逆變控制器的發展經歷從分立元件的模擬電路到以專用微處理芯片（DSP/MCU）為核心的電路系統，并從數模混合電路過渡到純數字控制的歷程。但是，通用微處理芯片是為一般目的而設計，存在一定局限。為此，近幾年來逆變器專用控制芯片（ASIC）實現技術的研究越來越受到關注，已成為逆變控制器發展的新方向之一。本文利用一個成熟的單相電壓型PWM逆變器控制模型，圍繞逆變器專用控制芯片ASIC的實現技術，依次對專用芯片的系統功能劃分，硬件算法，全系統的硬件設計及優化，流水線操作和并行化，芯片運行穩定性等問題進行了初步研究。首先引述了單相電壓型PWM逆變器連續時間和離散時間的數學模型，以及基于極點配置的單相電壓型PWM逆變器電流內環電壓外環雙閉環控制系統的設計過程，同時給出了仿真結果，仿真表明此系統具有很好的動、靜態性能，并且具有自動限流功能，提高了系統的可靠性。緊接著分析了FPGA器件的特征和結構。在給出本芯片應用目標的基礎上，制定了FPGA目標器件的選擇原則和芯片的技術規格，完成了器件選型及相關的開發環境和工具的選取。然后系統闡述了復雜FPGA設計的設計方法學，詳細介紹了基于FPGA的ASIC設計流程，概要介紹了僅使用QuartusII的開發流程，以及Modelsim、SynplifyPro、QuartusII結合使用的開發流程。在此基礎上，進行了芯片系統功能劃分，針對：DDS標準正弦波發生器，電壓電流雙環控制算法單元，硬件PI算法單元，SPWM產生器，三角波發生器，死區控制器，數據流/控制流模塊等逆變器控制硬件算法/控制單元，研究了它們的硬件算法，完成了模塊化設計。分析了全數字鎖相環的結構和模型，以此為基礎，設計了一種應用于逆變器的，用比例積分方法替代傳統鎖相系統中的環路濾波，用相位累加器實現數控振蕩器（DCO）功能的高精度二階全數字鎖相環（DPLL）。分析了“流水線操作”等設計優化問題，并針對逆變器控制系統中，控制系統算法呈多層結構，且層與層之間還有數據流聯系，其執行順序和數據流的走向較為復雜，不利于直接采用流水線技術進行設計的特點，提出一種全新的“分層多級流水線”設計技術，有效地解決了復雜控制系統的流水線優化設計問題。本文最后對芯片運行穩定性等問題進行了初步研究。指出了設計中的“競爭冒險”和飽受困擾之苦的“亞穩態”問題，分析了產生機理，并給出了常用的解決措施。
上傳時間： 2013-05-28
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本文分析了PLC 控制系統中的主要干擾源，并分析了PLC 控制系統工程應用的抗干擾設計，最后給出了PLC 控制系統應采取的主要抗干擾措施。關鍵詞：干擾源 PLC 抗干擾 接地T
上傳時間： 2013-04-24
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隨著數字電視日益深入人心，高清概念越來越為人所熟知。帶有高清視頻功能的產品已經逐步走向人們的工作和生活，高清視頻處理已經從理論研究走向系統實際應用。毫無疑問，無論是從觀眾的視覺還是從產業的角度來看，高清視頻已經成為數字視頻技術發展的必然趨勢。本文研究了整個編解碼系統中ARM控制模塊的軟件設計，最終完成以PC機為終端控制平臺，經ARM控制模塊將命令發送給核心編解碼芯片MB86H51，使其完成相應的操作。、本文主要的工作有如下幾個方面： 1、根據ARM各型號芯片的特點，結合本系統的實際需求，最終選定Atmel公司的AT91SAM9261作為ARM控制板的核心處理芯片，并深入了解該芯片的工作原理和內部結構。 2、根據本系統中所選用的DataFlash型號及外圍電路連接情況等諸多因素，并結合Atmel公司所提供的AT91SAM9261一級BootLoader參考代碼，編寫調試符合本系統啟動運行的一級BootLoader引導程序，也稱為Bootstrap引導程序，最終成功實現引導U-Boot程序。 3、深入分析了U-Boot和Linux的體系結構和編譯過程，結合AT91SAM9261芯片的特點和實際外圍電路的連接情況，修改U-Boot和Linux中主要的編譯參數，并進行重新編譯，最終成功移植到系統板中。 4、在ITU-T提供的H.264標準的參考解碼程序JM8.6的基礎上，詳細研究了H.264視頻編碼標準以及具體的解碼器結構和解碼流程，并結合DirectX技術，開發了一款基于PC機的H.264解碼播放器，用于驗證存儲在PC機上的H.264壓縮碼流的正確性。
