自適應(yīng)濾波器是統(tǒng)計信號處理的一個重要組成部分。在實際應(yīng)用中，由于沒有充足的信息來設(shè)計固定系數(shù)的數(shù)字濾波器，或者設(shè)計規(guī)則會在濾波器正常運行時改變，因此我們需要研究自適應(yīng)濾波器。凡是需要處理未知統(tǒng)計環(huán)境下運算結(jié)果所產(chǎn)生的信號或需要處理非平穩(wěn)信號時，自適應(yīng)濾波器可以提供一種吸引人的解決方法，而且其性能通常遠優(yōu)于用常規(guī)方法設(shè)計的固定濾波器。此外，自適應(yīng)濾波器還能提供非自適應(yīng)方法所不可能提供的新的信號處理能力。 本論文從自適應(yīng)濾波器研究的重要意義入手，介紹了線性自適應(yīng)濾波器的基本原理、算法及設(shè)計方法，對幾種基于最小均方誤差準則或最小平方誤差準則的自適應(yīng)濾波器算法進行研究，最終基于一改近的LMS算法設(shè)計復數(shù)自適應(yīng)濾波器，并以VHDL語言編寫在maxplus平臺上進行仿真測試。
標簽： FPGA 自適應(yīng)濾波器
上傳時間： 2013-07-11
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碼分多址(CDMA)通信方式以其特有的抗干擾性、多址能力和多徑分集能力，而成為第三代移動通信系統(tǒng)的主要技術(shù)。其中Rake接收技術(shù)是CDMA系統(tǒng)中的一項關(guān)鍵技術(shù)。隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，Rake接收技術(shù)以其有效的抗衰落的能力一直是人們研究的熱點。人們不斷的對傳統(tǒng)的Rake接收機進行改進，獲得性能更佳的Rake接收機。FPGA技術(shù)的快速發(fā)展，也很大的改變了傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的方法。FPGA以其龐大的規(guī)模、開發(fā)過程投資小、開發(fā)周期短、保密性好等優(yōu)點，為人們對Rake接收機的研究提供了方便。 本文旨在設(shè)計一種功耗低、硬件實現(xiàn)相對簡單的Rake接收機結(jié)構(gòu)。首先，本文介紹了Rake接收的相關(guān)理論，對Rake技術(shù)的抗衰落性能進行了分析，然后，對各種Rake接收機進行了比較，最終提出了一種靈活配置的Rake接收機的改進方案，該方案采用了不同的緩沖器結(jié)構(gòu)，能夠更多的節(jié)約硬件資源，整個接收機的功耗更低。最后利用VerilogHDL語言對其中的主要模塊進行編程設(shè)計，并在Xilinx公司的集成開發(fā)工具ISE6.1中進行仿真，仿真平臺為Spartan-3系列中的XC3S1000芯片。仿真結(jié)果表明了所設(shè)計模塊的正確性。所設(shè)計模塊具有良好的可移植性，能夠被相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用，本文所做工作有一定的實際意義。
上傳時間： 2013-06-21
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近年來微光、紅外、X光圖像傳感器在軍事、科研、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越為廣泛，但由于這些成像器件自身的物理缺陷，視覺效果很不理想，往往需要對圖像進行適當?shù)奶幚恚缘玫竭m合人眼觀察或機器識別的圖像。因此，市場急需大量高效的實時圖像處理器能夠在傳感器后端對這類圖像進行處理。而FPGA的出現(xiàn)，恰恰解決了這個問題。 近十年來，隨著FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)技術(shù)的突飛猛進，F(xiàn)PGA也逐漸進入數(shù)字信號處理領(lǐng)域，尤其在實時圖像處理方面。Xilinx的研究表明，在2000年主要用于DSP應(yīng)用的FPGA的發(fā)貨量，增長了50％；而常規(guī)的DSP大約增長了40％。由于FPGA可無比擬的并行處理能力，使得FPGA在圖像處理領(lǐng)域的應(yīng)用持續(xù)上升，國內(nèi)外，越來越多的實時圖像處理應(yīng)用都轉(zhuǎn)向了FPGA平臺。與PDSP相比，F(xiàn)PGA將在未來統(tǒng)治更多前端(如傳感器)應(yīng)用，而PDSP將會側(cè)重于復雜算法的應(yīng)用領(lǐng)域。