近年來，隨著集成電路技術和電源管理技術的發(fā)展，低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）受到了普遍的關注，被廣泛應用于便攜式電子產(chǎn)品如PDA、MP3播放器、數(shù)碼相機、無線電話與通信設備、醫(yī)療設備和測試儀器等中，但國內(nèi)研究起步晚，市場大部分被國外產(chǎn)品占有，因此，開展本課題的研究具有特別重要的意義。 首先，簡單闡述了課題研究的背景及意義，分析了低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并提出了設計的預期技術指標。 其次，詳細分析了LDO線性穩(wěn)壓器的理論基礎，包括其結構、各功能模塊的作用、系統(tǒng)工作原理、性能指標定義及設計時對性能指標之間相互矛盾的折衷考慮。 再次，設計了基于自偏置電流源的帶隙基準電壓源，選取PMOS管作為系統(tǒng)的調(diào)整元件并計算出了其尺寸，設計了基于CMOS工藝的兩級誤差運算放大器。利用HSPICE工具仿真了基準電壓源和誤差運算放大器的相關性能參數(shù)。 然后，重點分析了穩(wěn)壓器的穩(wěn)定性特征，指出系統(tǒng)存在的潛在不穩(wěn)定性，詳細論述了穩(wěn)定性補償?shù)谋匾裕容^了業(yè)界使用過的幾種穩(wěn)定性補償方法的不足之處，提出了一種基于電容反饋VCCS的補償方法，對系統(tǒng)進行了穩(wěn)定性的補償； 最后，將所設計的模塊進行聯(lián)合，設計了一款基于CMOS工藝的LDO線性穩(wěn)壓器電路，利用HSPICE工具驗證了其壓差電壓、靜態(tài)電流、線性調(diào)整率等性能指標，仿真結果驗證了理論分析的正確性、設計方法的可行性。
標簽： CMOS 工藝 低壓差線性穩(wěn)壓器
上傳時間： 2013-07-08
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多電平逆變器中每個功率器件承受的電壓相對較低，因此可以用低耐壓功率器件實現(xiàn)高壓大容量逆變器，且采用多電平變換技術可以顯著提高逆變器輸出電壓的質(zhì)量指標。因此，隨著功率器件的不斷發(fā)展，采用多電平變換技術將成為實現(xiàn)高壓大容量逆變器的重要途徑和方法。本文選取其中一種極具優(yōu)勢的多電平拓撲結構一級聯(lián)多電平變頻器作為研究對象，完成了其拓撲結構、控制策略及測控系統(tǒng)的設計。 @@ 首先，對多電平變頻器的研究意義，國內(nèi)外現(xiàn)狀進行了分析，比較了三種成熟拓撲結構的特點，得出了級聯(lián)型多電平變頻器的優(yōu)點，從而將其作為研究對象。對比分析了四種調(diào)制策略，確定載波移相二重化的調(diào)制方法和恒壓頻比的控制策略，進行數(shù)學分析和理論仿真，得出了選擇的正確性及可行性。并指出了級聯(lián)單元個數(shù)與載波移相角的關系和調(diào)制比對輸出電壓的影響；完成了級聯(lián)變頻器數(shù)學模型的建立和死區(qū)效應的分析。 @@ 其次，完成了相關硬件的設計，包括DSP、CPLD、IPM的選型，系統(tǒng)電源的設計、檢測(轉(zhuǎn)速、電流、電壓、故障)電路的設計、通信電路的設計等。用Labwindows/CVI實現(xiàn)了上位機界面的編寫，實現(xiàn)了開關機、設定轉(zhuǎn)速、通信配置、電壓電流轉(zhuǎn)速檢測、電流軟件濾波、諧波分析。編寫了下位機DSP的串口通信、AD轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)速檢測(QEP)以及部分控制程序。 @@ 最后，在實驗臺上完成硬件和軟件的調(diào)試，成功的實現(xiàn)了變頻器載波移相SPWM的多電平輸出，并驅(qū)動異步電機進行了空載變頻試驗，測控界面能準確的與下位機進行通信，快捷的給定各種控制命令，并能實時的顯示變頻器的輸出頻率、輸出電壓和輸出電流，為實驗調(diào)試增加了方便性，提高了工作效率。 @@關鍵詞：級聯(lián)多電平逆變器；載波移相；IPM；DSP；Labwindows/CVI；測控界面
