本文在此背景下，針對非線性PID控制、自抗擾控制以及Smith預估器和前饋控制展開研究。為了提高控制器的穩定性和魯棒性，設計了ADRC-Smith預估控制器和前饋ADRC控制器，將其應用于大時滯溫度控制系統，并在此基礎上設計了吹塑機控制系統解決方案，通過大量的理論研究、仿真和實驗，實現了良好的控制效果。論文的主要工作有： 1.研究了自抗擾技術和溫度控制的現狀以及溫度控制的特點。 2.研究了ADRC的發展史，深入了解ADRC的原理與優點。ADRC在控制非線性對象時比PID具有更好的控制性能，但是參數調節理論不完善，阻礙了其廣泛應用。 3.通過MATLAB仿真，得到ADRC參數之間的內在規律，通過將ADRC的參數統一到一個時間因子上，達到簡化調節參數個數的目的，從而降低調試難度，同時，在無時滯溫控實驗平臺上進行實驗，驗證了參數調節規律的可行性。 4.自抗擾控制器在大時滯溫控上的應用，以前文獻一般將時滯環節等效成一階慣性環節，這樣就要求增加ADRC的階次，增加了調節參數個數，在參數調節理論不完善的情況下無疑是增加了調試難度。本文將ADRC分別與Smith預估器和前饋控制器相結合，設計了ADRC-Smith預估控制器和前饋ADRC控制器來解決具有大時滯控制問題。這兩類新控制器的優點是不增加ADRC的階次，是解決不確定大時滯被控對象的新途徑，也是ADRC控制器實際應用上的一次創新。 5.在可編程計算機控制器(PCC)搭建的大時滯溫控實驗平臺上進行實驗，將前饋ADRC控制器和貝加萊專用溫度控制器PIDXH的控制效果進行比較，實驗結果表明前饋ADRC控制器在穩定性、魯棒性等方面都優于PIDXH控制器。 6.研究了吹塑機控制系統解決方案，并在吹塑機上實驗前饋ADRc控制器，得到了良好的控制效果，進一步驗證了算法的可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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基于微處理器的數字PID控制器改變了傳統模擬PID控制器參數整定不靈活的問題。但是常規微處理器容易在環境惡劣的情況下出現程序跑飛的問題，如果實現PID軟算法的微處理器因為強干擾或其他原因而出現故障，會引起輸出值的大幅度變化或停止響應。而FPGA的應用可以從本質上解決這個問題。因此，利用FPGA開發技術，實現智能控制器算法的芯片化，使之能夠廣泛的用于各種場合，具有很大的應用意義。 首先分析FPGA的內部結構特點，總結FPGA設計技術及開發流程，指出實現結構優化設計，降低設計難度，是擴展設計功能、提高芯片性能和產品性價比的關鍵。控制系統由四個模塊組成，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的關鍵部件。在分析FPGA設計結構類型和特點的基礎上，提出一種基于FPGA改進型并行結構的PID溫度控制器設計方法。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計，增加整數運算結果的位擴展處理，進行不同數據類型的整數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。應用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語言相結合設計實現了PID控制器，用Modelsim仿真驗證了設計結果的正確性，用Synplify Pro進行電路綜合，在Quaitus Ⅱ軟件中實現布局布線，最后生成FPGA的編程文件。根據控制系統的要求，論文設計完成了12位模數AD轉換器、數據顯示器、按鍵等相關外圍接口電路。 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，構建PID控制系統。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，實驗結果表明，達到無超調的穩定控制要求，為降低FPGA實現PID控制器的設計難度提供了有效的方法。
上傳時間： 2013-06-13
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工廠底層的信息絕大部分都是通過現場總線進行傳遞的，但基于現場總線的工業設備網絡無法實現與企業的Internet/Intranet無縫連接從而實現遠程監控。所以本文就此問題展開研究，提出了一種基于S3C2410的嵌入式工業網絡控制器的平臺的設計方案，設計了一個具有網絡通信功能的控制器平臺。 1.針對網絡控制器的特點與要求，通過對比分析，選取了具體的硬件和軟件，以確保網絡控制器平臺的穩定可靠。 2.具體設計了控制器相關硬件電路。包括存儲電路、以太網電路、串口電路、I/O口電路等。 3.建立了嵌入式Linux軟件開發平臺；對網絡通信的理論進行了研究，編寫了CGI外部擴展程序，實現了動態Web技術，使用戶可以通過瀏覽器對控制器進行遠程監控。同時，開發了嵌入式數據庫SQLite應用程序，使歷史數據、實時數據和技術參數的管理更加方便有序；開發了對應的驅動程序確保了網絡控制器的的正常運行。 4.在完成嵌入式網絡控制器硬件與軟件設計的基礎上，將控制器平臺應用于智能加藥控制系統中，通過測試表明本網絡控制器平臺穩定可靠。 總之，本文在深入研究嵌入式網絡控制器的基礎上搭建了一個嵌入式的硬件和軟件平臺，確保了網絡控制器穩定可靠并高效地運行，為第二次開發嵌入式網絡控制器準備了一個比較理想的嵌入式平臺。
上傳時間： 2013-04-24