可以說，F(xiàn)PGA是數(shù)字信號處理的一次重大變革。 算法是圖像處理應(yīng)用的靈魂，是硬件得以發(fā)揮其強大功能的根本。”共軛變換”圖像處理方法是一種新型的圖像處理算法，由鄭智捷博士上個世紀90年代初提出。這種算法使用基元形狀(meta-shape)技術(shù)，而這種技術(shù)的特征正好具備幾何與拓撲的雙重特性，使得大量不同的基于形態(tài)的灰度圖像處理濾波器可用這種方法實現(xiàn)。該種算法在空域進行圖像處理，無需進行大量復雜的算術(shù)運算，算法簡單、快速、高效，易于硬件實現(xiàn)。通過十多年來的實驗與實踐證明，在微光圖像，紅外圖像，X光圖像處理領(lǐng)域，”共軛變換”圖像處理方法確實有其獨特的優(yōu)異性能。本篇論文就針對”共軛變換”圖像處理方法在微光圖像處理領(lǐng)域的應(yīng)用，就如何在FPGA上實現(xiàn)”共軛變換”圖像處理方法展開研究。首先在Matlab環(huán)境下，對常用的圖像增強算法和”共軛變換”圖像處理方法進行了比較，并且在設(shè)計制作“FPGA視頻處理開發(fā)平臺”的基礎(chǔ)上，用VHDL實現(xiàn)了”共軛變換”圖像處理方法的基本內(nèi)核并進行了算法的硬件實現(xiàn)與效果驗證。此外，本文還詳細地討論了視頻流的采集及其編碼解碼問題以及I2C總線的FPGA實現(xiàn)。
上傳時間： 2013-04-24
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當前，在系統(tǒng)級互連設(shè)計中高速串行I/O技術(shù)迅速取代傳統(tǒng)的并行I/O技術(shù)正成為業(yè)界趨勢。人們已經(jīng)意識到串行I/O“潮流”是不可避免的，因為在高于1Gbps的速度下，并行I/O方案已經(jīng)達到了物理極限，不能再提供可靠和經(jīng)濟的信號同步方法。基于串行I/O的設(shè)計帶來許多傳統(tǒng)并行方法所無法提供的優(yōu)點，包括：更少的器件引腳、更低的電路板空間要求、減少印刷電路板（PCB）層數(shù)、PCB布局布線更容易、接頭更小、EMI更少，而且抵抗噪聲的能力也更好。高速串行I/O技術(shù)正被越來越廣泛地應(yīng)用于各種系統(tǒng)設(shè)計中，包括PC、消費電子、海量存儲、服務(wù)器、通信網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)計算和控制、測試設(shè)備等。迄今業(yè)界已經(jīng)發(fā)展出了多種串行系統(tǒng)接口標準，如PCI Express、串行RapidIO、InfiniBand、千兆以太網(wǎng)、10G以太網(wǎng)XAUI、串行ATA等等。 Aurora協(xié)議是為私有上層協(xié)議或標準上層協(xié)議提供透明接口的串行互連協(xié)議，它允許任何數(shù)據(jù)分組通過Aurora協(xié)議封裝并在芯片間、電路板間甚至機箱間傳輸。Aurora鏈路層協(xié)議在物理層采用千兆位串行技術(shù)，每物理通道的傳輸波特率可從622Mbps擴展到3.125Gbps。Aurora還可將1至16個物理通道綁定在一起形成一個虛擬鏈路。16個通道綁定而成的虛擬鏈路可提供50Gbps的傳輸波特率和最大40Gbps的全雙工數(shù)據(jù)傳輸速率。Aurora可優(yōu)化支持范圍廣泛的應(yīng)用，如太位級路由器和交換機、遠程接入交換機、HDTV廣播系統(tǒng)、分布式服務(wù)器和存儲子系統(tǒng)等需要極高數(shù)據(jù)傳輸速率的應(yīng)用。 傳統(tǒng)的標準背板如VME總線和CompactPCI總線都是采用并行總線方式。然而對帶寬需求的不斷增加使新興的高速串行總線背板正在逐漸取代傳統(tǒng)的并行總線背板。現(xiàn)在，高速串行背板速率普遍從622Mbps到3.125Gbps，甚至超過10Gbps。AdvancedTCA（先進電信計算架構(gòu)）正是在這種背景下作為新一代的標準背板平臺被提出并得到快速的發(fā)展。它由PCI工業(yè)計算機制造商協(xié)會（PICMG）開發(fā)，其主要目的是定義一種開放的通信和計算架構(gòu)，使它們能被方便而迅速地集成，滿足高性能系統(tǒng)業(yè)務(wù)的要求。ATCA作為標準串行總線結(jié)構(gòu)，支持高速互聯(lián)、不同背板拓撲、高信號密度、標準機械與電氣特性、足夠步線長度等特性，滿足當前和未來高系統(tǒng)帶寬的要求。 采用FPGA設(shè)計高速串行接口將為設(shè)計帶來巨大的靈活性和可擴展能力。