功能是重定位存储器,初始化基本硬件以及Loader模块的自动在线下载升级。Loader模块的主要功能是下载FPGA的配置代码,初始化键盘和显示器,然后调用Nucleus Plus初始化代码,从而建立和调用任务。 本文通过总结测试结果,与老一代打印机相比,新打印机在智能化上实现了自动纠偏定位,使得打印机操作人员不需要准确放置存折,就能正确打印,提高了工作效率;在打印速度上比原系统提高30%,还可方便地实现软件升级。 当然,新的打印机在存折偏移很大时,要耗费长时间才能把存折推到正确位置。这要在纠偏算法上做进一步的改进。
上传时间: 2013-04-24
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随着我国电力工业的迅猛发展,电网上非线性负载的日益增多,导致线路电压、电流经常出现非正弦状态,从而造成电网谐波“污染”。电网谐波恶化了电能质量指标,降低了电网的可靠性,增加了电网的损失。所以,电器设备在出厂前需要对其进行检测,看其是否会影响电网的电能质量。那么可靠的电力参数测量设备的研制就变得非常重要。通过充分调研并翻阅大量资料,针对课题要求,提出了以ARM作为处理器,结合外围电路,借由μC/OS-Ⅱ操作系统对硬件进行控制,来完成电参数采集及其处理的思路。 本论文完成了装置的硬件电路设计和软件开发。硬件方面采用Philips公司的LPC2132作为处理器,结合外围电路,建立起基本的采样、通信和人机接口硬件平台。软件方面,首先分析了电参数测量的算法,并进行了必要的仿真。在完成μC/OS-Ⅱ在LPC2132上移植的基础上,进行多任务设计,完成数据采集、电量参数计算、USB串口通信和人机接口等功能。
上传时间: 2013-06-08
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FPGA器件在通信、消费类电子等领域应用越来越广泛,随着FPGA规模的增大、功能的加强对时钟的要求也越来越高。在FPGA中嵌入时钟发生器对解决该问题是一个不错的选择。本论文首先,描述并分析了电荷泵锁相环时钟发生器的体系结构、组成单元及各单元的非理想特性;然后讨论并分析了电荷泵锁相环的小信号特性和瞬态特性;并给出了电荷泵锁相环器件参数的计算表达式。其次,研究了环形振荡器和锁相环的相位噪声特性。由于噪声性能是时钟发生器设计中的关键指标,本工作对此进行了较为详细的分析。相位噪声和抖动是衡量时钟信号的两个主要指标。文中从理论上推导了一阶锁相环的噪声特性,并建立了由噪声分析抖动和由抖动分析噪声的解析表达式关系,并讨论了环路低噪声设计的基本原则。在前面讨论和分析的基础上,利用Hynix0.35umCMOS工艺设计了200MHz电荷泵锁相环时钟发生器,并进行了仿真。设计中环形振荡器的延迟单元采用replica偏置结构,把延迟单元输出摆幅限定在确定范围,尾电流源采用cascode结构,增强电路对电源和衬底噪声的抑制作用。通过增加限流管,改善电荷泵中的开关的非理想特性。
上传时间: 2013-04-24
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步进电机是将电脉冲信号变换成角位移或直线位移的执行部件。步进电机可以直接用数字信号驱动,使用非常方便。一般电动机都是连续转动的,而步进电动机则有定位和运转两种基本状态,当有脉冲输入时步进电动机一步一步地转动,每给它一个脉冲信号,它就转过一定的角度。步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比,在时间上与输入脉冲同步,因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序,便可获得所需的转角、转速及转动方向。在没有脉冲输入时,在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。因此非常适合于单片机控制。步进电机还具有快速启动、精确步进和定位等特点,因而在数控机床,绘图仪,打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。传统电动机作为机电能量转换装置,在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。步进电机可以作为一种控制用的特种电机,利用其没有积累误差(精度为100%)的特点,广泛应用于各种开环控制。
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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矿用隔爆馈电开关是煤矿井下配电系统的关键设备,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。 论文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,设计完成了一套集实时保护控制和远程监控功能于-身的智能型馈电开关网络控制系统。
上传时间: 2013-05-21
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热释电红外测温仪是一种利用物体热释电效应而制成的新型红外测温仪器,它以黑体辐射定律作为理论基础,是光学理论和微电子学综合发展的产物。与传统的测温方式相比,具有响应时间短、非接触、不干扰被测温场、使用寿命长、操作方便等一系列优点。 本文详细介绍了热释电红外测温仪测温的基本原理和实现方法,以热释电红外测温仪现阶段的技术作为参考,提出并研制了一种基于ARM内核的高性能的嵌入式微处理器的热释电红外测温系统。详细介绍了该系统的构成和实现方式,给出了硬件原理图和软件的设计流程图。文中还对影响热释电红外测温仪测温精度的因素和软硬件的相关设计做了详细的分析,并采取了相应措施,本文主要做了以下工作: 阐述了红外测温仪的发展现状和分类,并指出了本文的研究意义:阐述了热释电红外测温仪的原理,并对目前红外测温仪的几种方案的优缺点进行了详细的介绍:对ARM核微处理器作了详细的介绍,并对本文用到的ARM核芯片LPC2132的功能特点和结构做了详细的介绍;详细分析了系统的功能要求,提出了总体设计方案,并在此基础上进行了系统的硬件设计,对每个部分所完成的功能和设计思路作了说明;介绍了系统的软件设计,以流程图的方式介绍了各个功能的具体实现;对影响红外测温仪的测温误差的因素进行了分析,对系统中出现的软硬件干扰问题做了相应的抗干扰措施;为本文研究的主要结论,对系统的进一步的研究工作进行了展望。
上传时间: 2013-07-06
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