交流伺服技術(shù)是研制開發(fā)各種先進的機電一體化設(shè)備,如工業(yè)機器人、數(shù)控機床、加工中心等的關(guān)鍵性技術(shù),但是要提高交流伺服系統(tǒng)的控制性能關(guān)鍵在于伺服控制器對電機動態(tài)和靜態(tài)響應(yīng)的控制,要獲得良好的電機動、靜態(tài)性能關(guān)鍵在于伺服控制器的控制算法。為此,本文開展了主要針對電機控制算法中的PID控制器參數(shù)整定算法研究。研究工作是基于黑龍江省科技攻關(guān)項目為支撐。 本論文在查閱大量文獻資料的基礎(chǔ)上,掌握了系統(tǒng)構(gòu)成和基本控制原理,并分析了國內(nèi)交流伺服存在的問題,設(shè)計了基于TI公司電機數(shù)字化控制芯片TMS320F2812的交流伺服控制器的控制單元;基于三菱公司智能化功率器件IPM設(shè)計了控制器的功率單元;以及電源單元和相關(guān)電路的保護單元。 基于電機矢量控制原理,構(gòu)建了永磁同步電機的矢量控制模型,在原有研究的基本PID控制基礎(chǔ)上,根據(jù)模糊控制的基本原理,研究了應(yīng)用于電機控制的模糊參數(shù)自整定PID控制器設(shè)計原理,構(gòu)建模糊參數(shù)自整定PID控制器的數(shù)學模型,并進行該系統(tǒng)的仿真研究和實際應(yīng)用程序設(shè)計。 本文的重點是闡述模糊參數(shù)自整定PID控制器的設(shè)計原理和方法,利用基于模糊參數(shù)自整定PID控制器的交流伺服系統(tǒng)仿真模型,應(yīng)用Matlab/Simulink仿真軟件平臺驗證模型和算法的正確性,并與常規(guī)PID控制性能進行對比分析。在實際硬件平臺驗證了本文提出算法的可行性和正確性。 通過仿真和實際結(jié)果對比得出結(jié)論,模糊參數(shù)自整定PID控制器可以提高交流伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能。
上傳時間: 2013-04-24
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Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器利用過采樣,噪聲整形和數(shù)字濾波技術(shù),有效衰減了輸出信號帶內(nèi)的量化噪聲,提高了信噪比。與傳統(tǒng)的Nyquist轉(zhuǎn)換器相比,它降低了對模擬電路性能指標和元件精度的要求,簡化了模擬電路的設(shè)計,降低了生產(chǎn)成本。 本論文在對Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器原理研究的基礎(chǔ)上,基于TSMC0.18um工藝,采用1.8V工作電源,128倍的過采樣率,6.4MHz的采樣頻率,設(shè)計了一個主要應(yīng)用于音頻信號處理的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器,分辨率達到16位。在調(diào)制器的設(shè)計中,本文采用了多級噪聲整形MASH(2-1)級聯(lián)調(diào)制器結(jié)構(gòu),同時,考慮了各種非理想因素對系統(tǒng)性能的影響,在SDtoolbox工具的幫助下使用Simulink進行調(diào)制器系統(tǒng)設(shè)計。并使用Cadence Spectre對模塊電路進行設(shè)計仿真,包括運放,比較器,帶隙基準電壓源,CMOS開關(guān),非交疊時鐘產(chǎn)生電路等。在數(shù)字抽取濾波器的設(shè)計中,采用了分級抽取技術(shù),使用MATLAB軟件中的SPTool和FDATool工具對各級抽取濾波器進行優(yōu)化設(shè)計。并在原有的濾波器算法的基礎(chǔ)上,采用了CIC濾波器和半帶濾波器,設(shè)計出了運算量和存儲量都相對少的三級抽取濾波器系統(tǒng),大大降低了功耗和面積。 論文的仿真結(jié)果表明,所設(shè)計的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器信噪比達到102.3dB,滿足系統(tǒng)需要的16位精度要求。 關(guān)鍵詞:Sigma-Ddta; 信噪比; 多級噪聲整形; 數(shù)字抽取濾波器