Xilinx Virtex-IIPro系列FPGA芯片內(nèi)置了最多24個RocketIO收發(fā)器，提供從622Mbps到3.125Gbps的數(shù)據(jù)速率并支持所有新興的高速串行I/O接口標準。結(jié)合其強大的邏輯處理能力、豐富的IP核心支持和內(nèi)置PowerPC處理器，為企業(yè)從并行連接向串行連接的過渡提供了一個理想的連接平臺。 本文論述了采用Xilinx Virtex-IIPro FPGA設(shè)計傳輸速率為2.5Gbps的高速串行背板接口，該背板接口完全符合PICMG3.0規(guī)范。本文對串行高速通道技術(shù)的發(fā)展背景、現(xiàn)狀及應(yīng)用進行了簡要的介紹和分析，詳細分析了所涉及到的主要技術(shù)包括線路編解碼、控制字符、逗點檢測、擾碼、時鐘校正、通道綁定、預加重等。同時對AdvancedTCA規(guī)范以及Aurora鏈路層協(xié)議進行了分析， 并在此基礎(chǔ)上給出了FPGA的設(shè)計方法。最后介紹了基于Virtex-IIPro FPGA的ATCA接口板和MultiBERT設(shè)計工具，可在標準ATCA機框內(nèi)完成單通道速率為2.5Gbps的全網(wǎng)格互聯(lián)。
上傳時間： 2013-05-29
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ARM嵌入式技術(shù)在工業(yè)和生活中正得到越來越廣泛的應(yīng)用，為了適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展和社會的需求，滿足為社會培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要，高校通信類和電子類專業(yè)開設(shè)ARM嵌入式技術(shù)相關(guān)課程及其實驗課程將成為趨勢。在課程中設(shè)置合理實驗，可以有效提高學生的動手能力和培養(yǎng)創(chuàng)新性思維，幫助學生更快、更好地掌握理論和應(yīng)用技術(shù)。 論文設(shè)計的ARM嵌入式教學實驗系統(tǒng)包括一塊適合普通高校嵌入式技術(shù)實驗課程教學的實驗開發(fā)板及其配套的實驗。該實驗系統(tǒng)針對一般高校所開設(shè)的ARM嵌入式技術(shù)相關(guān)課程的要求而設(shè)計，配套實驗符合教學大綱及實驗課時的要求。 論文設(shè)計的實驗開發(fā)板主要組成模塊有：最小系統(tǒng)，包括控制器模塊、電源模塊、復位模塊、Flash ROM模塊、SDRAM模塊、JTAG接口等；擴展接口，包括LED、鍵盤、RS232串口、I2C接口、液晶模塊、以太網(wǎng)模塊等。實驗開發(fā)板采用S3C4510B網(wǎng)絡(luò)控制芯片用作控制和信號處理，使用網(wǎng)絡(luò)接口芯片DM9161和隔離變壓器H1102完成網(wǎng)絡(luò)接入，使用AM29LV160和HY57V641620HG構(gòu)建16位存儲單元，使用AT24C01和PCF8583來構(gòu)建I2C接口，使用MAX232完成TTL電平轉(zhuǎn)換以擴展RS232串口，并擴展鍵盤和LCD實現(xiàn)人機交互。實驗開發(fā)板的硬件設(shè)計充分考慮了一般高校實驗室的條件和需求，能夠較好地將成本控制在150元左右，有利于在有限的條件下為每個學生盡可能的創(chuàng)造動手制作PCB的實驗條件。實驗板的接口設(shè)計能夠讓學生較為方便地開展實驗，并考慮了實驗板擴展和二次開發(fā)的需要。 論文設(shè)計的實驗系統(tǒng)配套實驗主要有基礎(chǔ)實驗、擴展實驗和設(shè)計實驗。基礎(chǔ)實驗主要幫助學生熟悉嵌入式系統(tǒng)的片內(nèi)資源和特殊功能寄存器的配置方法，對整個嵌入式系統(tǒng)的架構(gòu)有一定的理解，能編程完成一些簡單的控制功能；擴展實驗主要幫助學生建立嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和設(shè)計的基本理念，能夠設(shè)計和實現(xiàn)常見的外設(shè)驅(qū)動程序，能夠進行操作系統(tǒng)的配置和移植，能夠自行對實驗板進行一定程度的擴展；設(shè)計實驗?zāi)軌驇椭鷮W生提高嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)能力，使學生能根據(jù)需要設(shè)計出實現(xiàn)一定功能的擴展模塊，從而使實驗板擴展成實現(xiàn)具體功能的工業(yè)產(chǎn)品。