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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高溫超導(High Temperature Superconductor,HTS)磁陰電動機與傳統磁陰電動機相比,能夠以更小的體積和重量實現更大的輸出功率、更高的功率因數和效率.國外有關超導磁阻電動機的研究目前還處于初級階段,國內在這一領域更為滯后.論文以普通磁阻電動機的電磁關系為基礎,結合超導材料特殊的電磁特性,初步提出了超導磁阻電動機電磁設計的一般原則;并嘗試進行了一臺額定功率為150W的內反應式HTS磁阻電動機的電磁設計.論文以實際設計的一臺內反應式HTS磁阻電動機樣機作為分析實例,基于第二類超導體臨界態Kim模型和電磁場的有限元方法,提出了一般HTS磁阻電動機的內部磁場及交、直軸同步電抗的分析與計算方法.并在此基礎上進一步研究了如何借助HTS磁阻電動機的電抗曲線分析HTS磁阻電動機的穩態工作特性.論文對常規磁阻電動機與HTS磁阻電動機進行了比較.計算結果表明,在電機尺寸、結構不變的前提下,超導磁阻電動機比常規磁阻電動機明顯地提高了電機X/X值,因而以更小的尺寸獲得了更大的輸出轉矩、更高的效率和功率因數,同時電機的穩定運行區間也有所增大.計算結果還表明,采用抗磁性更強的YBCO塊材作為交軸阻磁介質,能夠保證轉子在獲得較大的直、交軸磁阻差異的同時不必犧牲較大的極孤系數和氣隙寬度,從而氣隙磁密有較好的波形,電機具有較好的同步性能.論文也對幾種具有相同定子但轉子結構不同的HTS磁阻電動機做了比較,比較結果顯示,ALA式HTS磁阻電動機比內反應式HTS磁阻電動機具有更大的輸出轉矩;當輸出功率較大時,ALA結構的HTS磁阻電動機還比內反應結構具有更好的穩態工作特性.另外發現,thin-zebra ALA式HTS磁阻電動機的同步性能比thick-zebra ALA式HTS磁阻電動機更好.在進行內反應式HTS磁阻電動機的設計時,內反應槽既要盡量阻隔交軸磁通,又要分布的比較均勻,這樣才能既獲得足夠的直、交軸同步電抗比,又削弱轉矩脈動,從而最終改善電機的同步性能.
上傳時間: 2013-04-24
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汽車防抱死制動控制系統(ABS)是改善汽車主動安全性的重要裝置,在汽車日益普及的今天,它的應用更為廣泛和具有重要意義。作為制動系統中的閉環控制裝置,它能防止制動過程中的車輪抱死,以保持車輛的方向穩定性和減少輪胎磨損。ABS的主要部件有:液壓調節器、輪速傳感器和用于信號處理、觸發報警燈和控制液壓調節器的ECU。 本文首先簡要介紹了ABS的發展歷史和基本功能,整個系統的基本結構及其控制原理。利用MATLAB/Simulink建立各部件的模型,包括單輪旋轉動力學模型、1/2車輛縱向動力學模型、7自由度整車模型、車輛制動器模型。 分析ABS控制方法,建立ABS滑模變結構控制系統模型。將滑模變結構控制和傳統邏輯門限控制進行比較。在高附著系數路面上可以看出滑模變結構控制較傳統邏輯門限控制能進一步縮短制動距離。進一步地,利用相同制動力在不同附著系數路面上引起的車輪角減速度不同的特點,在線修正目標滑移率,仿真結果顯示獲得了更好的制動效果。 根據防抱死制動系統的工作原理,以ARM單片機LPC2292為核心,完成了輪速信號調理電路、電磁閥和回液泵電機驅動電路等電路的設計,闡述了ABS各功能模塊軟件的設計思想和實現方法,完成了防抱死制動系統的硬件和軟件設計。 最后,自主設計的控制器在某車型上進行了替換試驗。 試驗結果表明:自主開發的ABS控制器滿足了制動防抱死功能的需要,各項試驗指標皆與原裝ABS接近。
上傳時間: 2013-04-24
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本文介紹了在非死卡爾智能賽車競賽中的一份技術報告:模糊PID控制算法在賽車中的應用
上傳時間: 2013-07-13
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T-Kernel作為一種嵌入式操作系統,由于實時性和開源性,在嵌入式操作系統領域中的應用越來越廣泛。ARM是一款比較好的微處理器,T-Kernel在ARM上的應用研究基本上是空白,所以結合兩者進行研究促進T-Kernel在國內嵌入式領域的發展。同時,T-Kernel內部調度機制存在著優先級反轉缺陷,優先級反向使得高優先級任務的執行時間無法預測,增加了實時系統的不確定性。早期的解決協議較好地解決了優先級反轉問題,但同時也存在著自身不足之處。 針對T-Kernel存在的缺陷,在深入研究相關協議的基礎上,本論文提出了一種新的改進的優先級繼承協議。該協議設置超時保護機制,避免任務在獲取信號量時長時間的阻塞,結合Havender提出的“有序資源使用法”防止死鎖發生,給出該協議的分析過程,并把該協議結合到T-Kernel中。在這個基礎之上,建立研究開發平臺;針對硬件設備,研究引導程序的執行原理,實現系統的引導程序;構建T-Kennel內核;移植內核到開發板;最后對T-Kernel的啟動過程進行了詳細的分析。 T-Kernel在ARM上的移植研究,為嵌入式系統開發的提供了一種開發流程,同時對于T-Kernel的啟動過程的分析,為以后的應用程序開發提供了一個接口;對于T-Kernel存在的優先級反轉問題的解決,可以改進T-Kernel的實時性和靈活性,同時為實時系統的性能改進提供了參考。