工業生產過程往往具有非線性、不確定性，難以建立精確的數學模型。應用常規的PID控制器難以達到理想的控制效果。作為的重要分支，人工神經網絡具有良好的非線性映射能力和高度的并行信息處理能力，已成為非線性系統建模、辨識和控制中常用的理論和方法。其中，神經元具有很強的信息綜合、學習記憶、自學習和自適應能力，可以處理那些難以用模型和規則描述的過程，將神經元與PID結合，應用到實際的控制中，可以在線調整PID的參數，使系統具有較強的抗干擾能力、自適應能力和較好的魯棒性。 目前，人工神經網絡的研究主要是神經網絡的理論研究、神經網絡的應用研究和神經網絡的實現技術研究，這三方面是相互依賴和相互促進的關系。本文主要側重的是神經網絡的實現技術研究方面，創新性地利用FPGA嵌入式系統開發技術實現單神經元PID智能控制器的研究與設計，并將其封裝成為一個專用的IP核供其他的控制系統使用。 首先，對單神經元PID智能控制器的設計原理和設計算法進行了深入的研究與分析；其次，利用MATLAB設計單神經元PID智能控制器，針對特定的被控對象，對其進行仿真實驗，獲得比較理想的系統輸出；然后，研究基于FPGA的單神經元智能控制算法的實現，對控制器進行VHDL語言分層設計，使用Altera公司的軟件QuartusⅡ6.1進行仿真實驗。兩個仿真實驗結果表明，基于FPGA的單神經元智能控制器比MATLAB設計的單神經元PID智能控制器性能優良。 本文的設計模塊主要包括權值修改模塊、誤差計算模塊、權值產生模塊和輸出模塊。在各個模塊的設計中進行了優化處理，使本文的設計不僅利用的硬件資源少，而且也有很快的運行速度，同時也改善了傳統控制器的控制性能。
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，瓦斯事故在煤礦生產事故中所占比例越來越高，給礦工的生產生活帶來了極大的災難，必須加強對瓦斯的監測監控，避免瓦斯爆炸事故。因此對瓦斯氣體進行快速、實時檢測對于煤礦安全生產及環境保護有特別重要的意義。便攜式甲烷檢測報警儀是各國應用最早最普遍的一種甲烷濃度檢測儀表，可隨時檢測作業場所的甲烷濃度，也可使用甲烷傳感器對甲烷濃度進行連續實時地監測。大體上當前應用的便攜式甲烷檢測儀器，按檢測原理分為光學甲烷檢測儀、熱導型甲烷檢測儀、熱催化型甲烷檢測報警儀、氣敏半導體式甲烷檢測儀等幾種。 光干涉甲烷檢測儀性能穩定、使用壽命長，測量準確，是我國煤礦主要的便攜式甲烷檢測儀器。但現有的光干涉甲烷檢測儀存在自動化程度低、測量方法繁瑣、讀數不直觀，人為誤差較大、不能存儲數據等缺點。為此本文在干涉型甲烷檢測儀實現的原理上提出利用線陣型電荷耦合器件(CCD)對干涉條紋進行非接觸式的自動測量，獲得條紋信息，通過CCD驅動、高速模數轉換、數據采集等關鍵技術，實現了干涉條紋位移的精確測量，由單片機對量化后的測量信號進行智能處理，數字化顯示甲烷含量的測量結果。 光干涉甲烷檢測的關鍵是對干涉條紋中白基線以及黑色條紋位置的檢測，本設計采用線陣CCD成像獲取條紋信息判別其位置。CCD是一種性能獨特的半導體光電器件，近年來在攝像、工業檢測等科技領域里得到了廣泛的應用。將CCD技術應用于位置測量可以實現高精度和非接觸測量的要求；運用FPGA實現CCD芯片的驅動具有速度快、穩定高等優點：模數轉換之后的數據沒有采用專用存儲芯片進行存儲，而采用FPGA硬件開發平臺和Verilog HDL硬件描述語言編寫代碼實現數據采集模塊系統，同時提高數據采集精準度，既降低成本又提高了存儲效率。 本文設計的新系統使用方便、精度高、數據可儲存，克服了傳統光干涉甲烷檢測儀的缺點，技術指標和功能都得到較大改善。
上傳時間： 2013-06-08