基礎(chǔ)實驗包括ADS集成環(huán)境實驗、鍵盤實驗（GPIO輸入）、LED實驗（GPIO輸出）、定時器實驗、外部中斷實驗、UART串口通信實驗、I2C接口實驗、液晶顯示實驗；擴展實驗包括建立交叉編譯環(huán)境實驗、操作系統(tǒng)編譯實驗、操作系統(tǒng)移植實驗、以太網(wǎng)通信實驗、TFTP實驗、WEB訪問實驗；設(shè)計實驗包括TCP/IP協(xié)議棧實驗、Web服務(wù)器實驗。學生通過完成基礎(chǔ)實驗、擴展實驗和設(shè)計實驗來達到教學大綱的要求，并可以在此基礎(chǔ)上進行更深入的創(chuàng)新性開發(fā)實驗，可以滿足一般高校嵌入式技術(shù)實驗課程教學的需要。 論文介紹了嵌入式交叉編譯環(huán)境的建立以及實驗開發(fā)板設(shè)計完成后進行的調(diào)試。實驗開發(fā)板移植的嵌入式操作系統(tǒng)為uClinux，采用的Bootloader為U-boot。論文還簡單介紹了實驗系統(tǒng)的擴展方案和二次開發(fā)方案，并對嵌入式新技術(shù)的發(fā)展做了粗淺的探討。 論文所做的工作以科學發(fā)展觀為指導，是對普通高校ARM嵌入式技術(shù)實驗課程設(shè)計的一次有益探索。
標簽： ARM 嵌入式 教學實驗系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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永磁無刷直流電動機是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用前景廣闊的電動機,傳統(tǒng)的理論分析及設(shè)計方法已比較成熟,它的進一步推廣應(yīng)用,在很大程度上有賴于對控制策略的研究.該文提出了一套基于DSP的全數(shù)字無刷直流電動機模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雙模控制系統(tǒng),將模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別引入到無刷直流電動機的控制中來.充分利用模糊控制對參數(shù)變化不敏感,能夠提高系統(tǒng)的快速性的特點,構(gòu)造適用于調(diào)節(jié)較大速度偏差的模糊調(diào)節(jié)器,加快系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速度;由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)既具有非線性映射的能力,可逼近任何線性和非線性模型,又具有自學習、自收斂性,對被控對象無須精確建模,對參數(shù)變化有較強的魯棒性的特點,構(gòu)造三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)器,來實現(xiàn)消除穩(wěn)態(tài)偏差的精確控制.以速度偏差率為判斷依據(jù),實現(xiàn)模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種控制模式的切換,使系統(tǒng)在不同速度偏差段快速調(diào)整、平滑運行.此外充分利用系統(tǒng)硬件構(gòu)成的特點,采用適當?shù)腜WM輸出切換策略,最大限度的抑制逆變橋換相死區(qū);通過換相瞬時轉(zhuǎn)矩公式推導和分析,得出在換相過程中保持導通相功率器件為恒通,即令PWM輸出占空比D=1,來抑制定子電感對換相電流影響的控制策略.上述抑制換相死區(qū)和采用恒通電壓的控制方法,減小了換相引起的轉(zhuǎn)矩波動,使系統(tǒng)電流保持平滑、轉(zhuǎn)矩脈動大幅度減小、系統(tǒng)響應(yīng)更快、并具有較強的魯棒性和實時性.在這種設(shè)計下,系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)更精確的定位和更準確的速度調(diào)節(jié),而且可以使無刷直流電動機長期工作在低速、大轉(zhuǎn)矩、頻繁起動的狀態(tài)下.該文選用TMS320LF2407作為微控制器,將系統(tǒng)的參數(shù)自調(diào)整模糊控制算法,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法以及PWM輸出,轉(zhuǎn)子位置、速度、相電流檢測計算等功能模塊編程存儲于DSP的E2PROM,實現(xiàn)了對無刷直流電動機的全數(shù)字實時控制,并得到了良好的實驗結(jié)果的結(jié)果.