標簽： 級聯(lián) 電平變頻器 測控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著功率開關器件的進步，大量的電力電子變流裝置在國民經(jīng)濟各領域獲得了廣泛應用，但是這些變流裝置大部分都需要整流環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的不控整流或相控整流存在網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)低、電流畸變嚴重等缺點。PWM整流器可實現(xiàn)正弦的網(wǎng)側(cè)電流、單位或可調(diào)的功率因數(shù)、能量的雙向流動，是一種真正意義上的“綠色環(huán)保”電力電子裝置。PWM整流器可分為電壓型PWM整流器(Voltage—SourceRectifier，VSR)和電流型PWM整流器(Current—SourceRectifier，CSR)。CSR具有直接控制輸出電流、動態(tài)響應快、限流能力強等特點，在一些中、大功率應用場合，較之VSR，在經(jīng)濟和技術上更具優(yōu)勢。 本文針對電網(wǎng)電壓平衡、不平衡情況、多模塊直接并聯(lián)幾個方面，對三相CSR及其控制策略展開了深入研究，論文的主要工作和取得的創(chuàng)新性成果如下： 1、在電網(wǎng)電壓平衡情況下，提出了三相CSR的直流電流非線性解耦控制策略和交流電流非線性解耦控制策略，實現(xiàn)了有功功率和無功功率的獨立、解耦控制，獲得了線性的動態(tài)響應。直流電流非線性解耦控制策略是直流電流控制和網(wǎng)側(cè)無功電流控制并行的控制策略，具有較快的直流電流響應速度；交流電流非線性解耦控制策略是直流電流(或電壓)控制和網(wǎng)側(cè)電流控制級聯(lián)的控制策略，具有結構簡單，便于獨立設計直流和交流控制器的特點。 2、考慮了電網(wǎng)電壓不平衡和濾波器參數(shù)三相不對稱的情況，提出了基于瞬時有功功率調(diào)節(jié)的三相CSR的不平衡補償策略，消除了直流電流脈動分量，實現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)可控的功率因數(shù)和正弦的交流電流；提出了基于滑模控制的交流電流控制策略，簡化了控制器結構，實現(xiàn)了對網(wǎng)側(cè)電流的無差跟蹤。 3、建立了多模塊直接并聯(lián)CSR的環(huán)流模型；對任一并聯(lián)模塊，提出了總直流電流控制器外加2個均流控制器的直流側(cè)控制器結構，保證了流過各模塊上、下橋臂的電流均相等，并且各模塊僅共享總直流電流控制器輸出信號，最大可能地保證了各模塊控制的獨立性。 4、建立了三相CSR實驗系統(tǒng)，進行了初步的實驗研究。
上傳時間： 2013-04-24
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嵌入式圖像采集系統(tǒng)具有體積小、成本低、穩(wěn)定性高等優(yōu)點，在遠程監(jiān)控、可視電話、計算機視覺、網(wǎng)絡會議等領域應用廣泛。為克服傳統(tǒng)基于單片機的圖像采集系統(tǒng)的種種不足，本文提出了一種新的解決方案，利用高速的ARM9嵌入式微處理器S3C2410A為硬件核心，搭配USB攝像頭，結合Linux構建了一套嵌入式的圖像采集系統(tǒng)。USB攝像頭有著容易購買、性價比高等優(yōu)點，但長期以來將其直接應用于嵌入式系統(tǒng)卻很困難。隨著ARM微處理器的廣泛應用，嵌入式系統(tǒng)的性能得到了極大的提升。