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目前運動控制主要有兩種實現方式,一是使用PLC加運動控制模塊來實現：二是使用PC加運動控制卡來實現。兩者各有優缺點,但兩者有以下共同的缺點：一是由于它們兒乎都是采用通用微控制器(MCU和DSP)來實現電機控制,由于受CPU速度的限制,以及CPU的多個進程同時處理,故無法在控制精度和控制速度比較高的場合中應用。二是它們的設計只是把運動控制部件當作系統的一個部分,如果要完成一個機械設備的完整控制,還需要輔助有其他的數字量/模擬量控制設備。這樣在提高了系統成本的同時,也降低了系統的可靠性。 論文設計了一種基于ARM+CPLD的高速運動控制器,該控制器采用高速的CPLD處理器來完成電機的閉環控制,輔助以NXP的32位ARM7TDMI處理器LPC231X來實現復雜的運動規劃,使得運動控制精度更高、速度更快、運動更加平穩；同時為系統擴展了常規運動控制卡不具備的通用I/O接口,除開4軸運動控制所需要的8點高速脈沖輸入和8點高速脈沖輸出外,系統具有24點數字量輸入(可選共陰或共陽),25點繼電器輸出,僅一臺這樣的專用設備就可以完成4軸運動控制和設備上其它開關量控制。 系統采用可移植的軟、硬件設計。硬件上以運動控制部件為核心,可以方便的在ARM處理器預留的資源上擴展出數字輸入,數字輸出,AD輸入,DA輸出等常用功能模塊。系統軟件構架如下：在最上層,系統采用μC/OS-Ⅱ操作系統來完成系統任務調度；在底層,將底層設備的操作打包編寫成底層驅動的形式,可直接供用戶程序調用；在中間層,可根據不同的用戶要求編寫用戶程序,再將其傳遞給μC/OS-Ⅱ來調度該用戶程序。 將該運動控制器應用于工業應用中的套標機,在對套標機進行運動分解之后,結合套標機的電氣特性,很好的實現了運動控制器在套標機上的二次開發,滿足了套標機在現場中的應用。
上傳時間： 2013-04-24
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傳統PLC使用時會出現一些問題，如程序死循環、程序跑飛、需要龐大的編譯系統作支持和不能實現精確位置控制等等；而發展到OPENPLC后，這些問題依然存在。為了更好地解決這些問題，本文提出一種全新的可編程控制器現場集成技術，用FPGA來實現PLC的功能，拋棄傳統PLC“程序”的概念，以“硬件線路”來實現控制功能，不論在經濟上還是在性能上都具有更大的優勢。 本課題在對國內外可編程控制器，重點是HardPLC的開發和應用的進展進行概述和分析的基礎上，系統開展了HardPLC組成模塊原理及其仿真模擬的研究。本研究的主要貢獻為： 1.對比分析了CPLD和FPGA的性能特點，闡明了Xilinx公司FPGA芯片結構的兩個創新概念，指出了其優越性能的結構基礎； 2.系統分析了用HardPLC實現控制系統時的一些通用模塊，對每個模塊的工作原理進行了深入的探討，用VHDL語言建立了每個模塊的模型，在此基礎上進行了仿真、綜合，為進一步研究可編程控制器的現場集成奠定了基礎； 3.在仿真綜合的基礎上，用所建立的模型完成了特定邏輯控制系統的控制要求，充分展示了其實際應用的可行性； 4.在分析Xilinx公司SPARTANII系列FPGA芯片配置模式的基礎上，確定了應用于實際的基于CPLD控制的FPGA芯片SlaveParallel配置模式。 本課題研究建立的模型對于開發具有我國自主知識產權的HardPLC組成IP庫具有一定的理論意義；對特定系統的控制實現，充分展示了基于FPGA的可編程控制器現場集成技術可以廣泛應用于工控領域，加大推廣力度和建立更多的IP庫，在許多應用場合可以取代傳統的PLC控制系統，為工控領域提供高可靠、低價格、簡單易操作的解決方案，這將帶來巨大的社會經濟效益；所確定的FPGA芯片配置模式可廣泛應用于對FPGA芯片配置數據的加載，在實踐生產中具有重要的實用價值。
上傳時間： 2013-05-30
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基于ARM的嵌入式運動控制器是集計算機數字控制技術、ARM技術、運動控制技術以及嵌入式操作系統技術等技術為一體的技術含量高的運動控制器；是對低成本、高性能運動控制器研究的一個新的嘗試。本論文的研究重是點基于雙端口RAM上下位機通訊的數控系統總體軟件架構設計、嵌入式運動控制器軌跡規劃算法的研究、嵌入式系統軟件的構建以及運動控制器外設驅動程序的開發，其主要工作及成果如下： 1．針對數控系統上下位機信息交互頻繁，提出了一種基于雙端口RAM通訊結構的上下位機交互方式，實現了上下位機信息的高速、穩定通訊；且完成了基于雙端口RAM上下位機通訊結構的數控系統總體軟件架構設計。 2. 針對目前高速數控加工軌跡規劃中存在的一些關鍵問題進行深入的探討。提出一種軌跡拐角的速度平滑方法，當高速加工不在同一直線方向而形成拐角的加工段時，在拐角過渡時能獲得很好的速度響應和較小的輪廓誤差；還提出了一種高速數控加工小線段的前瞻平滑算法，當高速加工多段微小直線段時，能夠優化規劃多段微小線段的加工速度，有效避免了頻繁的加減速給系統帶來較大沖擊以及加工效率低的問題。 3. 構建了適合本運動控制器系統的系統軟件；研究了嵌入式運動控制器引導程序的移植、嵌入式Linux內核的優化配置以及根文件系統的構建。 4．探討了Linux驅動程序開發的原理以及流程；并以雙端口RAM為例介紹了運動控制外設驅動程序開發的方法。
上傳時間： 2013-07-02
