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自動(dòng)(dòng)化控制器

  • 1553B總線接口技術(shù)研究及實(shí)現(xiàn)

    本文在深入研究MIL-STD-1553B總線傳輸協(xié)議以及國外協(xié)議芯片設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上,結(jié)合目前較流行的EDA技術(shù),基于Xilinx公司Virtex-II系列FPGA完成了1553B總線接口協(xié)議設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),并自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)板將所做的設(shè)計(jì)進(jìn)行了驗(yàn)證。論文從專用芯片實(shí)現(xiàn)的具體功能出發(fā),結(jié)合自頂向下的設(shè)計(jì)思想,給出基于FPGA的總線接口協(xié)議設(shè)計(jì)的總體方案,并根據(jù)功能的需求完成了模塊化設(shè)計(jì)。文章重點(diǎn)介紹基于FPGA的總線控制器(BC)、遠(yuǎn)程終端(RT)、總線監(jiān)視器(MT)三種類型終端設(shè)計(jì),詳細(xì)給出其設(shè)計(jì)邏輯框圖、引腳說明及關(guān)鍵模塊的仿真結(jié)果,最終通過工作方式選擇信號(hào)以及其它控制信號(hào)將三種終端結(jié)合起來以達(dá)到通用接口的功能。本設(shè)計(jì)使用硬件描述語言(VHDL)進(jìn)行描述,在此基礎(chǔ)上使用Xilinx專用開發(fā)工具對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合、布局布線等,最終下載到FPGA芯片XC2V2000中進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。 文章最后通過自行搭建的硬件平臺(tái)對(duì)所做的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的測試驗(yàn)證,選擇ADSP21161作為主處理器,對(duì)。FPGA芯片進(jìn)行初始化配置以及數(shù)據(jù)的輸入輸出控制,同時(shí)利用示波器觀測FPGA的輸出,完成系統(tǒng)的硬件測試。測試結(jié)果表明本文的設(shè)計(jì)方案是合理、可行的。

    標(biāo)簽: 1553B 總線接口 技術(shù)研究

    上傳時(shí)間: 2013-08-03

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  • 基于FPGA的GPIB控制器的IP核設(shè)計(jì)

    當(dāng)前,片上系統(tǒng)(SOC)已成為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主流技術(shù)。流片風(fēng)險(xiǎn)與費(fèi)用增加、上市時(shí)間壓力加大、產(chǎn)品功能愈加復(fù)雜等因素使得SOC產(chǎn)業(yè)逐漸劃分為IP提供者、SOC設(shè)計(jì)服務(wù)者和芯片集成者三個(gè)層次。SOC設(shè)計(jì)已走向基于IP集成的平臺(tái)設(shè)計(jì)階段,經(jīng)過嚴(yán)格驗(yàn)證質(zhì)量可靠的IP核成為SOC產(chǎn)業(yè)中的重要一環(huán)。 GPIB控制器芯片是組建自動(dòng)測試系統(tǒng)的核心,在測試領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本人通過查閱大量的技術(shù)資料,分析了集成電路在國內(nèi)外發(fā)展的最新動(dòng)態(tài),提出了基于FPGA的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的GPIB控制器IP核的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。 本文首先討論了基于FPGA的GPIB控制器的背景意義,接著對(duì)FPGA開發(fā)所具備的基本知識(shí)作了簡要介紹。文中對(duì)GPIB總線進(jìn)行了簡單的描述,根據(jù)芯片設(shè)計(jì)的主要思想,重點(diǎn)在于論述怎樣用FPGA來實(shí)現(xiàn)IEEE-488.2協(xié)議,并詳細(xì)闡述了GPIB控制器的十種接口功能及其狀態(tài)機(jī)的IP核實(shí)現(xiàn)。同時(shí),對(duì)數(shù)據(jù)通路也進(jìn)行了較為細(xì)致的說明。在設(shè)計(jì)的時(shí)候采用基于模塊化設(shè)計(jì)思想,用VerilogHDL語言完成各模塊功能描述,通過Synplifv軟件的綜合,用Modelsim對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了前、后仿真。最后利用生成的模塊符號(hào)采取類似畫電路圖的方法完成整個(gè)系統(tǒng)芯片的lP軟核設(shè)計(jì),并用EDA工具下載到了FPGA上。 為了更好地驗(yàn)證設(shè)計(jì)思想,借助EDA工具對(duì)GPIB控制器的工作狀態(tài)進(jìn)行了軟件仿真,給出仿真結(jié)果,仿真波形驗(yàn)證了GPIB控制器的工作符合預(yù)想。最后,本文對(duì)基于FPGA的GPIB控制器的IP核設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了總結(jié),展望了當(dāng)前GPIB控制器設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì),指出了開展進(jìn)一步研究需要做的工作。

