超聲波電機(Ultrasonic motors，簡稱USM)是一種全新原理的直接驅動電機，它利用壓電陶瓷逆壓電效應激發的超聲振動作為驅動力，通過定轉子間的摩擦力來驅動轉子運動。與傳統的電磁電機相比，它具有低速大轉矩、無電磁干擾、動作響應快、運行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性，在非連續運動領域、精密控制領域比傳統的電磁電機性能優越得多。超聲波電機在工業控制系統、汽車專用電器、精密儀器儀表、辦公自動化設備、智能機器人等領域有廣闊的應用前景，近年來倍受科技界和工業界的重視，成為當前機電控制領域的一個研究熱點。 本文主要以行波型超聲波電機的驅動控制技術為研究對象，引入嵌入式系統理念，設計并制作了超聲波電機的驅動控制系統，并對超聲波電機的速度與定位控制做了深入的研究。本文主要研究內容及成果如下： 介紹了超聲波電機的工作原理、特點及其應用前景，總結了國內外超聲波電機驅動控制技術的發展歷史和研究現狀，以及今后我國超聲波電機驅動控制技術的發展方向，明確了本文的研究內容。 結合嵌入式系統特點及其開發方法，詳細介紹了超聲波電機嵌入式驅動控制系統的硬件和軟件設計過程，并總結了硬件、軟件的調試過程。最后，對所設計系統性能進行了實驗測試和數據分析。 采用DDS技術解決超聲波電機所需要的高頻驅動電源和數字控制的問題。本文設計的以ARM控制器為核心，頻率、相位、幅值均可調的雙通道信號發生器，具有頻率和相位差控制精度高的特點。 本文介紹了速度與位置的常用控制策略。設計并搭建了基于增量式PID的速度和基于模糊PID的位置控制系統。速度控制采用增量式PID調節，其控制策略簡單、易行，通過實驗選擇合適的參數能適應一般的控制精度要求。定位控制則采用模糊PID控制策略，該策略將模糊控制不需要精確的數學模型、收斂速度快的特點與PID簡單易行、能消除穩態誤差的優點相結合，改善了模糊控制器穩態性能，使電機定位控制精度達到0.0880。
上傳時間： 2013-07-16
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在工業過程中，許多對象具有滯后特性，由于純滯后的存在，使得系統的超調量變大，調節時間變長。因此滯后過程被公認為較難控制的對象，而且純滯后占整個動態過程的時間越長，難控的程度越大。所以大純滯后對象的控制一直是困擾自動控制和計算機應用領域的一大難題。而這類對象又廣泛存在于石油、化工、釀造、制藥、冶金等工業生產過程中。因此對該問題的研究具有重大的實際意義。 傳統的PID配合Smith預估補償器的控制方法，對模型誤差反映比較靈敏，當存在建模誤差或干擾時，控制效果并不能取得令人滿意的效果。近年來隨著模糊控制、神經網絡控制等智能控制研究的不斷深入，有些學者將它們與Smith預估控制、PID控制及預測控制等相結合，提出了針對不確定大滯后系統的新的控制方法。雖然有些控制方案效果不錯，但系統的復雜程度和調試難度也隨之增加。因此設計簡單、快速、可靠的控制器，仍是一個重大課題。 本文首先介紹了大滯后過程的控制特點，概述了常用的大滯后過程的控制方法及其優缺點。接著概要地介紹了嵌入式系統的優點、發展歷史、現狀及前景。并針對性地介紹了ARM控制器的概況以及它的應用領域。然后本文針對大滯后對象提出了自抗擾控制器與Smith預估補償器相結合的設計方案。通過仿真對比了本方案、PID配合Smith預估補償器及單一的自抗擾控制器的控制效果，表明自抗擾控制器與Smith預估補償器的結合有效地改善了大滯后對象的控制效果，增強了系統的魯棒性和抗干擾能力。為驗證該控制方案的實際控制效果，我們以PCT-II型過程控制實驗裝置中的具有大滯后特性的盤管內部的溫度為被控對象，以JX44BO開發板作為主要的控制平臺設計并完成大滯后控制實驗。所以接下來本文介紹了實現這個嵌入式溫度大滯后控制系統所涉及到的硬件平臺、系統框圖以及實驗內容。然后本文介紹了嵌入式控制平臺的控制界面以及各個主要功能的程序的實現，以及遠程客戶端程序在以太網通訊方面的程序實現和遠程客戶端程序的操作界面。最后本文給出了本次實驗的參數設置以及最終的實驗結果。實驗結果表明在實際應用中本文所提出的方案對于大滯后對象具有較好的控制效果。