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基于微處理器的數字PID控制器改變了傳統模擬PID控制器參數整定不靈活的問題。但是常規微處理器容易在環境惡劣的情況下出現程序跑飛的問題，如果實現PID軟算法的微處理器因為強干擾或其他原因而出現故障，會引起輸出值的大幅度變化或停止響應。而FPGA的應用可以從本質上解決這個問題。因此，利用FPGA開發技術，實現智能控制器算法的芯片化，使之能夠廣泛的用于各種場合，具有很大的應用意義。 首先分析FPGA的內部結構特點，總結FPGA設計技術及開發流程，指出實現結構優化設計，降低設計難度，是擴展設計功能、提高芯片性能和產品性價比的關鍵。控制系統由四個模塊組成，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的關鍵部件。在分析FPGA設計結構類型和特點的基礎上，提出一種基于FPGA改進型并行結構的PID溫度控制器設計方法。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計，增加整數運算結果的位擴展處理，進行不同數據類型的整數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。應用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語言相結合設計實現了PID控制器，用Modelsim仿真驗證了設計結果的正確性，用Synplify Pro進行電路綜合，在Quaitus Ⅱ軟件中實現布局布線，最后生成FPGA的編程文件。根據控制系統的要求，論文設計完成了12位模數AD轉換器、數據顯示器、按鍵等相關外圍接口電路。 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，構建PID控制系統。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，實驗結果表明，達到無超調的穩定控制要求，為降低FPGA實現PID控制器的設計難度提供了有效的方法。
上傳時間： 2013-05-24
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基于1 μm 40V BCD 工藝，使用Cadence軟件對原邊反饋AC/DC控制器進行仿真和分析。線補償技術可以使原邊反饋AC/DC電路獲得很好的負載調整率，抵消電感上所消耗的電壓和整流二極管上的壓降，使輸出達到的最佳值。在輸入加220 V交流電壓時，輸出結果最大值為5.09 V，最小值為5 V，最大負載調整率為9.609%。
上傳時間： 2013-10-20
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提出一種基于凌陽單片機的步進電機加減速的控制方法。采用凌陽科技推出的16位結構工控單片機SPMC75F2413A為控制器，由Allegro公司生產的兩相步進電機專用驅動器件SLA7042M構成步進電機的驅動電路，在傳統的3段直線加減速控制算法基礎上增加至7段S形曲線加減速過程，控制步進電機的啟動和停止。實驗結果表明，該控制方法克服了直線加減速中不連續、易造成系統沖擊的問題，整個系統實現柔性控制，電機啟動、停止連續性能提高30%。 Abstract: The method of controlled stepping motor is referred based on SPMC75F2413A MCU， which adopts the 16 knots SPMC75F2413A MCU as the controller. The special-purpose actuation chip SLA7042M of two stepping motor produced by Allegro Corporation constituted to actuation electric circuit. The purpose of increasing to seven section of S shape curve based on the traditional three sections of straight line is to control the start and stop process of stepping motor. The experimental results show that the control method solves easy to pull-out and overshot problems. The overall system realizes flexible control， and the performance of motor start or stop continuity is increased 30%
上傳時間： 2013-12-08
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介紹了一種基于FPGA的多軸控制器，控制器主要由ARM7（LPC2214）和FPGA（EP2C5T144C8）及其外圍電路組成，用于同時控制多路電機的運動。利用Verilog HDL 硬件描述語言在FPGA中實現了電機控制邏輯，主要包括脈沖控制信號產生、加減速控制、編碼器反饋信號的辨向和細分、絕對位移記錄、限位信號保護邏輯等。論文中給出了FPGA內部一些核心邏輯單元的實現，并利用Quartus Ⅱ、Modelsim SE軟件對關鍵邏輯及時序進行了仿真。實際使用表明該控制器可以很好控制多軸電機的運動，并且能夠實現高精度地位置控制。
上傳時間： 2014-12-28
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