標簽: SigmaDelta 音頻 模數(shù)轉(zhuǎn)換器
上傳時間: 2013-06-27
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本文以異步電機參數(shù)離線自整定及參數(shù)在線辨識為對象,從理論分析,算法提出,仿真證明和實驗驗證四部分進行了深入研究。 異步電機參數(shù)離線自整定及參數(shù)在線辨識技術(shù)的研究,為異步電機控制性能的不斷提高提供了保障,以使更好,更精確的控制方式能夠應(yīng)用到工程實際中去。 由于在工程中使用的電機和變頻器不一定能夠匹配,而需要在電機運行之前由專業(yè)的工程師對變頻器作重新設(shè)置,此過程復雜,耽誤時間而且需要專業(yè)人員操作。 本文提出一套異步電機參數(shù)離線自整定算法,使用C語言編程,并在一臺2.2KW電機的硬件實驗平臺上驗證了該算法,實現(xiàn)了電機在運行之前,變頻器自動測試出電機的基本參數(shù),為矢量控制等控制方式提供所需要的電機參數(shù)。 電機在運行過程中,由于溫度等因素的影響,電機的參數(shù)會發(fā)生變化,影響電機運行的穩(wěn)定性,所以要對電機參數(shù)做在線辨識。本文對異步電機參數(shù)在線辨識作了理論分析和方法總結(jié),為下一步工作打下基礎(chǔ)。 算法的實現(xiàn)需要相應(yīng)的硬件實驗平臺,本文對硬件實驗平臺作了詳細介紹,包括主電路的設(shè)計、IGBT的驅(qū)動保護電路設(shè)計、DSP數(shù)字控制器的設(shè)計。 本文還對文中提出的實驗方法作了MATLAB/Simulink仿真,驗證了該方法的可行性,對實驗有指導意義。
上傳時間: 2013-04-24
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貴州電解鋁廠供電四車間廠房內(nèi)變壓器、整流柜、電容等設(shè)備種類繁多,同系列設(shè)備安放距離跨度較大.這些電力電子器件長期運行導致系統(tǒng)內(nèi)部某些連接點絕緣介質(zhì)老化,甚至脫落.這種現(xiàn)象單憑肉眼很難觀察,該廠對此問題的解決方法為:技術(shù)工人攜帶小型紅外探測儀定期采集上述器件的某些連接點,從紅外圖像數(shù)據(jù)得出溫度數(shù)據(jù)以此判斷器件工作是否處于良好狀態(tài).由于人為因素,工人不一定能全部獲取所有連接點數(shù)據(jù).可見,此方法費時費力,還存在隱患. 針對現(xiàn)行探測方法存在的弊端,依托"中鋁貴州分公司電解鋁廠整流所安全運行監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)"項目,利用一臺直線行走的智能小車停靠在已選擇的定位點處監(jiān)測車間的電器設(shè)備,因此這就涉及到了監(jiān)控小車的精準定位問題.本文以卞位機智能監(jiān)控小車為研究對象,采用模糊PID控制技術(shù)對PLC發(fā)出的脈沖頻率進行自動調(diào)節(jié),依據(jù)脈沖頻率誤差E和誤差變化率EC的變化對PID控制的參數(shù)進行自整定,實現(xiàn)對小車速度的模糊控制,從而實現(xiàn)了小車的精準定位,為上位機的監(jiān)控工作做好了準備. 論文第一章介紹了電解鋁廠供電車間的供電情況,分析了小車定位精準的重要性,介紹了本文的研究內(nèi)容.第二章對小車主要結(jié)構(gòu)的硬件設(shè)計作了介紹.第三章論述了小車的運動控制,從分析步進電機的矩頻特性和數(shù)學模型入手,介紹了小車的啟停控制和運動中的測速.第四章論述了小車的精準定位方法,介紹了模糊PID控制器設(shè)計,重點介紹了模糊PID控制算法的程序設(shè)計.第五章列舉了實際運行調(diào)試中出現(xiàn)的幾種問題,介紹了相應(yīng)的控制方法加以克服.第六章對論文進行了總結(jié).