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基于FPGA的智能小車系統就是本地計算機通過接入Internet小車實現對遠端工作現場、危險工作地段等特殊環境進行監視和控制的系統。智能小車是智能行走機器人的一種，這種智能小車可以適應不同環境，不受溫度、濕度、空間、磁場輻射、重力等條件的影響，可以在人類無法進入或生存的環境中完成人類無法完成的探測任務。適用于國防及民用多個領域。整個系統以遙控小車裝置為基礎，通過配置在上面的攝像頭實現圖像的采集及對行車道的檢測，通過配置的紅外測溫儀探測環境和目標的溫度，具有一定的智能性。其明顯的優點是可以通過網絡遠程控制小車運行及采集現場的溫度、圖像等相關信息，完成人類在特定條件下無法完成的工作。對人類的科學研究、探索未知領域、遠程監控等有著重要的意義。 論文在深入研究SOPC和嵌入式操作系統的基礎上，提出了基于FPGA的智能小車遠程監控方案。采用FPGA來實現，可以充分利用現有的IP核，功能擴展容易，設計開發成本低，上市時間快，修改方便，甚至可以遠程重構系統。與單片機相比，集成度高，可靠性好，調試和維護方便。 論文主要內容包括以下幾個部分：在對智能小車功能分析的基礎上，設計了硬件系統，并在FPGA上構建了基于Nios Ⅱ的嵌入式系統，配置了SPI、串行口和以太網接口模塊和驅動程序，以及各種存儲器。移植了μClinux操作系統，配置嵌入式Web服務器，編寫CGI程序，設計了動態網頁；并對行車道檢測系統進行了研究，在DSP Builder中構建了該模塊，并在Matlab中進行了仿真。在研究數碼相機模塊和紅外測溫模塊的基礎上，編寫了圖像采集和溫度測量程序以及小車運動控制程序，并對系統進行了調試，初步達到通過Internet實現遠程監控的目的。
上傳時間： 2013-05-24
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文中主要介紹了高性能數模轉換器AIM21的工作原理及其在智能變送器的設計中的應用。設計方案利用低功耗的16住單片機MSP430作為核心控制器，選用低功耗的外圍擴展元器件，設計了具有4 20 mA
上傳時間： 2013-06-09
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信息技術在建筑行業的高速發展使得智能住宅和智能小區迅速崛起并成長為巨大的新興產業。文章提出了一個基于$3C2410的高性能、低價格的WLAN智能住宅控制終端的設計方案。該方案依托成熟的無線局域
上傳時間： 2013-05-26
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基于電子鼻技術和嵌入式技術的智能乙醇電子鼻系統是針對乙醇氣體濃度檢測的集成系統，可以在規定的溫度、濕度和氣壓條件下，分析測量出氣體中乙醇含量，具有廣闊的應用前景。本文中智能乙醇電子鼻系統的研制涉及到測量人體肺深部氣體中的乙醇含量，即呼出氣體中的乙醇含量BrA.(breat.alcoho.concentration)，然后根據比例關系得出人體血液中的乙醇含量BAC(bloo.alcoho.concentration)，本文的研究內容如下： 第一章提出了課題來源及研究意義；在此基礎上分析電子鼻技術和嵌入式技術的國內外研究現狀，涉及到乙醇電子鼻、氣敏傳感器，以及嵌入式操作系統等技術；然后根據這些技術特點，確定了本文的研究內容和實施路線；最后，給出了論文的框架結構。 第二章分析系統需求，結合嵌入式技術理論，確定系統硬件方案和軟件方案；在硬件方案中涉及到信息的處理、存儲、通信等，在軟件方案中涉及到嵌入式操作系統、文件系統、GUI系統的選擇；對于乙醇電子鼻傳感器方案，詳細論述了乙醇燃料電池的工作過程及原理；最后，制定了智能乙醇電子鼻系統的總體技術及實施方案。 第三章著重闡述了系統的硬件設計過程，采用模塊化思想，分階段、分步驟地設計了硬件電路：分別從中央處理單元、信息采集及預處理、數據顯示及報警、數據通信、數據存儲、人機交互這六個方面，詳細描述了硬件電路的工作過程和原理；至此，搭建出了硬件平臺。 第四章主要描述了系統的軟件設計過程，按照軟件開發的流程，從系統引導代碼BootLoader的編寫，到嵌入式操作系統μClinux的移植，再到文件系統JFFS2的移植，最后到MiniGUI圖形庫的移植，都一一詳細論述了實現過程；至此，搭建出了系統的軟件平臺。 第五章基于搭建的軟件平臺，闡述了系統相關驅動程序的開發過程、操作界面和應用程序的設計過程，給出了系統的界面圖與操作流程圖，明確體現了系統的功能模塊；至此，完成了智能乙醇電子鼻系統的驅動及應用程序開發。 第六章和第七章，針對智能乙醇電子鼻系統的測試分析，搭建了系統測試平臺，指定了符合本系統的測試指標及標準；對測試結果進行詳細分析和對比，得出了系統性能的評價。根據這些評價，提出了系統的不足和今后要進一步研究和完善的方面。關鍵詞：乙醇電子鼻；嵌入式系統；燃料電池；ARM；μCLinux操作系統