標簽： DSP 無刷直流電動機 雙模控制 轉(zhuǎn)矩
上傳時間： 2013-06-01
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開關(guān)磁阻電機(SwitchedReluctanceMotor，SRM)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、效率高和成本較低等優(yōu)點，在很多領(lǐng)域都顯示出強大的競爭力，但是位置傳感器的存在不僅削弱了SRM結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)勢，而且降低了系統(tǒng)高速運行的可靠性，增加了成本，探索實用的無位置傳感器檢測轉(zhuǎn)子位置的方案成為開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)(SwitchedReluctanceMotorDrive，SRD)研究的熱點。SRM高度非線性的電磁特性決定了在精確的數(shù)學模型基礎(chǔ)上實現(xiàn)無位置傳感器控制十分困難，而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)為解決這個問題提供了新的思路。徑向基函數(shù)(RadialBasisFunction，RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種映射能力極強的前向型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，具有收斂速度快、全局逼近能力強等優(yōu)點。本文提出一種利用自適應(yīng)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對SRM進行控制的新方法，所采用的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以電機繞組的相電流、磁鏈作為輸入，轉(zhuǎn)子位置作為輸出，通過離線和在線相結(jié)合的方法對網(wǎng)絡(luò)進行訓練，建立SRM電流、磁鏈與轉(zhuǎn)子位置之間的非線性映射，從而實現(xiàn)SRM的無位置傳感器控制。 常規(guī)的PID控制以其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、易于工程實現(xiàn)等優(yōu)點至今仍被廣泛采用。在系統(tǒng)模型參數(shù)變化不大的情況下，PID控制效果良好，但當被控對象具有高度非線性和不確定性時，僅靠PID調(diào)節(jié)效果不好。對于SRM，它的電磁關(guān)系高度非線性，固定參數(shù)的PID調(diào)節(jié)器無法得到很理想的控制性能指標。論文提出了一種基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線辨識的SRM單神經(jīng)元PID自適應(yīng)控制新方法。該方法針對開關(guān)磁阻電機的非線性，利用具有自學習和自適應(yīng)能力的單神經(jīng)元來構(gòu)成開關(guān)磁阻電機的單神經(jīng)元自適應(yīng)控制器，不但結(jié)構(gòu)簡單，而且能適應(yīng)環(huán)境變化，具有較強的魯棒性。同時構(gòu)造了一個RBF網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)進行在線辨識，建立其在線參考模型，由單神經(jīng)元控制器完成控制器參數(shù)的自學習，從而實現(xiàn)控制器參數(shù)的在線調(diào)整，能取得更好的控制效果。 仿真及實驗結(jié)果表明，自適應(yīng)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)電機的準確換相，從而實現(xiàn)了電機的無位置傳感器控制；基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線辨識的單神經(jīng)元自適應(yīng)控制能夠達到在線辨識在線控制的目的，控制精度高，動態(tài)特性好，具有較好的自適應(yīng)性和魯棒性。
標簽： RBF PID 控制 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
上傳時間： 2013-04-24
