現代噴氣織機以其高速、高性能等優勢，占據了無梭織機的大部分市場，并成為最有發展前景的一種織機。送經、卷取機構是織機控制系統的重要組成部分，其對經紗張力的控制精度已成為評定織機質量的重要技術指標。因此，提高和改善噴氣織機的電子送經和卷取控制系統的性能非常必要，而且，開發具有高速、高精度的獨立電子送經和卷取控制模塊具有廣闊的應用前景。 本課題研究開發了一款獨立的電子送經和卷取控制模塊，通過人機界面或CAN通訊對該控制系統所需參數進行設置，使其可以根據參數設置應用于不同型號的噴氣織機。通過對系統的控制分析，本課題主要從硬件電路設計、軟件控制及張力控制算法三個方面進行研究。 首先，通過對噴氣織機的性能要求及控制器結構與性能的綜合考慮，系統采用以高速ARM7TDMI為內核的低功耗微處理器LPC2294作為系統控制器，該控制器不僅速度快、性能穩定，而且其豐富的外圍模塊大大簡化了硬件電路的設計。硬件電路設計采用模塊化設計方法，主要功能模塊包括嵌入式最小系統模塊、主軸編碼器采集模塊、張力采集模塊、電機控制模塊、通訊模塊、人機界面模塊、輸入輸出信號模塊等。根據系統需要，對各個模塊的控制器件進行選取，并設計出各個模塊的接口電路。最后，為了提高系統的穩定性和可靠性，在硬件電路設計中采取了隔離、去耦等硬件抗干擾措施。 在軟件設計方面，系統采用嵌入式實時操作系統μC/OS-II，便于系統升級和維護。在系統硬件平臺的基礎上，根據設計要求對操作系統內核進行剪裁和移植，并對系統時鐘節拍進行修改。結合硬件電路及系統控制要求，對系統啟動代碼進行修改；并根據系統對各個功能模塊控制的時效性要求，對系統任務進行合理規劃。為了說明系統采用該RTOS的可行性，對實時性要求最高的張力采集任務進行了實時性分析。對CAN通訊協議進行制定和編程實現，并對I2C、CAN和LCD驅動程序進行開發，另外，對每個任務的功能及控制流程和任務間及任務與中斷間的信息通訊進行了說明。系統在軟件方面也采用了一定的抗干擾技術，對硬件抗干擾進行補充。 最后，針對經紗張力的非線性和滯后性等復雜特性，對張力調節采用模糊參數自整定PID控制算法，設計出張力模糊參數自整定PID控制器。并在Matlab及Simulink工具下，對PID控制器下的張力算法及模糊參數自整定PID控制器下的張力算法進行仿真研究。而且對張力模糊PID控制算法在LPC2294中的實現進行了說明。關鍵詞：ARM； μC/OS-II；噴氣織機；送經卷取；模糊PID
上傳時間： 2013-06-11
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數控機床是現代制造系統的基礎和核心，而先進的數控技術是解決機床制造業持續發展的關鍵。隨著嵌入式系統、微計算機技術和集成電路的迅速發展，高性能的32位CUP開始普及。它執行速度快、功能強大，在中、低檔數控系統中已經完全可以替代PC機及8位單片機，獲得更大的價格和技術優勢。本文旨在打破傳統基于PC機及8位單片機的數控系統，研究并設計一種基于ARM的32位嵌入式機床數控系統。 本文設計了基于ARM內核的嵌入式機床數控系統，并給出了硬件設計方案、軟件程序設計思想及相應設計。硬件部分選用是日本NOVA電子有限公司研制的DSP運動控制專用芯片MCX314AL，作為數控裝置電機的驅動芯片，其性能優良、接口簡單、編程方便、工作可靠，給運動控制帶來極大方便。采用ARM微處理器STR710負責控制MCX314AL、外圍邏輯電路的管理及后臺任務的實現。系統軟件平臺采用源代碼公開的嵌入式實時操作系統uC/OS-Ⅱ，對數控系統軟件模塊的任務進行劃分，并根據其實時性要求賦予不同優先級，采用基于優先級的搶占式調度算法，設計了任務間的通信方式及中斷事件的響應，使該數控系統具有良好的實時性和穩定性，可以滿足高精度加工的要求，同時也具有良好的人機界面和網絡支持。
上傳時間： 2013-05-25