上傳時間： 2013-04-24
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本文以太陽能割草機器人為研究對象，以經濟實用為研究目標，主要研究了太陽能割草機器人的定位行走、能量管理、基于ARM的控制硬件構成和軟件設計以及嵌入式數據庫系統構建等關鍵技術。 全區域覆蓋路徑規劃一直是智能割草機研究的一個難點，本課題從相對定位入手，提出了一種以基站為參考原點建立全局坐標的方法，其為路徑規劃提供了準確的定位，消除了在路徑規劃過程中誤差的積累。根據太陽能電池板及蓄電池混合供能的特點設計了能量的人工智能決策系統-Agent反應型決策系統，為能量的供應提供了優化的決策算法。控制系統是體現太陽能割草機器人智能化水平的關鍵部分，根據應用要求，結合結構簡單實用的理念，設計了太陽能割草機器人基于ARM中心控制模塊、電機控制模塊、傳感器系統以及定位系統模塊的硬件部分。在硬件設計的基礎上設計了操作系統以及嵌入式數據庫系統，并給出了每個模塊具體的算法。 本文主要研究的太陽能割草機器人控制系統，提供了一套低成本、切實可行的設計方案，具有一定的理論意義和實用價值。
上傳時間： 2013-04-24
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溫室技術是我國實現農業信息化的重要環節，溫度是溫室中的重要環境參數。實時控制是指在規定的時間內，系統必須做出相應的響應，是現代溫室控制發展的更高要求。隨著精細農業的發展，傳統的大棚已經不能滿足現代高精度、快速采集及響應的要求，由于溫度的滯后性和難調控性，溫度實時控制一直是溫室控制的一大難題。 本課題整合了CPID與ARM的優點，提出運用CPID硬件來實現數據采集，移植實時操作系統到ARM來實現復雜算法控制，采用高精度數字傳感器DS18820，并設計出混合PID模糊控制器來實現溫室的變溫管理，這對于現代溫室的智能化控制有著十分重要的實際意義。較傳統溫室，優點在于(1)它改變以往依靠單片機軟件來實現傳感器周期性采集，改用CPID硬件產生數字傳感器所需的讀寫時序，這種“以硬代軟”的方案實時性好，且大大避免了軟件運行時的不穩定性、系統冗余等先天缺陷。(2)操作系統能實現多任務、多線程以及友好的人機界面。 試驗以華中農業大學的華北型機械通風式連棟塑料溫室為試驗模型，選擇了ALTERA公司的EPM7128SLC84-15芯片和SAMSUNG公司的S3C44BOX芯片為目標板，以PC機為宿主機，設計了實時溫度控制平臺。 主要工作： (1)概述了溫度實時測控的必要性并介紹了CPLD、ARM技術及嵌入式實時操作系統的發展。 (2)介紹了溫度采集模塊及CPLD與ARM通訊接口模塊的設計。 (3)通過ARM存儲模塊、LCD顯示模塊、串口模塊、Rt18019AS網口模塊、uClinux操作系統模塊等系統完成了本試驗平臺。 (4)介紹混合PID模糊控制算法并通過Simulink工具箱進行了仿真，得出混合PID模糊控制器較經典PID控制具有更快的動態響應、更小超調、抗干擾強的結論。 (5)最后，通過試驗數據驗證了整套系統實時采集的穩定性及可靠性，指出了本課題的不足之處和待改善的問題。
上傳時間： 2013-04-24