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永磁同步電機(PMSM)是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊的電機，其傳統(tǒng)的理論分析與設(shè)計方法已比較成熟。它的進一步推廣應(yīng)用，在很大程度上有賴于對控制策略的研究。實踐中，使用通用變壓變頻(VVVF)變頻器來驅(qū)動沒有阻尼繞組的永磁同步電動機開環(huán)運行時，有時電機的運行頻率超過某一頻率，系統(tǒng)就會變得不穩(wěn)定，甚至導致系統(tǒng)失步。本文研究了無位置傳感器的永磁同步電機的速度控制問題。 論文提出了一種將推廣卡爾曼濾波(EKF)原理應(yīng)用于永磁同步電機無位置傳感器調(diào)速系統(tǒng)的方法。對永磁同步電機的數(shù)學模型和卡爾曼濾波原理作了詳細的分析，在dq轉(zhuǎn)子同步坐標系中應(yīng)用推廣卡爾曼濾波算法，對永磁同步電機的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速進行實時在線估計。所選取的濾波算法只需測量電流和逆變器直流母線電壓，具有不改造電機、可靠性高和經(jīng)濟耐用的優(yōu)點。利用在線估計出的轉(zhuǎn)速和電流實現(xiàn)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的永磁同步電機矢量控制。同時還提出了基于磁飽和原理的永磁轉(zhuǎn)子初始位置的檢測方法。針對轉(zhuǎn)子磁場定向方式及矢量控制方案，采用了空間矢量脈寬調(diào)制方法對系統(tǒng)進行控制，此方法可以輸出任意給定位置的電壓矢量，在不增加功率管開關(guān)頻率和不增加系統(tǒng)復雜性的前提下，明顯提高電機的調(diào)速性能。 在Matlab6.5環(huán)境下進行的系統(tǒng)仿真實驗表明，所提出的位置估計算法和控制方法具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)角跟蹤特性和速度控制性能，同時系統(tǒng)具有較強的抗負載擾動性能和較好的魯棒性。實驗結(jié)果表明本文的方法達到了預期的效果。
上傳時間： 2013-04-24
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開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)(SRD)是一種新型交流驅(qū)動系統(tǒng),以結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、成本低廉、控制參數(shù)多、控制方法靈活、可得到各種所需的機械特性,而備受矚目,應(yīng)用日益廣泛.并且SRD在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)均具有較高的效率,這一點是其它調(diào)速系統(tǒng)所不可比擬的.但開關(guān)磁阻電機(SRM)的振動與噪聲比較大,這影響了SRD在許多領(lǐng)域的應(yīng)用.本文針對上述問題進行了研究,提出了一種新型齒極結(jié)構(gòu),可有效降低開關(guān)磁阻電機的振動與噪聲.通過電磁場有限元計算可看出,在新型齒極結(jié)構(gòu)下,導致開關(guān)磁阻電機振動與噪聲的徑向力大為減小,尤其是當轉(zhuǎn)子極相對定子極位于關(guān)斷位置時,徑向力大幅度地減小,并改善了徑向力沿定子圓周的分布,使其波動減小,從而減小了定子鐵心的變形與振動,進而降低了開關(guān)磁阻電機的噪聲.靜態(tài)轉(zhuǎn)矩因轉(zhuǎn)子極開槽也略微減小,但對電機的效率影響不大.開關(guān)磁阻電機因磁路的飽和導致參數(shù)的非線性,又因在不同控制方式下是變結(jié)構(gòu)的.這使得開關(guān)磁阻電機的控制非常困難.經(jīng)典的線性控制方法如PI、PID等方法用于開關(guān)磁阻電機的控制,效果不好.其它的控制方法如滑模變結(jié)構(gòu)控制、狀態(tài)空間控制方法等可取得較好的控制效果但大都比較復雜,實現(xiàn)起來比較困難.而智能控制方法如模糊控制本身為一種非線性控制方法,對于非線性、變結(jié)構(gòu)、時變的被控對象均可取得較好的控制效果且不需知道被控對象的數(shù)學模型,這對于很難精確建模的開關(guān)磁阻電機來說尤其適用.同時,模糊控制實現(xiàn)比較容易.但對于變參數(shù)、變結(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻電機來說固定參數(shù)的模糊控制在不同條件下其控制效果難以達到最優(yōu).為取得最優(yōu)的控制效果,該文采用帶修正因子的自組織模糊控制器,采用單純形加速優(yōu)化算法通過在線調(diào)整參數(shù),達到了較好的控制效果.仿真結(jié)果證明了這一點.
