生物發酵作為現代生物技術工業的重要組成部分，已被廣泛用于食品、制藥等各個領域，并顯示出良好的發展前景和巨大的市場潛力。但由于生物發酵過程是一種復雜的生化反應過程，控制變量眾多且相互關聯度較大，采用傳統控制方法難以實現有效控制。 因此，本文根據生物發酵的流程特點和當今國內市場的切實需要，在總結國內外相關研究的基礎上，針對非線性、時變、大滯后的發酵過程，將智能控制技術融入到了生物發酵控制系統中，主要對發酵過程中的溫度、PH值的控制算法進行研究，分別設計了仿人智能模糊PID控制和仿人智能模糊控制，模擬仿真和實驗分析表明，控制效果優于傳統算法。 基于32位ARM架構的嵌入式微處理器以其高性能、低功耗、低成本的優勢，得到了很好的推廣，同時國內微電子與嵌入式技術得到了迅速發展。鑒于此背景，本系統現場控制的下位機的硬件平臺采用基于S3C2410的處理器，軟件設計中采用了嵌入式Linux系統。同時采用了集散控制技術，實現一臺上位機可以同時與多臺下位機的數據通訊和遠程監控，且下位機可以脫離上位計算機單獨對各種參數進行控制。 本文的工作重點主要包括：主要參數測量與控制、發酵過程系統的總體設計、嵌入式系統的設計。本發酵控制系統對發酵過程進行實時監測、優化操作，不僅能避免人工操作的不確定因素，提高自動化水平，而且能夠對發酵過程中主要參數進行有效控制，具有重要的現實意義。
上傳時間： 2013-04-24
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永磁無刷直流電動機是一種性能優越、應用前景廣闊的電動機,傳統的理論分析及設計方法已比較成熟,它的進一步推廣應用,在很大程度上有賴于對控制策略的研究.該文提出了一套基于DSP的全數字無刷直流電動機模糊神經網絡雙模控制系統,將模糊控制和神經網絡分別引入到無刷直流電動機的控制中來.充分利用模糊控制對參數變化不敏感,能夠提高系統的快速性的特點,構造適用于調節較大速度偏差的模糊調節器,加快系統的調節速度;由于神經網絡既具有非線性映射的能力,可逼近任何線性和非線性模型,又具有自學習、自收斂性,對被控對象無須精確建模,對參數變化有較強的魯棒性的特點,構造三層BP神經網絡調節器,來實現消除穩態偏差的精確控制.以速度偏差率為判斷依據,實現模糊和神經網絡兩種控制模式的切換,使系統在不同速度偏差段快速調整、平滑運行.此外充分利用系統硬件構成的特點,采用適當的PWM輸出切換策略,最大限度的抑制逆變橋換相死區;通過換相瞬時轉矩公式推導和分析,得出在換相過程中保持導通相功率器件為恒通,即令PWM輸出占空比D=1,來抑制定子電感對換相電流影響的控制策略.上述抑制換相死區和采用恒通電壓的控制方法,減小了換相引起的轉矩波動,使系統電流保持平滑、轉矩脈動大幅度減小、系統響應更快、并具有較強的魯棒性和實時性.在這種設計下,系統不僅能實現更精確的定位和更準確的速度調節,而且可以使無刷直流電動機長期工作在低速、大轉矩、頻繁起動的狀態下.該文選用TMS320LF2407作為微控制器,將系統的參數自調整模糊控制算法,BP神經網絡控制算法以及PWM輸出,轉子位置、速度、相電流檢測計算等功能模塊編程存儲于DSP的E2PROM,實現了對無刷直流電動機的全數字實時控制,并得到了良好的實驗結果的結果.
上傳時間： 2013-06-01
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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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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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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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比例-積分-微分（PID）是過程控制中最常用的一種控制算法。算法簡單而且容易理解，應用十分廣泛。但由于應用領域的不同，功能上差別很大，系統的控制要求及關心的控制對象也不相同。數字PID控制比連續PID控制更為優越，因為計算機程序的靈活性，很容易克服連續PID控制中存在的問題，經修正而得到更完善的數字PID算法。本文以三相全控整流橋阻性負載為實際電路，控制主電路電壓，旨在提出一種智能數字PID控制系統的設計思路，并給出了詳細的硬件設計及初步軟件設計思路。 PID控制系統采用高性能、低功耗的ARM微處理器S3C44BO作為核心處理單元，內部的10位ADC作為信號采集模塊，采用了矩陣鍵盤和640*480的液晶作為人機接口；串口作為通信模塊實現了上位機的監控。采用芯片內部自帶的PWM模塊，輸出16M Hz PWM信號并經過一階低通濾波器得到0～5V的控制信號用于觸發主電路控制器，實現PID整定。 軟件方面，分析和研究了uC/OSⅡ的內核源碼，實現了其在32位微處理器上的移植，作為管理各個子程序執行的系統軟件。選用了圖形處理軟件uC/GUI用于完成LCD顯示及控制。PID算法采用了增量式數字PID算法，采用規一化算法進行參數選取。上位機部分采用了C＃語言進行編寫。另外，采用了RTC（Real Time Clock）作為系統時鐘，可以實現系統的定時運行、定時模式切換等。在上位機上也可以方便的控制程序的執行，實現遠程監控。 在論文的最后詳細的介紹了智能PID控制系統在三相全控橋主電路中的具體應用?？偨Y了調試中遇到的問題，對今后工作中需要進一步改善和探索的地方進行了展望。
上傳時間： 2013-08-01
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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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近年來，隨著電子技術的發展，消費電子產品(Consumer Electronics)已與計算機(Computer)、通信(Communication)兩項產品的技術結合在一起，成為目前所統稱的3C產品，并使家用電子電器產品步向智能家居的方向。但是目前大多數智能家居系統其控制器一般由8位或16位的單片機控制，其控制功能比較簡單，很難實現網絡化和無線傳輸，對于未來的智能家居系統的擴展性也比較有限。本文針對目前國內智能家居系統的局限性，提出一種基于嵌入式處理器ARM平臺以及以太網和GPRS網絡通信技術的智能家居系統，它不僅能對小區內住宅的安全狀況進行實時監控，還能實現家用電器的遠程控制、“三表”(即水表、電表、燃氣表)的遠程抄送。同時該系統還提供了規范的串行通信接口，對于未來的系統的擴展提供了廣闊的空間。 本文首先詳細的介紹了ARM處理器及嵌入式操作系統uClinux的發展概況，接著討論了GPRS網絡通信技術的工作原理，最后給出了智能家居控制系統的硬件設計和軟件設計。該智能家居系統的硬件主要包括ARM主控模塊的選型、報警I/O電路設計、以太網接口電路設計、圖像處理模塊電路和“三表”的串行口電路組成。軟件上主要包括uClinux在S3C4510上的移植、圖像采集與壓縮程序、以太網驅動及通訊程序、RS-485串行接口程序、GPRS網絡通信程序和報警I/O接口程序。 該系統主要部分包括小區內住宅的安防監控，GPRS無線智能家電的遠程控制和無線報警以及抄表的遠程傳送。利用當前較為成熟的GPRS技術和以太網實現對小區內用戶進行集中安防監控與管理，同時給出了系統的功能和結構以及硬件原理框圖和軟件設計思路及主要程序。
上傳時間： 2013-07-12
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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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