人們逐漸將操作系統(tǒng)引入其中，方便系統(tǒng)的管理和簡化應用程序的開發(fā)。Linux是一個免費開源的優(yōu)秀操作系統(tǒng)，將其移植到嵌入式系統(tǒng)中能夠?qū)ο到y(tǒng)進行高效地管理、極大地方便應用程序的開發(fā)。嵌入式的Linux操作系統(tǒng)繼承了Linux的優(yōu)良特性，還有著節(jié)約資源，實時性強等優(yōu)點。在本方案中以嵌入式Linux操作系統(tǒng)為基礎，借助其對USB、網(wǎng)絡等的強大支持能力來構建高度靈活的圖像采集系統(tǒng)。通過利用Linux操作系統(tǒng)內(nèi)建的video4Linux對攝像頭進行編程，實現(xiàn)了將USB攝像頭采集到的視頻數(shù)據(jù)進行顯示和存為圖片的功能。本文中具體講述了嵌入式的軟硬件平臺的構建，USB攝像頭的驅(qū)動開發(fā)，圖像采集應用程序的實現(xiàn)等。本文提出的嵌入式圖像采集方案適用于市面上絕大多數(shù)流行的USB攝像頭，還能把得到的圖像通過以太網(wǎng)傳輸以實現(xiàn)遠程的監(jiān)控。這套方案利用應用程序編程接口video4linux所提供的數(shù)據(jù)結構、應用函數(shù)等，實現(xiàn)了在Linux環(huán)境下采集USB攝像頭圖像數(shù)據(jù)的功能，并運用嵌入式的GUI開發(fā)工具Qt/Embedded來編寫最終的應用程序?qū)崿F(xiàn)了美觀的用戶界面。充分運用Linux操作系統(tǒng)和其工具的強大功能來實現(xiàn)圖像采集， 對基于Linux內(nèi)核的后續(xù)圖像應用開發(fā)具有實用意義。本系統(tǒng)完全基于開放的平臺和模塊化的實現(xiàn)方法，具有良好的可移植性，可方便地進行各種擴展。這種方案所實現(xiàn)的圖像采集系統(tǒng)成本低，靈活性高，性能好，是一種優(yōu)良的解決方案。本文詳細介紹了這種基于Linux系統(tǒng)和S3C2410A平臺的嵌入式圖像采集系統(tǒng)。關鍵詞：嵌入式，ARM，USB，圖像采集，Linux
上傳時間： 2013-06-05
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作為新一代直流輸電技術，基于電壓源換流器的高壓直流輸電憑借其獨特的技術優(yōu)點取得了飛速的發(fā)展，并已在新能源發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、電網(wǎng)非同步互聯(lián)、無源系統(tǒng)供電、無功補償?shù)葓龊系玫綄嶋H工程應用。在我國，VSC-HVDC的研究尚處于起步階段。本論文著重開展了VSC-HVDC技術的數(shù)學建模和控制策略的研究。論文的主要工作和取得的創(chuàng)新性成果如下： 1．建立了系統(tǒng)標么值模型，分析了VSC-HVDC的運行原理和穩(wěn)態(tài)功率特性。明確了系統(tǒng)主電路參數(shù)對運行特性的影響，在此基礎上提出了一種功率定義下的換流電抗、直流電壓和直流電容以及頻域下的交流濾波器參數(shù)設計方法。 2．設計了一種基于無差拍控制的VSC-HVDC直接電流離散控制器。針對控制系統(tǒng)存在的VSC電壓輸出能力限制、PI控制器積分飽和現(xiàn)象和離散采樣時間延遲問題，提出了相應的解決方法，推導了其電流內(nèi)環(huán)控制器與功率外環(huán)離散控制器的設計原則。 3．推導了換流站網(wǎng)側(cè)與VSC交流側(cè)功率節(jié)點以及換流電抗與損耗電阻上的瞬時功率方程，在此基礎上提出了一種換流站網(wǎng)側(cè)功率節(jié)點控制并補償換流電抗與損耗電阻消耗二倍頻功率的不平衡控制策略，設計了該控制策略下的雙序矢量控制器模型。