標簽： 開關(guān)磁阻電機 自組織 模糊控制
上傳時間： 2013-05-16
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隨著半導體工藝的飛速發(fā)展和芯片設(shè)計水平的不斷進步，ARM微處理器的性能得到大幅度地提高，同時其芯片的價格也在不斷下降，嵌入式系統(tǒng)以其獨有的優(yōu)勢，己經(jīng)廣泛地滲透到科學研究和日常生活的各個方面。 本文以ARM7 LPC2132處理器為核心，結(jié)合蓋革一彌勒計數(shù)管對Time-To-Count輻射測量方法進行研究。ARM結(jié)構(gòu)是基于精簡指令集計算機(RISC)原理而設(shè)計的，其指令集和相關(guān)的譯碼機制比復雜指令集計算機要簡單得多，使用一個小的、廉價的ARM微處理器就可實現(xiàn)很高的指令吞吐量和實時的中斷響應(yīng)。基于ARM7TDMI-S核的LPC2132微處理器，其工作頻率可達到60MHz，這對于Time-To-Count技術(shù)是非常有利的，而且利用LPC2132芯片的定時/計數(shù)器引腳捕獲功能，可以直接讀取TC中的計數(shù)值，也就是說不再需要調(diào)用中斷函數(shù)讀取TC值，從而大大降低了計數(shù)前雜質(zhì)時間。本文是在我?guī)熜謪诬姷摹禩ime-To-Count測量方法初步研究》基礎(chǔ)上，使用了高速的ARM芯片，對基于MCS-51的Time-To-Count輻射測量系統(tǒng)進行了改進，進一步論證了采用高速ARM處理器芯片可以極大的提高G-M計數(shù)器的測量范圍與測量精度。 首先，討論了傳統(tǒng)的蓋革-彌勒計數(shù)管探測射線強度的方法，并指出傳統(tǒng)的脈沖測量方法的不足。然后討論了什么是Time-To-Count測量方法，對Time-To-Count測量方法的理論基礎(chǔ)進行分析。指出Time-To-Count方法與傳統(tǒng)的脈沖計數(shù)方法的區(qū)別，以及采用Time-To-Count方法進行輻射測量的可行性。 接著，詳細論述基于ARM7 LPC2132處理器的Time-To-Count輻射測量儀的原理、功能、特點以及輻射測量儀的各部分接口電路設(shè)計及相關(guān)程序的編制。 最后得出結(jié)論，通過高速32位ARM處理器的使用，Time-To-Count輻射測量儀的精度和量程均得到很大的提高，對于Y射線總量測量，使用了ARM處理器的Time-To-Count輻射測量儀的量程約為20 u R/h到1R/h，數(shù)據(jù)線性程度也比以前的Time-To-CotJnt輻射測量儀要好。所以在使用Time-To-Count方法進行的輻射測量時，如何減少雜質(zhì)時間以及如何提高計數(shù)前時間的測量精度，是決定Time-To-Count輻射測量儀性能的關(guān)鍵因素。實驗用三只相同型號的J33G-M計數(shù)管分別作為探測元件，在100U R/h到lR/h的輻射場中進行試驗.每個測量點測量5次取平均，得出隨著照射量率的增大，輻射強度R的測量值偏小且與輻射真實值之間的誤差也隨之增大。如果將測量誤差限定在10％的范圍內(nèi)，則此儀器的量程范圍為20 u R/h至1R/h，量程跨度近六個數(shù)量級。而用J33型G-M計數(shù)管作常規(guī)的脈沖測量，量程范圍約為50 u R/h到5000 u R/h，充分體現(xiàn)了運用Time-To-Count方法測量輻射強度的優(yōu)越性，也從另一個角度反應(yīng)了隨著計數(shù)前時間的逐漸減小，雜質(zhì)時間在其中的比重越來越大，對測量結(jié)果的影響也就越來越嚴重，盡可能的減小雜質(zhì)時間在Time-To-Count方法輻射測量特別是測量高強度輻射中是關(guān)鍵的。筆者用示波器測出此輻射儀器的雜質(zhì)時間約為6.5 u S，所以在計算定時器值的時候減去這個雜質(zhì)時間，可以增加計數(shù)前時間的精確度。通過實驗得出，在標定儀器的K值時，應(yīng)該在照射量率較低的條件下行，而測得的計數(shù)前時間是否精確則需要在照射量率較高的條件下通過儀器標定來檢驗。