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電液位置伺服系統具有控制精度高、響應速度快、輸出功率大、信號處理靈活、易于實現各種參量反饋等優點，因此它已經遍及國民經濟和軍事工業的各個技術領域。近年來，對電液位置伺服系統的快速性、穩定性、準確性等控制性能提出了新的要求，作為電液位置伺服系統核心的控制器，起到更為關鍵的作用。 現階段，嵌入式微處理器以其小型、專用、便攜、高可靠的特點，已經在工業控制領域得到了廣泛的應用，如工業過程、遠程監控、智能儀器儀表、機器人控制、數控系統等，嵌入式微處理器嵌入實時操作系統，可以克服傳統的基于單片機控制系統功能不足和基于PC的控制系統非實時性的缺點，其性能、可靠性等都能滿足電液位置伺服系統控制的要求，在控制領域具有廣泛的應用前景。 本文以實驗室的電液位置伺服系統為研究對象，按照系統的控制要求，提出以ARM9(S3C2410)微處理器為核心的控制器對電液位置伺服系統進行控制的一種方案，設計了一種新型的基于ARM9(S3C2410)微處理器的電液位置伺服控制器。本系統控制器的開發設計中，在以ARM9(S3C2410)微處理器為核心的控制器基礎上，通過外部擴展，使得系統控制器具有豐富的硬件資源，開發了A/D轉換電路、D/A(PWM)轉換電路、伺服放大電路、串行接口等電路，同時為了使得控制器的程序代碼具有較強的可讀性、可維護性、可擴展性，使用了操作系統，通過比較選擇了uC/OS-Ⅱ實時內核，并成功移植到ARM9(S3C2410)微處理器中，并編寫了A/D、數字濾波、D/A(PWM)等軟件程序，通過編譯、調試、驗證，程序運行正常。在對電液位置伺服系統進行控制策略的選擇中，分別采用PID、滑模變結構、模糊自學習滑模三種控制策略進行仿真比較，得出采用模糊自學習滑模控制策略更有利于系統控制。
上傳時間： 2013-04-24
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本文主要研究一種在嵌入式系統上的GPS終端的軟件設計方法。隨著GPS技術在包括道路測控、汽車導航、交通管理、石油勘探、海上作業和緊急救援等軍事和民用的眾多領域中的越來越廣泛的應用和發展，GPS系統對生產、生活的影響也愈加深遠。另一方面，硬件開發與嵌入式操作系統以及軟件研發技術的不斷發展促使移動計算技術在手持設備中也得到廣泛的應用，掌上電腦(PDA)與智能手機等移動式計算系統日益普及，功能日漸完善，在手持式設備中實現GPS移動定位、導航等功能具有良好的市場前景。 鑒于嵌入式GPS系統要求處理速度快，占用存貯空間小，根據嵌入式系統的人機交互特點，論文采用基于ARM架構的S3C2410處理器作為基礎硬件平臺，以OpenSource的Linux作為操作系統平臺，MiniGui為圖形用戶界面支持系統，SQLite為數據庫管理系統研究并設計了應用嵌入式地圖的GPS定位系統。 該系統不僅為用戶提供基本的地圖信息，還利用GPS儀器實現在地圖上定位功能，使用戶獲得當前位置相關的附屬信息。該系統簡單可行，不依賴其他服務器工作，可用在移動設備、車載導航等領域。 論文研究了Linux在嵌入式系統中的應用與MiniGUI圖形界面和SQLite數據庫系統向Arm-Linux系統上的移植；闡述了Linux下觸摸屏驅動的設計與應用；分析了GPS系統中地理坐標系統的定義和坐標轉換基本原理；根據轉換公式實現地理經緯度坐標、平面直角坐標以及屏幕窗口坐標間的相互轉換；分析了MapInfo電子地圖文件的基本格式；設計了用于存儲地圖信息及附屬信息的SQLite數據庫；通過Linux與GPS接收器的通訊從GPS設備采集定位信息并進行解析；在MiniGui上實現電子地圖與定位信息的顯示，支持觸摸屏上的人機交互；并在電子地圖上實現放大縮小、測距、查詢等基本功能。 論文最后同時給出了目標系統的實現結果，并分析了系統設計中的一些不足，提出了在以后的工作中改進系統效能的設想。
上傳時間： 2013-04-24