同時針對傳統(tǒng)dq軟件鎖相環(huán)在電壓不平衡時鎖相速度慢的缺點，提出了一種基于前置相序分解的頻率自適應dq鎖相環(huán)，提高了不平衡控制算法的動態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)特性。 4．對VSC閥在交流電網(wǎng)低電壓故障下的過流現(xiàn)象進行分析并提出了一種考慮正負序分量影響的指令電流限制器，保證了故障限流效果。分析比較了VSC閥電流裕度穿越法和指令電流限制器穿越法的特性，在此基礎上提出一種結合正負序指令電流限制器與控制模式切換的交流電網(wǎng)低電壓穿越控制方法，從而解決交流電網(wǎng)低電壓故障時系統(tǒng)穩(wěn)定與VSC過流問題。 5．在分析現(xiàn)有VSC-HVDC拓撲的基礎上，從降低電力電子器件直接串聯(lián)數(shù)目、器件開關頻率和簡化主電路拓撲結構三個方面出發(fā)，將傳統(tǒng)直流輸電中常用的變壓器隔離式多模塊結構引入VSC-HVDC系統(tǒng)，并針對該模塊級聯(lián)式拓撲提出一種系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制與模塊獨立運行相結合的新型控制策略。針對該拓撲下送端站存在的各模塊直流側(cè)電容電壓均衡問題，提出了一種基于有功分量調(diào)節(jié)的直流側(cè)電壓控制方法。
上傳時間： 2013-06-03
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高精度慣性加速度計能夠?qū)崿F(xiàn)實時位移檢測，在當今民用和軍用系統(tǒng)如汽車電子、工業(yè)控制、消費電子、衛(wèi)星火箭和導彈等中間具有廣泛的需求。在高精度慣性加速度計中，特別需要穩(wěn)定的低噪聲高靈敏度接口電路。事實上，隨著傳感器性能的不斷提高，接口電路將成為限制整個系統(tǒng)的主要因素。 本論文在分析差動電容式傳感器工作原理的基礎上，設計了針對電容式加速度計的全差分開環(huán)低噪聲接口電路。前端電路檢測傳感器電容的變化，通過積分放大，產(chǎn)生正比于電容波動的電壓信號。 本論文采用開關電容電路結構，使得對寄生不敏感，信號靈敏度高，容易與傳感器單片集成。為了得到微重力加速度性能，設計電容式位移傳感接口電路時，重點研究了噪聲問題和系統(tǒng)建模問題。仔細分析了開環(huán)傳感器中的不同噪聲源，并對其中的一些進行了仿真驗證。建立了接口電路寄生電容和寄生電阻模型。 為了更好的提高分辨率，降低噪聲的影響如放大器失調(diào)、1/f噪聲、電荷注入、時鐘饋通和KT/C噪聲，本論文采用了相關雙采樣技術（CDS）。為了限制接口電路噪聲特別是熱噪聲，著重設計考慮了前置低噪聲放大器的設計及優(yōu)化。由于時鐘一直導通，特別設計了低功耗弛豫振蕩器，振蕩頻率為1．5M。為了減小傳感器充電基準電壓噪聲，采用兩級核心基準結構設計了高精度基準，電源抑制比高達90dB。 TSMC 0．18μm工藝中的3．3V電壓和模型，本論文進行了spectre仿真。 關鍵詞：MEMS；電容式加速度計；接口電路；低噪聲放大器；開環(huán)檢測
上傳時間： 2013-05-23
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隨著人們生活水平的提高，肥胖逐漸成為一種社會疾病，肥胖容易使人患上阻塞性睡眠呼吸暫停綜合癥，嚴重影響生活質(zhì)量，嚴重時甚至危及生命。研制性能良好低成本的呼吸機有很好的實際意義。本論文論述了一種基于dsPIC30F3010控制器及無刷直流電機(BrushlessDirectCurrentMotor，簡稱BLDCM)的呼吸機控制器，實現(xiàn)了反電勢法無位置傳感器無刷直流電機的運行控制。 論文從基本電磁定律出發(fā)，分析了無刷直流電動機結構和工作原理，建立了無刷直流電動機的數(shù)學模型，在此基礎上詳細分析了“反電勢法”無刷直流電機控制原理，深入研究了三種反電勢過零檢測方法，并對檢測電路移相產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子位置誤差進行了分析，給出了補償方法。 