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作為先進制造業的核心技術之一，焊接控制技術的飛速發展，對我國焊接機運動控制系統的自動化和智能化水平提出了更高的要求。本課題研究的特種焊接機運動控制系統是多任務并發的實時系統，作為實時系統研究關鍵問題之一的實時調度問題一直都是實時控制系統中的研究熱點，因此對特種焊接機運動控制系統實時調度問題的研究對于保證焊接機的強實時性、高可靠性和高穩定性具有重要的現實意義。 針對特種焊接機實時多任務并行協調控制的特點，首先總結和分析了前人在焊接機運動控制系統相關技術方面取得的成果，在吸收前人先進技術的基礎上，對系統的實時調度問題和算法做了相關理論研究。同時結合實時控制系統的特點，進一步分析了幾種常見的實時操作系統，選擇μc/OS-Ⅱ實時操作系統作為研究的基礎，研究確定焊接機控制系統的實時調度方法。 給出了焊接機運動控制系統硬件平臺各個功能模塊電路的設計，搭建了以ARM微處理器為核心的焊接機運動控制系統硬件平臺。然后詳細分析了μc/OS-Ⅱ系統的任務調度、任務管理等內核基本功能模塊，針對焊接機運動控制系統實時調度存在的問題.對μc/OS-Ⅱ的內核及其任務調度算法進行擴展改進，研究一種混合的調度策略，即采用兩種調度策略實現對焊接機運動控制系統中普通任務和實時任務的調度，最大限度地提高系統的實時性。通過測試，驗證了對μc/OS-Ⅱ實時內核及其任務調度算法進行擴展改進設計的有效性和可行性，系統運行正常，滿足焊接機運動控制系統任務調度的要求。取得了復雜焊接機運動控制系統任務實時調度策略及算法的成果，對焊接控制領域自動化和智能化的發展具有實際應用價值。
上傳時間： 2013-04-24
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JPEG2000是由ISO/ITU-T組織下的IECJTC1/SC29/WG1小組制定的下一代靜止圖像壓縮標準，其優良的壓縮特性使得它將具有廣泛的應用領域。JPEG2000算法非常復雜，圖像編碼過程占用了大量的處理器時間開銷和內存開銷，因而通過對JPEG2000算法進行優化并采用硬件電路來實現JPEG2000標準的部分或全部內容，對加快編碼速度從而擴展其應用領域有重要的意義。 本文的研究主要包括兩方面的內容，其一是JPEG2000算術編碼器算法的研究與硬件設計，其二是JPEG2000碼率控制算法的研究與優化算法的設計。在研究算術編碼器過程中，首先研究了JPEG2000中基于上下文的MQ算術編碼器的編碼原理和編碼流程，之后采用有限狀態機和二級流水線技術，并在不影響關鍵路徑的情況下通過對算術編碼步驟優化采用硬件描述語言對算術編碼器進行了設計，并通過了功能仿真與綜合。實驗證明該設計不但編碼速度快，而且流水線短，硬件設計的復雜度低且易于控制。 在研究碼率控制算法過程中，首先結合率失真理論建立了算法的數學模型，并驗證了該算法的有效性，之后深入分析了該數學模型的實現流程，找出影響算法效率的關鍵路徑。在對算法優化時采用黃金分割點算法代替原來的二分查找法，并使用了碼塊R-D斜率最值記憶和碼率誤差控制算法。實驗證明，采用優化算法在增加少量系統資源的情況下使得計算效率提高了60％以上。之后，分析了率失真理論與JPEG2000中PCRD-opt算法的具體實現，又提出了一種失真更低的比特分配方案，即按照“失真/碼長”值從大到小通道編碼順序進行編碼，通過對該算法的仿真驗證，得出在固定碼率條件下新算法將產生更少的失真。
上傳時間： 2013-07-13