標簽: 直線 智能監(jiān)控 定位
上傳時間: 2013-04-24
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工業(yè)生產(chǎn)過程中,時滯對象普遍存在,同時也是較難控制的,尤其是大時滯對象的控制一直都是一個難題。而很多溫度控制系統(tǒng)都是屬于大時滯系統(tǒng),常見的智能溫度控制器雖然在溫度控制的實際應(yīng)用中表現(xiàn)了比較理想的控制效果,但它仍然屬于將參數(shù)整定與系統(tǒng)控制分開處理的離線整定方法,如果工況發(fā)生變化就必須重新調(diào)整參數(shù)。針對這一問題,為了實現(xiàn)時滯系統(tǒng)參數(shù)自整定的控制,本文將神經(jīng)網(wǎng)路控制、模糊控制和PID控制結(jié)合起來,設(shè)計了基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應(yīng)PID控制器。 首先,本論文分析了時滯系統(tǒng)的特點,討論了幾種時滯系統(tǒng)較為成熟的常規(guī)控制算法:微分先行控制算法、史密斯預估控制算法、大林控制算法,并深入研究了它們的控制性能;并且通過仿真對這三種控制方法在溫控系統(tǒng)中的控制性能進行了比較。 其次,在分析PID參數(shù)自整定傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一種改進方法,并設(shè)計了相應(yīng)的控制器。該控制器綜合了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和PID控制各自的長處,既具備了模糊控制簡單有效的控制作用以及較強的邏輯推理功能,也具備了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)、自學習的能力,同時也具備了傳統(tǒng)PID控制的廣泛適應(yīng)性。該方法不需要離線整定參數(shù),實現(xiàn)了在線自整定參數(shù)。仿真實驗表明了該控制器對模型和環(huán)境都具有較好的適應(yīng)能力和較強的魯棒性。 最后將基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應(yīng)PID控制器應(yīng)用于貝加萊PID溫控裝置,能夠出色地實現(xiàn)參數(shù)的在線自整定。理論分析、系統(tǒng)仿真、實驗結(jié)果都證實了這種控制策略能有效地減少系統(tǒng)超調(diào)量,并減少了調(diào)節(jié)時間,提高了系統(tǒng)的實時性和控制精度。
標簽: 時滯系統(tǒng) 參數(shù) 自整定控制
上傳時間: 2013-07-05
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書名:數(shù)字邏輯電路的ASIC設(shè)計/實用電子電路設(shè)計叢書 作者:(日)小林芳直 著,蔣民 譯,趙寶瑛 校 出版社:科學出版社 原價:30.00 出版日期:2004-9-1 ISBN:9787030133960 字數(shù):348000 頁數(shù):293 印次: 版次:1 紙張:膠版紙 開本: 商品標識:8901735 編輯推薦 -------------------------------------------------------------------------------- 內(nèi)容提要 -------------------------------------------------------------------------------- 本書是“實用電子電路設(shè)計叢書”之一。本書以實現(xiàn)高速高可靠性的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計為目標,以完全同步式電路為基礎(chǔ),從技術(shù)實現(xiàn)的角度介紹ASIC邏輯電路設(shè)計技術(shù)。內(nèi)容包括:邏輯門電路、邏輯壓縮、組合電路、Johnson計數(shù)器、定序器設(shè)計及應(yīng)用等,并介紹了實現(xiàn)最佳設(shè)計的各種工程設(shè)計方法。 本書可供信息工程、電子工程、微電子技術(shù)、計算技術(shù)、控制工程等領(lǐng)域的高等院校師生及工程技術(shù)人員、研制開發(fā)人員學習參考。 