上傳時間： 2013-06-11
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智能電表、水表、煤/燃氣表、熱量表等大量地出現在人們的生活中，同時這些儀表的抄錄工作變得越來越煩瑣，工作量大，工作效率低，不僅給用戶帶來不便，而且會存在漏抄、誤抄、估抄的現象。隨著電子技術、通信技術和計算機技術的飛速發展，人工抄表已經逐步被自動抄表所代替。 集中器是一個數據集中處理器，是多對象自動抄表系統的通信橋梁，負責對各智能表的數據進行采集、存儲和管理，及時有效地向上位機傳輸數據并執行上位機發送的指令。提高多對象集中器數據處理能力，有效完成上下行通信是多對象自動抄表系統AMRS（Automation Meter Reading System）目前需要解決的關鍵問題。 本文針對多對象集中器這樣一個較復雜的通信與控制系統，提出采用32位的高性能嵌入式微處理器。32位ARM9微處理器處理速度快、硬件性能高、低功耗、低成本，集成了相當多的硬件資源，硬件的擴展和設計大大簡化，ARM9（S3C2410）為工業級芯片，抗干擾能力強，能夠適應運行現場的較惡劣環境，8/16位微控制器運算能力有限，對于較復雜的通信與控制算法難以順利完成；硬件平臺依賴性強，不利于軟件的開發、升級與移植；在缺乏多任務調度機制的情況下，應用軟件不僅實現難度大，且可靠性難以保證。 本文首先對多對象遠程抄表系統的總體結構進行研究，主要研究了多對象遠程抄表系統中集中器的軟件和硬件實現，對硬件資源進行了外圍擴展，對S3C2410微處理器芯片的外圍硬件進行了擴展設計，使之具備了滿足使用需求的最小系統硬件資源，包括時鐘、復位、電源、外圍存儲、LCD、RS-485通信模塊、CAN通信模塊等電路設計。實時時鐘為多對象集中器定時抄表提供時間標準；電源電路為多對象集中器系統提供穩定電源；看門狗電路的設計保證多對象集中器系統可靠運行，防止系統死機；數據存儲器主要用于存儲參數、變量、集中器自身的參數，負責智能表的參數以及智能表用量等。上行通道即多對象集中器與上位機之間的通信線路，采用CAN現場總線進行通信；下行通道即多對象集中器與智能表之間的通信，采用RS-485總線進行通信。軟件設計上，主要針對多對象集中器的數據存儲功能和串行通訊功能進行程序編寫。基于ARM的多對象遠程抄表系統集中器可以實現多對象遠程抄表，提高了數據處理能力，有效完成了上下行通信，可靠性強，穩定性高，結構簡單。
上傳時間： 2013-06-07
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隨著經濟的發展，城市交通的壓力越來越大，很多城市都開始建設地鐵項目，發展地下軌道交通事業。在地鐵列車上，駕駛員需要方便、快捷地控制各種語音功能，保障列車可靠、安全的運行，從而為乘客提供優質的服務。駕駛員語音控制器就是為了滿足這一需求而提出來的。 在描述列車乘客信息系統的發展、介紹了公共廣播系統的功能的之后，本文分析了駕駛員語音控制器的設計需求，設計了一種具有人機交互功能的駕駛員語音控制器。它帶有LCD顯示屏和輸入鍵盤；能夠在內部存儲路線、站點和緊急信息等用戶數據。通過窗口菜單以圖形化的方式向駕駛員顯示列車運行信息。通過通信端口，按照雙方約定的通訊格式，將運行模式，路線站點，緊急信息等內容發送給列車顯示與廣播控制單元，完成語音及顯示控制。根據需求分析，提出了一種基于ARM的控制器設計平臺。設計了該控制器的硬件和軟件的整體方案，采用模塊化設計的思想給出了系統各主要模塊的具體設計與實現方法，并給出了相關電路的實現原理圖。最后介紹了本控制器的測試方法與過程，并給出了具體應用。該駕駛員語音控制器實現了人工廣播、司機對講、緊急對講和系統設置等功能。具有操作方便、便于維護、可配置、成本低等優點，滿足了駕駛員以及列車語音與顯示控制的實際需求。關鍵詞：ARM；RS485；乘客信息系統；圖形用戶界面；嵌入式系統
上傳時間： 2013-07-30