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二十世紀九十年代以來，隨著嵌入式系統的蓬勃發展，嵌入式技術開始滲透到數控領域，傳統數控技術與嵌入式技術相結合，新型嵌入式數控技術進入一個高速發展的階段。激光切割由于具有切割尺寸質量好、速度快、精度高、效率高等優點，在工業數控系統中具有非常廣泛的應用。基于嵌入式的激光切割數控系統是嵌入式技術在激光切割應用中新的探索,對于激光加工工業有著重要的意義。本文以ARM與R8C為平臺，對以激光切割為應用的嵌入式數控系統的設計進行了研究。 本文介紹了嵌入式數控系統的原理、體系結構和硬件組成以及激光切割和原理、發展和特點，然后從硬件和軟件兩個方面對系統的具體設計進行了研究。介紹了上位機ARMS3C44B0和下位機R8C/17的特點，執行機構步進電機的控制原理，對外圍設備相關設計進行了研究，包括上位機ARM S3C4B0的串口通信、LCD顯示、觸摸屏的設計，已及下位機R8C/17的串口通信與對步進電機的控制。介紹了嵌入式操作系統UC/OS-II的原理及特點，UC/GUI的特點及應用。對系統各功能模塊的軟件設計進行了研究，包括嵌入式操作系統上任務的設計和通訊、系統人機界面的設計。研究了兩種激光切割路徑的算法，包括通用的來回掃描切割算法以及作者研究的實際路徑切割算法。
上傳時間： 2013-07-22
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步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構，可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。由于步進電機的控制原理是根據控制信號動作，因此非常適合于單片機控制。 由于工業自動化水平的提高，對很多工業監控設備的要求也隨著提高，特別是對其驅動部件步進電機的位移和速度控制的要求越來越高，用單片機機對二維步進電機實施精確位移和速度控制有極大的優越性，二維步進電機數控運行系統是由ipc（工業控制計算機）發出控制指令，通過與單片機之間的通信，使單片機產生控制步進電機運轉的脈沖波形，使二維步進電機分別作正傳、反轉、快轉、慢轉和停止等。
上傳時間： 2013-05-18
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作為交流異步電機控制的一種方式，矢量控制技術已成為高性能變頻調速系統的首選方案。矢量控制系統中，磁鏈的觀測精度直接影響到系統控制性能的好壞。在轉子磁鏈定向的矢量控制系統中，轉矩電流和勵磁電流能得到完全解耦[1]。一般而言，轉子磁鏈觀測有兩種方法:電流模型法和電壓模型法。磁鏈的電流模型觀測法中需要電機轉子時間常數，而轉子時間常數易受溫度和磁飽和影響。為克服這些缺點，需要對電機的轉子參數進行實時觀測，但這樣將使得系統更加的復雜。磁鏈的電壓模型觀測法中不含轉子參數，受電機參數變化的影響較小。矢量控制計算量大，要求具有一定的實時性，從而對控制芯片的運算速度提出了更高的要求。 本文介紹了一種異步電機矢量控制系統的設計方法，采用了電壓模型觀測器[2]對轉子磁鏈進行估計，針對積分環節的誤差積累和直流漂移問題，采用了一種帶飽和反饋環節的積分器[3]來代替電壓模型觀測器中的純積分環節。整個算法在tms320f2812 dsp芯片上實現，運算速度快，保證了系統具有很好的實時性。
上傳時間： 2013-04-24
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由于永磁伺服電機具有轉子轉動慣量 小，響應速度快，效率高，功率密度高，電機體積小，消除電刷而減少噪音和維護等其他電機難以比擬的優點，在高性能位置伺服領域，尤其為伺服電機組成的伺服系統應用越來越廣泛。 永磁無刷電機有兩種形式:方波式和正弦波式。本文主要研究以pmsm 為伺服電機的伺服系統 目前實現永磁同步電動機的控制主要采用dsp、dsp+fpga和dsp+asic三種途徑。而前兩種方式實現位置控制編程量較大，美國國際整流器公司針對高性能交流伺服驅動要求，基于fpga技術開發出了完整的閉環電流控制和速度控制的伺服系統單片解決方案—irmck201。本文就是基于這種數字運動控制芯片，設計了dsp和irmck201的交流伺服控制系統。該系統具有性能優越，結構簡單，編程任務小，開發周期短等優點，對其他交流位置伺服控制系統也具有很好的推廣意義。