目錄 -------------------------------------------------------------------------------- 第1章 ASIC=同步式設(shè)計=更高可靠性設(shè)計方法的實現(xiàn) 1.1 面向高性能系統(tǒng)的設(shè)計 1.2 同步電路的不足 1.3 同步電路設(shè)計 1.4 ASIC機能設(shè)計方法有待思考的地方 第2章 邏輯門電路詳解 2.1 邏輯門電路的最基本的知識 2.2 加法電路及其構(gòu)成方法 2.3 其他輸入信號為3位的邏輯單元 2.4 復合邏輯門電路的調(diào)整 第3章 邏輯壓縮與奎恩·麥克拉斯基法 3.1 除去玻色項的方法 3.2 奎恩·麥克拉斯基法 第4章 組合電路設(shè)計 4.1 選擇器、解碼器、編碼器 4.2 比較和運算電路的設(shè)計 第5章 計數(shù)器電路的設(shè)計 5.1 計數(shù)器設(shè)計的基礎(chǔ) 5.2 各種各樣的計數(shù)器設(shè)計 5.3 LFSR(M系列發(fā)生器)的設(shè)計 第6章 江遜計數(shù)器 6.1 設(shè)計高可靠性的江遜計數(shù)器 6.2 沖刷順序的組成 第7章 定序器設(shè)計 7.1 定序器電路設(shè)計的基礎(chǔ)知識 7.2 把江遜計數(shù)器制作成狀態(tài)機 7.3 一比特熱位狀態(tài)機與江遜狀態(tài)機 7.4 跳躍動作的設(shè)計 第8章 定序器的高可靠化技術(shù) 8.1 高可靠性定序器概述 8.2 關(guān)注高可靠性江遜狀態(tài)機 第9章 定序器的應(yīng)用設(shè)計 9.1 軟件處理與硬件處理 9.2 自動扶梯的設(shè)計 9.3 信號機的設(shè)計 9.4 數(shù)碼存錢箱的設(shè)計 9.5 數(shù)字鎖相環(huán)的設(shè)計 第10章 實現(xiàn)最佳設(shè)計的方法 10.1 如何杜絕運行錯誤的產(chǎn)生 10.2 16位乘法器的電路整定 10.3 冒泡分類器(bubble sorter)的電路設(shè)定 參考文獻
標簽: ASIC 數(shù)字邏輯電路
上傳時間: 2013-06-15
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隨著電子工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域需求的增長,要實現(xiàn)復雜程度較高的數(shù)字電子系統(tǒng),對數(shù)據(jù)處理能力提出越來越高的要求。定點運算已經(jīng)很難滿足高性能數(shù)字系統(tǒng)的需要,而浮點數(shù)相對于定點數(shù),具有表述范圍寬,有效精度高等優(yōu)點,在航空航天、遙感、機器人技術(shù)以及涉及指數(shù)運算和信號處理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。對浮點運算的要求主要體現(xiàn)在兩個方面:一是速度,即如何快速有效的完成浮點運算;二是精度,即浮點運算能夠提供多少位的有效數(shù)字。 計算機性價比的提高以及可編程邏輯器件的出現(xiàn),對傳統(tǒng)的數(shù)字電子系統(tǒng)設(shè)計方法進行了變革。FPGA(Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)讓設(shè)計師通過設(shè)計芯片來實現(xiàn)電子系統(tǒng)的功能,將傳統(tǒng)的固件選用及電路板設(shè)計工作放在芯片設(shè)計中進行。FPGA可以完成極其復雜的時序與組合邏輯電路功能,適用于高速、高密度,如運算器、數(shù)字濾波器、二維卷積器等具有復雜算法的邏輯單元和信號處理單元的邏輯設(shè)計領(lǐng)域。 鑒于FPGA技術(shù)的特點和浮點運算的廣泛應(yīng)用,本文基于FPGA將浮點運算結(jié)合實際應(yīng)用設(shè)計一個觸摸式浮點計算器,主要目的是通過VHDL語言編程來實現(xiàn)浮點數(shù)的加減、乘除和開方等基本運算功能。 (1)給出系統(tǒng)的整體框架設(shè)計和各模塊的實現(xiàn),包括芯片的選擇、各模塊之間的時序以及控制、每個運算模塊詳細的工作原理和算法設(shè)計流程; (2)通過VHDL語言編程來實現(xiàn)浮點數(shù)的加減、乘除和開方等基本運算功能; (3)在Xilinx ISE環(huán)境下,對系統(tǒng)的主要模塊進行開發(fā)設(shè)計及功能仿真,驗證了基于FPGA的浮點運算。