這是因為在照射量率較低時，計數(shù)前時間較大，雜質(zhì)時間對測量結(jié)果的影響不明顯，數(shù)據(jù)線斜率較穩(wěn)定，適宜于確定標定系數(shù)K值，而在照射量率較高時，計數(shù)前時間很小，雜質(zhì)時間對測量結(jié)果的影響較大，可以明顯的在數(shù)據(jù)線上反映出來，從而可以很好的反應(yīng)出儀器的性能與量程。實驗證明了Time-To-Count測量方法中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是如何對計數(shù)前時間進行精確測量。經(jīng)過對大量實驗數(shù)據(jù)的分析，得到計數(shù)前時間中的雜質(zhì)時間可分為硬件雜質(zhì)時間和軟件雜質(zhì)時間，并以軟件雜質(zhì)時間為主，通過對程序進行合理優(yōu)化，軟件雜質(zhì)時間可以通過程序的改進而減少，甚至可以用數(shù)學補償?shù)姆椒▉淼窒瑥亩梢缘玫奖容^精確的計數(shù)前時間，以此得到較精確的輻射強度值。對于本輻射儀，用戶可以選擇不同的工作模式來進行測量，當輻射場較弱時，通常采用規(guī)定次數(shù)測量的方式，在輻射場較強時，應(yīng)該選用定時測量的方式。因為，當輻射場較弱時，如果用規(guī)定次數(shù)測量的方式，會浪費很多時間來采集足夠的脈沖信號。當輻射場較強時，由于輻射粒子很多，產(chǎn)生脈沖的頻率就很高，規(guī)定次數(shù)的測量會加大測量誤差，當選用定時測量的方式時，由于時間的相對加長，所以記錄的粒子數(shù)就相對的增加，從而提高儀器的測量精度。通過調(diào)研國內(nèi)外先進核輻射測量儀器的發(fā)展現(xiàn)狀，了解到了目前最新的核輻射總量測量技術(shù)一Time-To-Count理論及其應(yīng)用情況。論證了該新技術(shù)的理論原理，根據(jù)此原理，結(jié)合高速處理器ARM7 LPC2132，對以G-計數(shù)管為探測元件的Time-To-Count輻射測量儀進行設(shè)計。論文以實驗的方法論證了Time-To-Count原理測量核輻射方法的科學性，該輻射儀的量程和精度均優(yōu)于以前以脈沖計數(shù)為基礎(chǔ)理論的MCS-51核輻射測量儀。該輻射儀具有量程寬、精度高、易操作、用戶界面友好等優(yōu)點。用戶可以定期的對儀器的標定，來減小由于電子元件的老化對低儀器性能參數(shù)造成的影響，通過Time-To-Count測量方法的使用，可以極大拓寬G-M計數(shù)管的量程。就儀器中使用的J33型G-M計數(shù)管而言，G-M計數(shù)管廠家參考線性測量范圍約為50 u R/h到5000 u R/h，而用了Time-To-Count測量方法后，結(jié)合高速微處理器ARM7 LPC2132，此核輻射測量儀的量程為20 u R/h至1R/h。在允許的誤差范圍內(nèi)，核輻射儀的量程比以前基于MCS-51的輻射儀提高了近200倍，而且精度也比傳統(tǒng)的脈沖計數(shù)方法要高，測量結(jié)果的線性程度也比傳統(tǒng)的方法要好。G-M計數(shù)管的使用壽命被大大延長。 綜上所述，本文取得了如下成果：對國內(nèi)外Time-To-Count方法的研究現(xiàn)狀進行分析，指出了Time-To-Count測量方法的基本原理，并對Time-T0-Count方法理論進行了分析，推導出了計數(shù)前時間和兩個相鄰輻射粒子時間間隔之間的關(guān)系，從數(shù)學的角度論證了Time-To-Count方法的科學性。詳細說明了基于ARM 7 LPC2132的Time-To-Count輻射測量儀的硬件設(shè)計、軟件編程的過程，通過高速微處理芯片LPC2132的使用，成功完成了對基于MCS-51單片機的Time-To-Count測量儀的改進。改進后的輻射儀器具有量程寬、精度高、易操作、用戶界面友好等特點。本論文根據(jù)實驗結(jié)果總結(jié)出了Time-To-Count技術(shù)中的幾點關(guān)鍵因素，如：處理器的頻率、計數(shù)前時間、雜質(zhì)時間、采樣次數(shù)和測量時間等，重點分析了雜質(zhì)時間的組成以及引入雜質(zhì)時間的主要因素等，對國內(nèi)核輻射測量儀的研究具有一定的指導意義。
標簽： TimeToCount ARM 輻射測量儀
上傳時間： 2013-06-24
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