對無刷直流電動機無位置傳感器控制中的關鍵問題——起動方法進行研究，介紹了“反電勢法”無刷直流電機控制常用的起動方法，深入討論了“三段式”起動技術。針對傳統(tǒng)“三段式”起動的缺點，論文提出了一種新的外同步到自同步的切換方式。 綜合上述，本系統(tǒng)以dsPIC30F3010單片機為控制器，設計了“反電勢法”無刷直流電機無位置傳感器控制系統(tǒng)的硬件電路，詳細介紹了電路各個組成部分的工作原理，同時介紹了控制系統(tǒng)中采用的硬件抗干擾措施。結合dsPIC30F3010的特點，充分利用其片內(nèi)的資源，設計了系統(tǒng)的軟件。實驗結果表明系統(tǒng)能夠控制電機順利起動，而且實現(xiàn)了電機正確的換相和穩(wěn)定的運行。
上傳時間： 2013-07-26
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船舶自動操舵儀又稱自動舵，用來保持船舶在給定航向或航跡上航行，是船舶操縱的關鍵設備。船舶自動舵尚沒有專用的故障診斷系統(tǒng)，當前的維修方法不能滿足快速保障和應急保障的需要。本文結合某型自動舵微機通道故障診斷科研項目，重點論述某型自動舵數(shù)字控制系統(tǒng)的故障診斷設計與實現(xiàn)，研究了基于模糊推理的船舶自動舵故障診斷專家系統(tǒng)和基于支持向量機的船舶自動舵模擬電路故障診斷方法。 對某型自動舵充分調(diào)研，在了解系統(tǒng)軟、硬件的總體技術要求和指標的基礎上，建立檢測對象的數(shù)學模型和物理模型。確定故障檢測的對象特點，為系統(tǒng)故障仿真、參數(shù)辨識做好準備，并為后續(xù)的故障檢測、診斷方法研究提供了參考。 結合某型自動舵數(shù)字控制系統(tǒng)實際情況，確定其故障診斷系統(tǒng)采用分層遞階結構。系統(tǒng)底層為基于嵌入式微處理器的信號檢測單元，負責獲取微機通道的總線控制權以及信號預處理；系統(tǒng)中間層為通訊子系統(tǒng)，負責對底層多個檢測單元信息集中傳送；系統(tǒng)頂層為故障診斷和顯示子系統(tǒng)，負責對微機通道的信息進行綜合評價，得出最終診斷結論。 船舶自動舵系統(tǒng)結構繁雜，很多故障很難用精確的公式將它表示出來，提出了基于模糊推理的船舶自動舵故障診斷專家系統(tǒng)，提高了自動舵故障診斷準確性。該系統(tǒng)將模糊數(shù)學、模糊診斷原理及專家經(jīng)驗相結合，采用模糊產(chǎn)生式知識表示法，確定模糊關系矩陣及語義距離，設計相關硬件平臺，實現(xiàn)了船舶自動舵故障診斷模糊專家系統(tǒng)的各個功能模塊。 為解決船舶自動舵模擬電路故障診斷復雜多樣難于辨識的問題，提出了基于支持向量機的故障診斷方法。該方法通過電路仿真分析，給出了各故障模式下電壓頻率響應，提取具有代表性的故障特征，建立了以支持向量機為基礎的模擬電路故障診斷模型。實驗結果證明，該方法可有效診斷模擬電路中的元件故障，且對于元件容差引起的故障診斷模型的不確定性具有較強的魯棒性，滿足非線性電路的故障診斷要求。
標簽： 自動 故障診斷 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-04-24
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由于高頻PWM整流器可以提供正弦化低諧波的輸入電流，可控功率因數(shù)，及雙向能量流動，因此得到越來越廣泛的應用。網(wǎng)側(cè)單電感濾波會帶來一些問題，首先要想得到較好的濾波效果，必須增大電感值，這樣系統(tǒng)的動態(tài)性能會變差，而且成本增加。另外，整流器的功率比較大時，交流側(cè)的濾波的損耗也會增大。為了解決上述問題，本文研究了基于LCL濾波的高頻PWM整流器。