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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该文着重研究了稀土永磁(REPM)无刷直流电动机(BLDCM)的高性能控制技术.在全面分析了稀土永磁无刷直流电动机的结构特点、工作原理、运行方式以及外部特性的基础上,通过系统建模和数字仿真分析,分别针对航空低压直流(LVDC)和高压直流(HVDC)两种电动机构用永磁无刷电动机,在小范围转速连续调节下的闭环稳速控制技术进行了详细理论研究,提出了利用转子位置传感器信号间接测量电机转速进行电机转速闭环稳速控制的策略.同时就两套无刷直流电动机控制器的硬件电路和软件程序问题进行了重点工程设计,采用了高性能的AT89C2051和AT89C51单片机作为微处理器,用数字软件技术对电机进行调速和转速闭环控制,使电机在一定范围内能够进行精确调速和速度稳定控制.通过优化设计、软硬件结合,实现了控制器小型化,提高了控制器可靠性,减小了体积与重量.永磁无刷直流电动机控制器样机的测试结果表明:电机转速可在要求范围内连续调节,在几乎三倍的额定转矩范围内,电机转速在设定值下可保持高于指标精度的稳定工作,控制器之间通用性强、散热可靠.
上传时间： 2013-07-03
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比例-积分-微分（PID）是过程控制中最常用的一种控制算法。算法简单而且容易理解，应用十分广泛。但由于应用领域的不同，功能上差别很大，系统的控制要求及关心的控制对象也不相同。数字PID控制比连续PID控制更为优越，因为计算机程序的灵活性，很容易克服连续PID控制中存在的问题，经修正而得到更完善的数字PID算法。本文以三相全控整流桥阻性负载为实际电路，控制主电路电压，旨在提出一种智能数字PID控制系统的设计思路，并给出了详细的硬件设计及初步软件设计思路。 PID控制系统采用高性能、低功耗的ARM微处理器S3C44BO作为核心处理单元，内部的10位ADC作为信号采集模块，采用了矩阵键盘和640*480的液晶作为人机接口；串口作为通信模块实现了上位机的监控。采用芯片内部自带的PWM模块，输出16M Hz PWM信号并经过一阶低通滤波器得到0～5V的控制信号用于触发主电路控制器，实现PID整定。 软件方面，分析和研究了uC/OSⅡ的内核源码，实现了其在32位微处理器上的移植，作为管理各个子程序执行的系统软件。选用了图形处理软件uC/GUI用于完成LCD显示及控制。PID算法采用了增量式数字PID算法，采用规一化算法进行参数选取。上位机部分采用了C＃语言进行编写。另外，采用了RTC（Real Time Clock）作为系统时钟，可以实现系统的定时运行、定时模式切换等。在上位机上也可以方便的控制程序的执行，实现远程监控。 在论文的最后详细的介绍了智能PID控制系统在三相全控桥主电路中的具体应用。总结了调试中遇到的问题，对今后工作中需要进一步改善和探索的地方进行了展望。
上传时间： 2013-08-01
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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： 2013-07-11
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语音识别技术就是能使计算机“听懂”人类的语言，然后根据其含义来执行相应的命令，从而实现为人类服务。 随着语音识别的深入研究，对它的技术应用主要有两个方面： 一个方向是大词汇量连续语音识别系统，主要应用于计算机的听写机，以及与电话网或者互联网相结合的语音信息查询服务系统，这些系统都是在计算机平台上实现的； 另外一个重要的发展方向是小型化、便携式语音产品的应用，这些应用系统大都使用专门的硬件系统实现。 随着后PC年代的到来，后一种发展将成为语音识别技术和嵌入式系统交叉研究的一个非常热门的话题，将进一步推动语音识别技术往智能化方向发展。 论文主要研究语音识别系统及其在ARM嵌入式平台上的实现。 根据嵌入式系统平台的特性和系统的实际需求，对目标平台的硬件和软件系统进行适当的剪裁定制，并且对语音识别中的算法进行改进和优化，同时为了加强系统的交互性，增加了控制界面，为实际应用提供很好的人机交互操作。 首先论文对嵌入式系统及嵌入式操作系统进行研究，通过实际比较后选用嵌入式Linux作为系统的操作系统； 然后对语音识别技术进行研究，并根据实际要求，采用Mel倒谱参数作为系统语音参数提取算法，DTW作为系统识别的模式匹配方法，并根据ARM嵌入式平台的要求，分别对上述两个算法进行优化设计，同时利用QT跨平台语言对应用控制程序进行代码实现，并移植到目标板上，构建出一个完整的嵌入式语音识别系统。 最后，对整个系统进行整体测试，通过实验结果表明，系统达到了预期设计的便携、智能及很好的交互性的目的。
上传时间： 2013-04-24
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超声波电机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、动作相应快、运行无噪声、无输入自锁等卓越特性，在非连续运动领域、精密控制领域要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。 本文主要研究了行波型超声波电机的嵌入式驱动控制系统设计。系统是基于ARM嵌入式微控芯片设计的。全文共分为6部分。第一章主要介绍了国内外超声波电机驱动控制技术在国内外的发展状况，ARM芯片的结构原理以及本课题的选题意义。第二章在前人的研究基础上做了系统仿真，为系统的硬件设计提供设计指导。第三章提出了基于ARM的超声波电机嵌入式驱动控制系统设计方案，并介绍了系统各个模块的设计与调试的过程和结果。第四章介绍了uC/OS-Ⅱ操作系统在ARM上的移植，以及基于该操作系统的电机控制系统软件设计流程。第五章介绍了系统各子程序的设计，速度控制与定位控制的算法设计，以及系统调试的结果。第六章总结了本论文的主要贡献、存在问题以及后续课题的研究方向。