上傳時間： 2013-07-24
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永磁同步電機(PMSM)是一種性能優越、應用前景廣闊的電機。永磁同步電機調速系統是以永磁同步電機為控制對象，采用變壓變頻技術對電機進行調速的控制系統。因其具有能耗低、可靠性高、控制精確等優點，在許多領域得到廣泛的應用。然而，轉子無阻尼繞組的PMSM的采用變頻技術開環運行時，系統不太穩定，電機效率有所下降，轉子溫升高，易造成釹鐵硼永磁體退磁，危及電機安全運行，有時甚至還會出現失步現象，系統無法運行。PMSM控制系統穩定運行控制都是建立在閉環控制基礎之上的，因此如何獲取轉子位置和速度信號是整個系統中相當重要的一個環節。當前，在大多數調速驅動系統中，最常用的方法是在轉子軸上安裝位置傳感器。但這些傳感器增加了系統的成本，降低了系統的可靠性和耐用性。因此，在一些特殊及控制精度要求不很高的場合，無傳感器控制將會得到廣泛的應用。它通過測量電動機的電流、電壓等可測量的物理量，通過特定的觀測器策略估算轉子位置，提取永磁轉子的位置和速度信息，完成閉環控制。本文以無位置傳感器PMSM控制系統作為研究對象，介紹了永磁同步電機的結構及其數學模型，詳細地闡述了空間矢量脈寬調制(SVPWM)技術的理論基礎及其波形的產生機制，并對閉環控制策略進行了研究。鑒于數字信號處理器(DSP)TMS320LF2407控制芯片出色的性能和豐富的外設資源，使用該芯片設計了控制系統的硬件系統和軟件系統，通過對整個控制系統的試驗調試，實現了永磁同步電機的無位置傳感器控制。 本文借助于MATLAB建立了永磁同步電機的仿真數學模型，并根據空間矢量脈寬調制的工作原理，構建了永磁同步電機調速控制系統的仿真模型。系統采用αβ定子靜止坐標系下的數學模型，依據滑模變結構控制原理，對永磁電機的轉子位置角θe和轉速ωe進行實時在線估算，不斷修正估算位置^θe，控制定子旋轉磁場與轉子磁場垂直并保持與轉子同步旋轉，實現電機的閉環調速運行。理論分析和仿真結果表明，所提出的永磁同步電機無傳感器控制方法具有較強的魯棒性和令人滿意的性能。
上傳時間： 2013-04-24
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智能公交系統是城市交通系統的一個重要組成部分，在城市交通公交優先的背景下，欲緩解城市交通擁堵的現象，就必須大力發展公交事業。智能公交系統的建設可以改善公交公司的企業管理方法，提高公交系統的運營效率與服務水平，是城市公交事業發展的重要一步。 本文在研讀大量文獻、參考相關設計的基礎上，結合先進的GPS、GPRS技術，提出了基于ARM的智能公交車載管理終端的設計與實現方法。 GPS是由美國建立的新一代衛星導航與定位系統，具有全球性、全天候、陸海空全能等特點，特別適用于交通運輸行業，配合中國移動穩定可靠、覆蓋面廣、數據傳輸速度極快的GPRS網絡作為信息傳輸的媒介，以GPS、GPRS為主要技術的智能公交系統較以往利用射頻、數傳電臺技術方式建造的公交系統具有更加穩定、實時性更高等特點，是當前智能公交系統設計的理想方案。 基于ARM的智能公交車載終端是智能公交系統的重要組成部分，是整個系統的信息終端，負責信息的接收和發布，在系統中起著至關重要的作用。本文詳細介紹了一款以ARM處理器為主控的智能車載終端的設計方法，包括終端總體方案設計、硬件電路設計、軟件代碼編寫、整機調試等內容。文章在總體設計中提出了終端的功能要求，并針對功能要求提出了相應的設計方案；在硬件設計中給出了具體的硬件設計原理圖，并就硬件選型、原理圖設計中的關鍵問題進行了探討；在軟件設計中給出了終端主要軟件設計的程序流程圖，并對程序設計思路進行了細致的講解；最后對終端硬件、軟件的聯合調試過程進行了介紹，并對最終通過調試的終端進行了展示。 經過多次的測試和修改，該智能公交系統已經實現了正點考核、實時監控、短信報警、自動報站等多項功能，并在長沙市公交線路上投入試運行，社會反應良好。