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開關磁阻電機驅動系統(SRD)是一種新型交流驅動系統,以結構簡單、堅固耐用、成本低廉、控制參數多、控制方法靈活、可得到各種所需的機械特性,而備受矚目,應用日益廣泛.并且SRD在寬廣的調速范圍內均具有較高的效率,這一點是其它調速系統所不可比擬的.但開關磁阻電機(SRM)的振動與噪聲比較大,這影響了SRD在許多領域的應用.本文針對上述問題進行了研究,提出了一種新型齒極結構,可有效降低開關磁阻電機的振動與噪聲.通過電磁場有限元計算可看出,在新型齒極結構下,導致開關磁阻電機振動與噪聲的徑向力大為減小,尤其是當轉子極相對定子極位于關斷位置時,徑向力大幅度地減小,并改善了徑向力沿定子圓周的分布,使其波動減小,從而減小了定子鐵心的變形與振動,進而降低了開關磁阻電機的噪聲.靜態轉矩因轉子極開槽也略微減小,但對電機的效率影響不大.開關磁阻電機因磁路的飽和導致參數的非線性,又因在不同控制方式下是變結構的.這使得開關磁阻電機的控制非常困難.經典的線性控制方法如PI、PID等方法用于開關磁阻電機的控制,效果不好.其它的控制方法如滑模變結構控制、狀態空間控制方法等可取得較好的控制效果但大都比較復雜,實現起來比較困難.而智能控制方法如模糊控制本身為一種非線性控制方法,對于非線性、變結構、時變的被控對象均可取得較好的控制效果且不需知道被控對象的數學模型,這對于很難精確建模的開關磁阻電機來說尤其適用.同時,模糊控制實現比較容易.但對于變參數、變結構的開關磁阻電機來說固定參數的模糊控制在不同條件下其控制效果難以達到最優.為取得最優的控制效果,該文采用帶修正因子的自組織模糊控制器,采用單純形加速優化算法通過在線調整參數,達到了較好的控制效果.仿真結果證明了這一點.
上傳時間： 2013-05-16
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應用于綠色電子產品的首要高性能、高能效硅方案供應商安森美半導體(ON Semiconductor)推出一款新的線路驅動器件NCS5650，用于智能電表、工業控制和街道照明等電力線載波(PLC)通信應用。NCS5650是一款高能效、低失真的AB類驅動器，專門用于驅動電力線路主電源(mains)，能夠接受源自任何PLC調制解調器的信號。
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上傳時間： 2013-04-24
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儀器儀表產品的總體發展趨勢是傳統的儀器儀表將仍然朝著高性能、高精度、高靈敏、高穩定、高可靠、高環保和長壽命的“六高一長”的方向發展；新型的儀器儀表與元器件將朝著微型化、集成化、電子化、數字化、多功能化、智能化、網絡化、計算機化的方向發展；其中占主導地位、起核心或關鍵的作用是微型化、智能化和網絡化。而我國儀器儀表在工業自動化儀表方面重點發展基本上是基于現場總線技術的主控系統裝置及智能化儀表和專用自動化儀表；閘門測控儀表一般的功能都是控制閘門開度、荷重，以及超限報警等基本功能。處理器核心也一般都是8/16位的單片機，8/16位單片機功能簡單難以滿足嵌入式設備的網絡、圖像傳輸等要求，而且對人際交互功能的支持也相對較弱。 本文正是針對現有閘門測控儀存在的功能單一、網絡功能差、接口標準不統一、不具備監控功能等問題，開發設計高性能新型智能儀表。以設計出一種智能型閘門測控儀表為研究出發點，在分析國內主流儀表廠家的儀表操作方式和儀表功能的基礎上，合理地進行軟硬件設計，為在同一硬件平臺下實現多種儀表的功能進行創新性和探索性研究。提出基于ARM的嵌入式閘門智能測控儀表的設計，構建基于ARM系統的硬件平臺和基于嵌入式Linux操作系統的軟件平臺。應用嵌入式系統技術設計開發全新的智能閘門測控儀主要功能包括：閘門開度和荷重自動檢測、實時性控制；過閘流量實時自動監測；閘門運行狀態診斷與故障報警；實時工況圖像處理；工業以太網現場總線接口與網絡傳輸等。