上傳時間： 2013-06-07
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在電力現代化建設中，提高發電機發電效率是其中重要的一環，氫氣作為導熱性冷卻介質廣泛的應用于發電設備，作為冷卻劑，它可以有效地提高其發電效率，但它又是一種易燃易爆氣體，所以使氫氣參數處于正常范圍，保證發電機高效、安全正常工作就變得至關重要，因此對氫氣參數進行實時監測有著重要的意義。 本論文研究和開發了基于ARM和CPLD的氫氣參數監測系統，首先簡要的分析了氫冷發電機系統對氫氣參數進行監測的必要性以及當前電力系統氫氣參數監控系統的發展情況。然后提出了一種利用無線通信手機短消息業務SMS、工控總線Modbus通信協議和RR485總線、SD卡海量存儲等技術實現發電機系統多氫氣參數的現場實時監測系統的設計方案。該方案以功能強大的ARM處理器作為系統的核心。采用高精度的16位AD轉換芯片，并使用兩種濾波算法的結合對信號進行數字濾波，滿足系統對氫氣參數采集精度的要求。同時系統結合CPLD技術，用于解決系統內微控器I/O口不足以及SD卡驅動的問題，本論文采用一片CPLD擴展I/O口，每一個擴展的I/O口都分配固定的地址，ARM微控器可以通過外部總線控制擴展I/O口的輸出電平。SD卡(Secure Digital Memory Card)中文翻譯為安全數碼卡，是一種基于半導體快閃記憶器的新一代記憶設備，具有低成本，大容量的特點，系統的歷史數據存儲使用了SD卡作為存儲介質，系統并沒有直接使用ARM處理器讀寫SD卡，而是使用了擁有1270個邏輯單元的MAXⅡ1270 CPLD來驅動SD卡，在CPLD中使用VHDL語言設計了SD卡的總線協議，外部總線接口，SRAM的讀寫時序等，這樣既可以提高微處理器SD卡的讀寫速度，增強微處理器程序的移植性，又可以簡化微處理器讀寫SD卡的步驟并減少微處理器的負擔。 本論文的無線數據傳輸采用GSM無線通信技術的SMS業務遠傳現場數據，設計了GSM模塊的軟件硬件，實現了報警等數據的無線傳輸，系統的有線傳輸采用了基于Modbus通信協議的RS485總線通信方式，采用這兩種通信方式使系統的通信更加靈活、可靠。本論文最后分析了系統的不足并且提出了具體的改進方向。
上傳時間： 2013-05-26
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機械手是自動裝配生產線上必不可少的設備，它可以模擬人手臂的部分動作，按預定的程序、軌跡和要求，實現抓取、搬運和裝配等工作。在減輕人的勞動強度和提高裝配質量和在惡劣環境下作業等方面，起到了積極的作用。嵌入式系統是近年來發展起來的以應用為中心并且軟硬件可裁剪的實時系統，它的特點是高度自動化，響應速度快等，非常適合于要求實時的和多任務的場合。 本文分析了機械手控制系統的功能要求，研究設計了一種基于ARM和DSP的機械手數控系統的方案。嵌入式ARM處理器，具有運行速度快、功耗低、程序設計靈活、外圍硬件資源豐富等優點，但其很難在處理大數據量、復雜算法時保證系統的靈活性和實時性。DSP作為數字信號處理的核心器件，能夠實時快速的完成控制算法運算，由于DSP普通輸入輸出口的高低電平變化周期最快只能到1微秒左右，不適合高速輸入輸出；FPGA芯片高速輸入輸出數據，時間可縮短至幾十納秒。另外利用FPGA可以方便的實現各種接口的邏輯時序，豐富的接口使得該系統能夠方便的進行移植，擴展了該系統的應用領域，從而提升了其性價比，通過ARM處理器和DSP以及FPGA技術的有機結合，發揮各自的優勢，使系統具有程序設計靈活、以太網通信、大容量存儲、高速數據輸出、可移植等特點，既滿足高速機械手自動控制的要求，同時又具有一定的通用性。 通過本課題實踐表明，基于ARM和DSP構建嵌入式數控系統的應用方案全可行、合理，同傳統的人機交互系統設計相比，能大量地減輕研發任務，提高發速度，能夠在短時間內得到控制性能優秀的數控系統。
上傳時間： 2013-06-11
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