上傳時間: 2013-04-24
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人臉識別技術(shù)繼指紋識別、虹膜識別以及聲音識別等生物識別技術(shù)之后,以其獨特的方便、經(jīng)濟及準確性而越來越受到世人的矚目。作為人臉識別系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)—人臉檢測,隨著研究的深入和應(yīng)用的擴大,在視頻會議、圖像檢索、出入口控制以及智能人機交互等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景,發(fā)展速度異常迅猛。 FPGA的制造技術(shù)不斷發(fā)展,它的功能、應(yīng)用和可靠性逐漸增加,在各個行業(yè)也顯現(xiàn)出自身的優(yōu)勢。FPGA允許用戶根據(jù)自己的需要來建立自己的模塊,為用戶的升級和改進留下廣闊的空間。并且速度更高,密度也更大,其設(shè)計方法的靈活性降低了整個系統(tǒng)的開發(fā)成本,F(xiàn)PGA 設(shè)計成為電子自動化設(shè)計行業(yè)不可缺少的方法。 本文從人臉檢測算法入手,總結(jié)基于FPGA上的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法,使用IBM的Coreconnect掛接自定義模塊技術(shù)。經(jīng)過訓練分類器、定點化、以及硬件加速等方法后,能夠使人臉檢測系統(tǒng)在基于Xilinx的Virtex II Pro開發(fā)板上平臺上,達到實時的檢測效果。本文工作和成果可以具體描述如下: 1. 算法分析:對于人臉檢測算法,首先確保的是檢測率的準確性程度。本文所采用的是基于Paul Viola和Michael J.Jones提出的一種基于Adaboost算法的人臉檢測方法。算法中較多的是積分圖的特征值計算,這便于進一步的硬件設(shè)計。同時對檢測算法進行耗時分析確定運行速度的瓶頸。 2. 軟硬件功能劃分:這一步考慮市場可以提供的資源狀況,又要考慮系統(tǒng)成本、開發(fā)時間等諸多因素。Xilinx公司提供的Virtex II Pro開發(fā)板,在上面有可以供利用的Power PC處理器、可擴展的存儲器、I/O接口、總線及數(shù)據(jù)通道等,通過分析可以對算法進行細致的劃分,實現(xiàn)需要加速的模塊。 3. 定點化:在Adaboost算法中,需要進行大量的浮點計算。這里采用的方法是直接對數(shù)據(jù)位進行操作它提取指數(shù)和尾數(shù),然后對尾數(shù)執(zhí)行移位操作。 4. 改進檢測用的級聯(lián)分類器的訓練,提出可以迅速提高分類能力、特征數(shù)量大大減小的一種訓練方法。 5. 最后對系統(tǒng)的整體進行了驗證。實驗表明,在視頻輸入輸出接入的同時,人臉檢測能夠達到17fps的檢測速度,并且獲得了很好的檢測率以及較低的誤檢率。
標簽: FPGA 人臉檢測 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間: 2013-07-01
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基于微處理器的數(shù)字PID控制器改變了傳統(tǒng)模擬PID控制器參數(shù)整定不靈活的問題。但是常規(guī)微處理器容易在環(huán)境惡劣的情況下出現(xiàn)程序跑飛的問題,如果實現(xiàn)PID軟算法的微處理器因為強干擾或其他原因而出現(xiàn)故障,會引起輸出值的大幅度變化或停止響應(yīng)。而FPGA的應(yīng)用可以從本質(zhì)上解決這個問題。因此,利用FPGA開發(fā)技術(shù),實現(xiàn)智能控制器算法的芯片化,使之能夠廣泛的用于各種場合,具有很大的應(yīng)用意義。 首先分析FPGA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點,總結(jié)FPGA設(shè)計技術(shù)及開發(fā)流程,指出實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,降低設(shè)計難度,是擴展設(shè)計功能、提高芯片性能和產(chǎn)品性價比的關(guān)鍵。