上传时间： 2013-04-24
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随着信息技术的飞速发展，人们对数据采集、信号处理的要求越来越高：不仅要求高速、高精度和高实时，还要求数据采集，处理设备便携化、网络化和智能化，并具有友好的人机界面。传统的8/16位单片机因资源极度受限，难以满足上述要求；而传统的信号处理过程都是依赖于PC完成，则存在着安装麻烦、价格昂贵且电磁兼容性差等缺点。 嵌入式系统是一个快速发展的领域，嵌入式系统的研究内容涉及到计算机学科的各个方面。将嵌入式系统引入雷达信号处理系统，能极大的提高系统的实时性和灵活性。本文的研究正是基于ARM的雷达信号处理系统。 本文在对线性调频连续波雷达测速测距研究的基础上，讨论了一种软硬件配置灵活、结构精简的雷达信号处理系统，其硬件平台以ARM处理器，可编程逻辑器件FPGA，和DSP为核心，扩展了UART、LCD、网口、IDE、触摸屏、PS/2和USB等外围接口，可实现对线性调频连续波雷达回波信号进行数据采集、脉冲压缩、恒虚警检测、航迹相关，航迹显示等处理，相关数据的存储。在软件设计方面，完成Bootloader，Linux2.4操作系统在系统上的移植，在此基础上对实现了对网口、IDE、LCD等模块的驱动程序编写，并在MiniGUI上进行基于显示终端需求的图形用户界面开发。
上传时间： 2013-04-24
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X射线衍射仪目前被广泛应用于冶金、石油、化工、科研、航空航天、教学、材料生产等诸多领域。而X射线管是X衍射仪的关键部件之一，X射线被激发时会产生两种谱线：特征谱线和连续谱线。X射线管的工作状态决定能否产生符合实验要求的X射线特征谱线和连续谱线，这就要求我们对X射线管的工作状态进行精确控制。 本文根据X射线管工作状态和衍射仪相关功能的要求，提出了基于ARM和uCOS-Ⅱ的衍射仪高压控制系统的设计方案，并在分析和研究的基础上，实现并验证了该方案。该系统以ARM为主控制芯片，结合CPLD芯片，完成对X射线管工作状态的控制和其它相关功能的控制。由于多任务的需要，在ARM的基础上引入了嵌入式操作系统uCOS-Ⅱ。具体的，本文完成了相应原理图和印刷电路板的设计。在ARM7芯片LPC2378上，完成了嵌入式操作系统uCOS-II的移植；在uCOS-II操作系统上，通过对ARM芯片编程，实现了对X射线管的工作状态进行精确控制，以及光闸、水循环等相关功能的控制。 上述系统已通过实际的安装调试。测试结果表明，该系统能够满足设计要求，实现全部的预期功能，可完成对X射线管的工作状态的精确控制，和衍射仪相关功能的控制。
上传时间： 2013-04-24
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本文对燃料电池车用DC/DC变换器的基本原理以及控制策略进行了较为详尽的分析和讨论，对基于ARM的DC/DC变换器控制系统的软硬件设计作了较为详尽的论述，对控制系统的电磁兼容作了详细的研究并给出了提高电磁兼容能力的措施。本文介绍了本课题研究的背景，燃料电池电动汽车的特性和研究的目的与意义并分析了大功率DC/DC变换器主电路的拓扑结构、工作原理和电磁兼容环境。在此基础上，从控制电路的最小系统、检测系统、脉冲发生系统以及驱动电路、CAN通讯电路等方面重点讨论了DC/DC变换器控制系统的硬件设计以及驱动电路的设计。本文在DC/DC变换器电感电流连续状态空间小信号数学模型的基础上，应用MATLAB软件对大功率DC/DC变换器单环控制系统进行了建模和仿真分析，给出了具有实际指导意义的结论，设计了基于ARM控制系统的软件结构并编写了相应的软件代码。此外，本文从硬件和软件两个方面重点讨论了控制系统的电磁兼容以及抗干扰措施。在系统硬件和软件基础上进行了功率试验并给出了试验结果以及今后改进的方向。
上传时间： 2013-07-12
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正交频分复用(OFDM)技术是一种多载波数字调制技术，它具有频谱利用率高、抗多径能力强等特点，在宽带无线多媒体通信领域中受到了广泛的关注。 OFDM系统可分为连续工作模式和突发工作模式。在IEEE802.11a、HiperLANType2等无线局域网标准中采用了OFDM的突发工作模式，该模式下的接收机首先对符合某种特定格式的帧做出检测。本文介绍了一种基于最小错误概率准则的帧检测算法，提出了该算法的FPGA实现方案。 同步技术是OFDM最关键的技术之一，它包括载波频率同步和符号同步。载波频率同步是为了纠正接收端相对于发送端的载波频率偏移，以保证子载波间的正交性；符号同步确定OFDM符号有用数据信息的开始时刻，也就是确定FFT窗的开始时刻。本文首先介绍了一种基于自相关的载波频率同步算法，给出了它的FPGA实现方案，重点讲述了其中用到的Cordic算法及其实现；然后介绍了分别基于互相关和自相关的两种符号同步算法，给出了各自的FPGA实现方案，从实现的角度比较了两种算法的优缺点，并且在FPGA设计中体现了面积复用和流水线操作的设计思想。 文章最后介绍了系统调试的情况，总结出一种ChipScopePro与Matlab相结合的调试方法，该方法在FPGA调试方面具有一定的通用性。
上传时间： 2013-07-15
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