在交流側(cè)應用LCL 濾波器可以減少電流中的高次諧波含量,并在同樣的諧波要求下,相對純電感型濾波器可以降低電感值的大小，提高系統(tǒng)的動態(tài)響應。 文章首先對高頻PWM整流器的工作原理做了詳細的介紹，并對基于L和LCL兩種不同的濾波器，分別在ABC靜止坐標系，αβ靜止坐標系和dq旋轉(zhuǎn)坐標系中建立了數(shù)學模型。文章中將L濾波的電壓型三相PWM整流器的控制方法應用于LCL濾波情況。基于dq軸模型，提出了雙閉環(huán)的控制策略，電流內(nèi)環(huán)采用前饋解耦控制。為了提高電流的跟隨性能，按照典型Ⅰ型系統(tǒng)設計電流調(diào)節(jié)器。為了提高電壓環(huán)的抗干擾性，按照典型Ⅱ型系統(tǒng)設計電壓調(diào)節(jié)器。 文章還詳細討論了LCL濾波器帶來的諧振問題，以及參數(shù)設計方法，列出了實際系統(tǒng)LCL濾波器參數(shù)的設計步驟。文章在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下建立了PWM整流器仿真模型對系統(tǒng)進行了仿真，按照文章提出的理論設計的仿真系統(tǒng)具有良好的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。 文章最后基于TMS320LF2407A設計了整流器裝置的控制系統(tǒng)硬件和軟件，并得到了初步實驗結果，能滿足控制要求，從而驗證了控制方案的正確性。
上傳時間： 2013-07-01
上傳用戶：yezhihao
本文以濾波技術飛速發(fā)展，小波濾波優(yōu)越性的凸現(xiàn)，以及虛擬儀器的易操作等良好特性為背景，以簡單易行和濾波效果良好為研究目的，展開本文信號濾波處理的研究工作。 在深入研究三種小波濾波方法原理和優(yōu)缺點的基礎上，本文提出了一種新的優(yōu)化濾波方法，包括以下三個方面： 首先，將靜態(tài)小波變換(SWT)應用于濾波處理。利用SWT的平移不變性和冗余性來進行含噪信號的分解，這樣不僅彌補了正交小波變換的不足，而且提高了濾波性能。 然后，提出了基于空域相關的優(yōu)化閾值函數(shù)濾波算法。該算法把小波系數(shù)間的相關性應用于閾值濾波。它是在構造出基于空域相關的顯著性函數(shù)和基于顯著性函數(shù)的閾值濾波過程的基礎上，提出了基于空域相關的優(yōu)化閾值函數(shù)，并且把極小化廣義交叉驗證(GCV)得到均方差(MSE)意義下的最優(yōu)閾值作用于該優(yōu)化閾值函數(shù)。該濾波算法不僅實現(xiàn)了噪聲的有效去除，而且信號的重要特征也保留完好； 最后，引入了新型鎖相環(huán)--正交鎖相環(huán)(QPLL)。鑒于QPLL不僅具有鎖定范圍寬、入鎖速度快、鎖定后精度高的性能，而且還具有良好的抑制諧波、噪聲的能力，以及對波形畸變不敏感等良好特性，所以QPLL的引入達到了信號鎖定和優(yōu)化濾波的目的，使優(yōu)化濾波方法的設計更具新意，而且取得了更好的濾波效果。 為了驗證優(yōu)化濾波方法，本文搭建了實驗平臺，它是由FPGA信號采集部分和LabVIEW軟件濾波處理兩個部分構成。通過傳感器采集信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后送入FPGA。以FPGA為CPU控制A/D轉(zhuǎn)換，并進行波形數(shù)據(jù)緩存，在接收到LabVIEW的命令后，將存儲的數(shù)據(jù)送給串口。在LabVIEW中，從串口檢測所需的波形數(shù)據(jù)，然后通過優(yōu)化濾波方法將數(shù)據(jù)進行濾波處理，最后在前面板中把實驗結果顯示出來。 實驗結果表明，該優(yōu)化濾波方法不僅能實現(xiàn)優(yōu)良的濾波功能，而且簡單易行，是一種有效的濾波方法。
上傳時間： 2013-07-20
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