上傳時間： 2013-07-02
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智能繡花機是當代最先進的繡花機械，廣泛應用于刺繡行業，國產繡花機著重于中低端產品的開發，而隨著電子、計算機技術的快速發展，用戶對高性能繡花機的需求日益增大。本文在詳細分析智能繡花機工作原理的基礎上，結合智能繡花機的功能需求與當前嵌入式領域的最新技術，設計了一種基于ARM和DSP為處理器的控制系統解決方案，主要研究工作和成果如下： (1)制定了系統總體方案和具體實驗方案，設計了信息處理和機電控制分離的結構。 (2)研制了基于S3C2410X為核心的主控制模塊，設計了用于外圍擴展的FLASH、SDRAM、USB數據存儲、以太網通信、UART接口、LCD觸摸屏顯示器等硬件電路。 (3)研制了基于TMS320LF2407A為核心的機電控制模塊，設計了繡框電機和主軸電機等硬件控制模塊。 (4)設計了基于CY7C027的雙口RAM通信模塊，實現ARM和DSP之間的高速數據通信。 (5)采用虛擬機技術建立了ARM的Linux交叉編譯環境和DSP的CCS共存的系統開發環境，節約了使用資源。 (6)研究了DST繡花花樣文件存儲格式以及解碼方法，采用MiniGUI編程實現了一個友好的圖形用戶界面，簡要介紹SVPWM技術的DSP實現。
上傳時間： 2013-06-24
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21世紀是“信息世紀”，隨著人們生活水平的不斷進步，對于家居環境要求也日益增高。如何將信息產業的最新成果，應用于構建一個舒適和諧的家居環境，已日益引起人們的關注和重視。傳統的家庭電子電器類產品具有單個控制的特點，無法進一步構成網絡，和外界進行信息交互。“智能家居”概念的提出，改變了這種這種狀況。智能家居系統可以將相對獨立的電器產品“智能”地連接在一起，提供全方位信息交換功能，幫助家庭內部及外部實現信息暢通，從而優化生活環境，提高生活質量。 本文提出了一種基于GPRS網絡的以ARM和嵌入式Linux操作系統為基礎的家庭網關無線接入方案，能通過手機短信息對控制節點進行遠程控制，實時獲得當前圖像信息和家居環境的各項物理參數。 本文所做的主要工作為： 1．調研了國內外智能化家居系統的研究現狀和發展趨勢，并結合目前國內智能家居的發展特點，設計了基于嵌入式系統的智能家居監控系統。在設計中選用了ARM9 S3C2440處理器和嵌入式Linux操作系統，主要由基于ARM的主控模塊、GPRS短信發送模塊、基于nRF2401的無線（分）節點通信模塊幾個部分組成。 2．建立了嵌入式系統的平臺和開發環境。主要包括嵌入式Linux的裁減、設備驅動程序的編寫，交叉編譯和串口驅動的編寫，完成了USB驅動的移植。 3．在組網方式上選擇了nRF2401無線射頻模塊和GPRS模塊，完成了周邊器件的電路設計，實現了無線模塊的相互通信和信息傳輸。 4．實現了XMODOM協議，將圖片和物理信息傳送至GPRS模塊，并實現了彩信的MMS發送。 本文完成了智能家居監控系統的硬件設計和軟件設計，并進行了調試，驗證了所設計系統的有效性和實用性。實驗結果表明提出的監控系統設計方法是可行的，且整個系統具有良好的通用性和可擴展性。由于采用Linux作為嵌入式操作系統，符合嵌入式的發展潮流，方便了在該設計的基礎上進行二次開發和擴展。
上傳時間： 2013-04-24
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