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著國內工業化、數字化的迅速發展,嵌入式開發在IT行業中的重要性越來越顯著。嵌入式開發領域對產品的功能性、穩定性、實時性等方面的要求也越來越高。 采用嵌入式實時操作系統作為開發平臺,以高性能的嵌入式處理器為工業控制等領域的主控制器可以有效地提高系統的可靠性、實時性、和軟件編程的靈活性。在嵌入式處理器方面,ARM構架已經在高性能、低功耗、低成本的嵌入式領域里占領先地位。而在嵌入式操作系統方面,適合國內發展方向的解決方案以及系統基礎結構方面并不理想。首先,國外成熟的嵌入式實時操作系統大都成本高、結構復雜,不適合強實時應用;其次,因大部分實時操作系統不公開源碼,使開發的產品存在安全隱患。而類似μC/OS-II的小型強實時嵌入式操作系統內核雖然具有低成本、易控制、小規模、高性能等特性,但這類系統的基礎較為薄弱,面臨產品化和商業化還有一定的距離。 本文針對這種情況,結合現有的操作系統內核理論及嵌入式強實時系統的特殊需求,特別是對μC/OS-Ⅱ的研究分析基礎上,面向強實時應用,設計、構造了一種適合在32位ARM處理器環境下使用的內核。這樣做的目的是為了提供一個基礎牢固、值得信賴的基本平臺。 本文研究工作主要集中在以下幾個方面: 針對嵌入式環境中高效、簡潔、易擴展、易剪裁的要求,對內核體系結構框架進行了設計。內核整體上采用分層結構,在各層中采用功能相對獨立的模塊:在最底層借鑒微核的原理,只提供最基本的功能模塊。 針對系統快速和穩定的實時響應能力需求,為IRQ中斷建立了統一的中斷入口,采用合理的半嵌套工作方式;保留FIQ為不可屏蔽中斷,在快速反應場合使用;引入中斷分段處理機制解決中斷和任務的ITC機制共享,需要硬保護機制相互協調所引起的硬保護機制被隱性地泛濫使用問題。 針對應用提出的系統行為的可預測性需求,在調度算法方面采用基于優先級位圖的搶占閾值調度算法,提高了處理器的利用率和任務集合的可調度性,減少了內核存儲開銷;在共享資源訪問控制方面,以優先級天花板協議為依據,使用互斥事件解決優先級反轉和死鎖問題的發生。 為了保障系統的強實時性能,本文還對內核的時鐘管理、內存管理等方面進行了設計。最后,通過實時性能測試,結果表明該實時內核有很好的強實時特性。
上傳時間: 2013-04-24
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基于TLC5615C的信號發生器(匯編)第一排四個鍵:分別對應四種波形; 第二排:所有鍵功能一樣,點一下,周期變大一點,連續點啊點,周期繼續變大(死)-_-.....; 第三排:與第二
上傳時間: 2013-06-18
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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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本文將EDA技術與傳統的控制理論相結合,研制了一種全新的基于FPGA技術之上的PID和模糊控制器,并加以優化后應用于FESTO液位控制系統上.該控制器基于PLD組成的系統,很自然地避開CPU的程序跑飛、死循環、復位不可靠等缺點,最大程度的提高設計效率和系統的可靠性;同時相對于傳統的硬件控制器而言,它的高集成度所需較少外圍電路,降低設計成本,為控制器地實現提供了一種新方案.此外,本文的模糊控制器對傳統規則表進行改進,在被控量接近穩態值時規則表部分自適應于具體的期望值,消除了穩態值附近的震蕩,大大提高了系統的穩定性.
上傳時間: 2013-06-21
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近年來,LED(light emitting diode,發光二極管)電子顯示屏作為一種高科技產品日益引起人們的重視。它可以實時顯示或循環播放文字、圖形和圖像信息,具有顯示方式豐富、觀賞性強、顯示內容修改方便、亮度高、顯示穩定且壽命長等多種優點,被廣泛應用于商業廣告、體育比賽、交通信息報導等諸多領域。 LED顯示屏的核心技術主要集中在控制器中。目前,大部分異步顯示屏采用的是8位或16位的微控制器,由于受到微處理器的處理速度、體系架構、尋址范圍、外圍接口資源等諸多限制,已難以在要求顯示較多像素、顯示內容幀頻較高、動態顯示效果復雜的情況下得到良好的動態視覺效果。 針對以上情況,本文研究開發了一種全新的,由32位高性能ARM微處理器組成的LED顯示屏控制系統,就控制平臺、硬件結構和軟件開發實現給出了驅動部分和控制部分的詳細分析與設計。 本文根據LED顯示屏在列車車廂和火車、汽車車站旅客導向系統中為應用背景,結合LPC2138的功能特點和LED顯示屏的功能需求。詳細介紹了顯示屏控制系統中包括電源模塊、復位模塊、RS485通訊電路等主要模塊的設計。成功實現了數據掃描、數據發送、數據通訊等LED顯示屏所需的功能。 結合控制系統RS485通訊協議和系統顯示的要求,分析了LED顯示屏通訊和控制系統的軟件開發流程。并詳細分析了顯示屏的靜、動態圖文顯示軟件流程結構;系統從上位機接受數據到信息顯示的整個軟件處理流程。 最后本文分析了LED顯示屏控制系統研發中所遇到的幾個難點問題,包括:提高RS485總線可靠性和抗干擾問題、系統在頻繁更換內容死機的問題、顯示內容較多時視覺效果的處理問題,并給出了解決方法。 經過實際測試,本文所述LED顯示屏控制系統性能良好,工作穩定可靠,易于維護升級,具有很高的性價比。
上傳時間: 2013-05-28
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