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目前的國內的CCD高清攝相頭能夠輸出一組視頻信號和數字圖像信號，雖然視頻信號能夠直接在監視器顯示，但是輸出的數字圖像信號占用存儲空間太大，不便于進行傳輸。本文設計了一種基于FPGA的數字圖像壓縮卡。 在過去的十幾年中，國際標準化組織制訂了一系列的國際視頻編碼標準并廣泛應用到各種領域。It.264/AVC是ITU-T和ISO聯合推出的新標準，采用了近幾年視頻編碼方面的先進技術，以較高編碼效率和網絡友好性成為新一代國際視頻編碼標準。 新發展的H．264/AVC比原有的視頻編碼標準大幅度提高了編碼效率，但其運算復雜度也大大增加，本文簡要分析了H．264/AVC的復雜度及其優化的途徑，給出了主要模塊的優化算法實驗結果。 H．264/AVC仍基于以前視頻編碼標準的運動補償混合編碼方案，主要不同有：增強的運動預測能力，準確匹配的較小塊變換，自適應環內濾波器，增強的熵編碼。測試結果表明這些新特征使H．264/AVC編碼器提高50％編碼效率的同時，增加了一個數量級的復雜度。實際中恰當地使用H．264/AVC編碼工具可以較低的實現復雜度得到與復雜配置相當的編碼效率。故實際編碼系統開發需要在運算復雜性和編碼效率之間進行折衷、兼顧考慮。H．264/AVC引入的新編碼特征既增加基本模塊的復雜度，也成倍增加算法的復雜度。針對它們的作用和實現方法的不同，可采用不同的硬件實現方法。本文基于上述思路進行優化，具體的工作包括：針對去塊濾波的復雜性，本文提出一種適合硬件實現的算法，使其在節省了資源的同時，很好的達到了標準所定義的性能。針對變換量化的復雜性，本文提出一種既滿足整體的硬件流水結構，又極大的降低了硬件資源的實現方法。針對碼率控制的實現，本文提出了一種有別于傳統實現方式的算法，在保證實時性的同時，極大的提高了編碼器的性能。本文基于上述算法還進行Baseline Profile編碼器的研究，給出了一種實時編碼器結構，實現了對高清圖像格式(720P)的實時編碼，并將其和當前業界先進水平進行了對比，表明本文所實現得結構能夠達到當前業界的先進水平。
上傳時間： 2013-07-23
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采用現場可編程門陣列(FPGA)可以快速實現數字電路，但是用于生成FPGA編程的比特流文件的CAD工具在編制大規模電路時常常需要數小時的時間，以至于許多設計者甚至通過在給定FPGA上采用更多的資源，或者以犧牲電路速度為代價來提高編制速度。電路編制過程中大部分時間花費在布線階段，因此有效的布線算法能極大地減少布線時間。 許多布線算法已經被開發并獲得應用，其中布爾可滿足性(SAT)布線算法及幾何查找布線算法是當前最為流行的兩種。然而它們各有缺點：基于SAT的布線算法在可擴展性上有很大缺陷；幾何查找布線算法雖然具有廣泛的拆線重布線能力，但當實際問題具有嚴格的布線約束條件時，它在布線方案的收斂方面存在很大困難。基于此，本文致力于探索一種能有效解決以上問題的新型算法，具體研究工作和結果可歸納如下。 1、在全面調查FPGA結構的最新研究動態的基礎上，確定了一種FPGA布線結構模型，即一個基于SRAM的對稱陣列(島狀)FPGA結構作為研究對象，該模型僅需3個適合的參數即能表示布線結構。為使所有布線算法可在相同平臺上運行，選擇了美國北卡羅來納州微電子中心的20個大規模電路作為基準，并在布線前采用VPR399對每個電路都生成30個布局，從而使所有的布線算法都能夠直接在這些預制電路上運行。 2、詳細研究了四種幾何查找布線算法，即一種基本迷宮布線算法Lee，一種基于協商的性能驅動的布線算法PathFinder，一種快速的時延驅動的布線算法VPR430和一種協商A
上傳時間： 2013-05-18
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隨著經濟的發展，科學技術的進步，永磁電機的研發和控制技術都有了快速的發展。永磁電機的發展也帶來了永磁電機控制器的發展，電機控制器已經由傳統的模擬元件控制器，逐漸轉向數模混合控制器、全數字控制器。基于現場可編程...
上傳時間： 2013-06-20
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