控制系統(tǒng)由四個模塊組成,主要包括核心控制器模塊、輸入輸出模塊以及人機接口。其中控制器部分為系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。在分析FPGA設(shè)計結(jié)構(gòu)類型和特點的基礎(chǔ)上,提出一種基于FPGA改進型并行結(jié)構(gòu)的PID溫度控制器設(shè)計方法。在PID算法與FPGA的運算器邏輯映像過程中,采用將補碼的加法器代替減法器設(shè)計,增加整數(shù)運算結(jié)果的位擴展處理,進行不同數(shù)據(jù)類型的整數(shù)歸一化等不同角度的處理方法融合為一體,可以有效地減少邏輯運算部件。應(yīng)用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語言相結(jié)合設(shè)計實現(xiàn)了PID控制器,用Modelsim仿真驗證了設(shè)計結(jié)果的正確性,用Synplify Pro進行電路綜合,在Quaitus Ⅱ軟件中實現(xiàn)布局布線,最后生成FPGA的編程文件。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求,論文設(shè)計完成了12位模數(shù)AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)顯示器、按鍵等相關(guān)外圍接口電路。 將一階、純滯后、大慣性電阻爐溫作為控制對象,以EP1C3T144 FPGA為核心,構(gòu)建PID控制系統(tǒng)。在采用Pt100溫度傳感器、分辨率為2℃、最大溫度控制范圍0~400℃的條件下,實驗結(jié)果表明,達到無超調(diào)的穩(wěn)定控制要求,為降低FPGA實現(xiàn)PID控制器的設(shè)計難度提供了有效的方法。
上傳時間: 2013-06-13
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碼元定時恢復(位同步)技術(shù)是數(shù)字通信中的關(guān)鍵技術(shù)。位同步信號本身的抖動、錯位會直接降低通信設(shè)備的抗干擾性能,使誤碼率上升,甚至會使傳輸遭到完全破壞。尤其對于突發(fā)傳輸系統(tǒng),快速、精確的定時同步算法是近年來研究的一個焦點。本文就是以Inmarsat GES/AES數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)為背景,研究了突發(fā)通信傳輸模式下的全數(shù)字接收機中位同步方法,并予以實現(xiàn)。 本文系統(tǒng)地論述了位同步原理,在此基礎(chǔ)上著重研究了位同步的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、碼元定時恢復算法以及衡量系統(tǒng)性能的各項指標,為后續(xù)工作奠定了基礎(chǔ)。 首先根據(jù)衛(wèi)星系統(tǒng)突發(fā)信道傳輸?shù)奶攸c分析了傳統(tǒng)位同步方法在突發(fā)系統(tǒng)中的不足,接下來對Inmarsat系統(tǒng)的短突發(fā)R信道和長突發(fā)T信道的調(diào)制方式和幀結(jié)構(gòu)做了細致的分析,并在Agilent ADS中進行了仿真。 在此基礎(chǔ)上提出了一種充分利用報頭前導比特信息的,由滑動平均、閾值判斷和累加求極值組成的快速報頭時鐘捕獲方法,此方法可快速精準地完成短突發(fā)形式下的位同步,并在FPGA上予以實現(xiàn),效果良好。 在長突發(fā)形式下的報頭時鐘捕獲后還需要對后續(xù)數(shù)據(jù)進行位同步跟蹤,在跟蹤過程中本論文首先用DSP Builder實現(xiàn)了插值環(huán)路的位同步算法,進行了Matlab仿真和FPGA實現(xiàn)。并在插值環(huán)路的基礎(chǔ)上做出改進,提出了一種新的高效的基于移位算法的位同步方案并予以FPGA實現(xiàn)。最后將移位算法與插值算法進行了性能比較,證明該算法更適合于本項目中Inmarsat的長突發(fā)信道位同步跟蹤。 論文對兩個突發(fā)信道的位同步系統(tǒng)進行了理論研究、算法設(shè)計以及硬件實現(xiàn)的全過程,滿足系統(tǒng)要求。
上傳時間: 2013-04-24
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