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著煤礦高產高效技術的推廣和應用，井下長距離、大運量、大功率下運帶式輸送機的應用越來越普遍。其中，解決好傾角較大（大于6°）的下運帶式輸送機的運行制動和安全制動問題對保障全礦安全、高效生產具有重要意義。 本文在對國內外現有下運帶式輸送機制動系統的現狀分析基礎上，針對煤礦生產的特殊性，提出了基于ARM的嵌入式計算機控制液壓調速軟制動系統方案，所用元件可靠性和防爆性好，系統簡單，動態制動性能好；結合成熟的工業PID控制經驗和智能控制理論，并依據制動控制方案，設計了一種模糊自適應PID控制器用于控制電液比例調速閥的開口大小，其PID參數Kp、Ki和Kd可根據系統狀態進行在線調整，結構簡單、魯棒性強，在系統結構參數發生改變時也可獲得較好的控制效果；在基于S3C44BOX的最小ARM系統基礎上，設計了系統控制信號的輸入、輸出方式及其電路；分析了實時操作系統μC/OS-ⅡBootLoader的設計及其在S3C44BOX上的移植過程；制動系統應用軟件采用多任務機制，狀態檢測與控制任務并行運行，數據采集采用定時中斷的方式；系統可擴展性、可移植性好，控制算法容易實現多樣性且開發簡單、維護方便。 該液壓調速軟制動系統可用于大型下運帶式輸送機的正常工作制動、緊急停車和斷電防止飛車事故發生的安全制動，對輸送機的輔助啟動也起重要作用。制動力矩依據輸送機載荷大小和輸送機制動減速時速度的變化進行自動調整，制動曲線可調，輸送機減速時不產生較大沖擊、安全平穩，并按照規定的減速度大小減速停車。
上傳時間： 2013-07-09
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隨著數字化和網絡化的發展，傳統的門禁系統由于鑒別方式、速度和性能等方面的限制，很難滿足安全可靠和網絡化的控制需求。由于識別技術的不斷成熟，基于人體生理特征的身份識別系統逐漸被人們開始采用，目前，從實用的角度看，指紋識別技術要比其它生物識別技術更安全和方便，這是因為人的指紋具有唯一性、不變性以及貼身性的特點。傳統的門禁控制器常采用單片機開發，利用串行通信接口向遠程上位機傳送數據，多個門禁控制器一般組成RS485網絡，通信線路專用且不易于實現網絡控制和遠程控制，而基于TCP/IP網絡通信的門禁系統通過局域網傳遞數據，很容易實現遠程控制和分布式管理。 文中設計了基于指紋識別和以太網的智能網絡型門禁控制器。在ARM9和Linux操作系統上采用FPS200指紋傳感器采集指紋圖像和USB攝像頭采集視頻圖像，以及采用以太網控制器芯片AX88796，實現了基于TCP/IP協議的網絡門禁系統。 論文首先分析了門禁系統的研究背景、意義及國內外的發展現狀，然后介紹了指紋識別網絡門禁系統的總體結構，闡述了系統各個重要功能模塊的硬件資源。根據系統的硬件資源搭建了嵌入式Linux的軟件平臺，移植了相關模塊的驅動程序。論文研究了指紋識別算法，包括指紋圖像預處理和指紋圖像的特征提取和匹配，重點分析了指紋圖像分割法，利用灰度梯度和灰度方差的結合設置一個合適的局部閾值對指紋進行分割。然后，闡述了門禁控制系統軟件的總體設計，并重點介紹Video4Linux采集圖像、指紋圖像采集、GoAhead Web Server的應用以及系統運用TCP/IP實現系統門禁控制器和上位機PC之間的網絡通信。 系統測試部分介紹了測試環境、測試方法以及測試內容。測試結果表明，本課題設計的指紋識別網絡型門禁系統在穩定性、可靠性以及實時性方面達到了較好的效果。文章最后提出了一些在工作中遇到的問題，并對近幾年來的一些新的研究趨勢做了簡單的總結與展望，指出了指紋識別網絡型門禁系統未來的研究方向。
上傳時間： 2013-07-23
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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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