    標(biāo)簽: FPGA GPIB 控制器 IP核

    上傳時(shí)間: 2013-04-24

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  • 基于FPGA的PWM整流控制器研究

    隨著電力電子變流技術(shù)的不斷發(fā)展,各種先進(jìn)的控制技術(shù)層出不窮。控制器也從過去的模擬電路時(shí)代逐漸進(jìn)入到全數(shù)字控制時(shí)代。但是MCU/DSP等通用控制器本身串行程序流工作模式的限制,在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法時(shí)往往難以滿足系統(tǒng)要求的快速性與實(shí)時(shí)性的要求,F(xiàn)PGA的出現(xiàn)為解決這個(gè)問題提供了一個(gè)新的方向。 本文首先對(duì)三相PWM整流器系統(tǒng)進(jìn)行了研究。在查閱大量國內(nèi)外文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,對(duì)整流器及其控制器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及研究趨勢(shì)做了詳細(xì)的研究,并對(duì)課題研究的意義有了更深入的認(rèn)識(shí)。接下來對(duì)三相電壓型整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、整流器的控制技術(shù)進(jìn)行了分析。文中所采用的滯環(huán)電流控制算法具有結(jié)構(gòu)簡單,電流響應(yīng)速度快,不依賴系統(tǒng)參數(shù),系統(tǒng)魯棒性好的特點(diǎn)。運(yùn)用matlab仿真軟件,對(duì)該控制方法進(jìn)行了仿真。然后對(duì)FPGA的發(fā)展歷程、應(yīng)用、分類、開發(fā)工具、語言等內(nèi)容進(jìn)行了介紹。最后對(duì)滯環(huán)控制算法進(jìn)行了模塊劃分,將其劃分為PI算法模塊,限幅與指令電流生成模塊,滯環(huán)比較模塊,PWM脈沖生成及死區(qū)保護(hù)模塊,AD控制及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊,并在Quartus II軟件環(huán)境下,使用VHDL語言通過編程實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明,采用FPGA來實(shí)現(xiàn)PWM整流器控制算法是可行的。

    標(biāo)簽: FPGA PWM 整流 控制器

    上傳時(shí)間: 2013-04-24

    上傳用戶:Ruzzcoy

  • 大場景圖像融合可視化系統(tǒng)

    隨著圖像處理技術(shù)和投影技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對(duì)高沉浸感的虛擬現(xiàn)實(shí)場景提出了更高的要求,這種虛擬顯示的場景往往由多通道的投影儀器同時(shí)在屏幕上投影出多幅高清晰的圖像,再把這些單獨(dú)的圖像拼接在一起組成一幅大場景的圖像。而為了給人以逼真的效果,投影的屏幕往往被設(shè)計(jì)為柱面屏幕,甚至是球面屏幕。當(dāng)圖像投影在柱面屏幕的時(shí)候就會(huì)發(fā)生幾何形狀的變化,而避免這種幾何變形的就是圖像拼接過程中的幾何校正和邊緣融合技術(shù)。 一個(gè)大場景可視化系統(tǒng)由投影機(jī)、投影屏幕、圖像融合機(jī)等主要模塊組成。在虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)中,要實(shí)現(xiàn)高臨感的多屏幕無縫拼接以及曲面組合顯示,顯示系統(tǒng)還需要運(yùn)用幾何數(shù)字變形及邊緣融合等圖像處理技術(shù),實(shí)現(xiàn)諸如在平面、柱面、球面等投影顯示面上顯示圖像。而關(guān)鍵設(shè)備在于圖像融合機(jī),它實(shí)時(shí)采集圖形服務(wù)器,或者PC的圖像信號(hào),通過圖像處理模塊對(duì)圖像信息進(jìn)行幾何校正和邊緣融合,在處理完成后再送到顯示設(shè)備。 本課題提出了一種基于FPGA技術(shù)的圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的AiD采集、圖像數(shù)據(jù)在SRAM以及SDRAM中的存取、圖像在FPGA內(nèi)部的DSP運(yùn)算以及圖像數(shù)據(jù)的D/A輸出。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心部分在于系統(tǒng)的控制以及數(shù)字信號(hào)的處理。本課題采用XilinxVirtex4系列FPGA作為主處理芯片,并利用VerilogHDL硬件描述語言在FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)了A/D模塊、D/A模塊、SRAM、SDRAM以及ARM處理器的控制器邏輯。 本課題在FPGA圖像處理系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了一個(gè)ARM處理器模塊,用于上電時(shí)對(duì)系統(tǒng)在圖像變化處理時(shí)所需參數(shù)進(jìn)行傳遞,并能實(shí)時(shí)從上位機(jī)更新參數(shù)。該設(shè)計(jì)在提高了系統(tǒng)性能的同時(shí)也便于系統(tǒng)擴(kuò)展。 本文首先介紹了圖像處理過程中的幾何變化和圖像融合的算法,接著提出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案及模塊劃分,然后圍繞FPGA的設(shè)計(jì)介紹了SDRAM控制器的設(shè)計(jì)方法,最后介紹了ARM處理器的接口及外圍電路的設(shè)計(jì)。

    標(biāo)簽: 圖像融合 可視化

    上傳時(shí)間: 2013-04-24

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  • 基于FPGA的I2C總線控制器的設(shè)計(jì)

    本文利用Verilog HDL語言在FPGA上實(shí)現(xiàn)IC總線的規(guī)范,又簡要介紹了Quartus Ⅱ設(shè)計(jì)環(huán)境和設(shè)計(jì)方法,以及FPGA的設(shè)計(jì)流程。在此基礎(chǔ)上,重點(diǎn)介紹了I

    標(biāo)簽: FPGA I2C 總線控制器

    上傳時(shí)間: 2013-04-24

    上傳用戶:ajaxmoon

  • 基于FPGA的PID控制器研究與實(shí)現(xiàn)

    基于微處理器的數(shù)字PID控制器改變了傳統(tǒng)模擬PID控制器參數(shù)整定不靈活的問題。但是常規(guī)微處理器容易在環(huán)境惡劣的情況下出現(xiàn)程序跑飛的問題,如果實(shí)現(xiàn)PID軟算法的微處理器因?yàn)閺?qiáng)干擾或其他原因而出現(xiàn)故障,會(huì)引起輸出值的大幅度變化或停止響應(yīng)。而FPGA的應(yīng)用可以從本質(zhì)上解決這個(gè)問題。因此,利用FPGA開發(fā)技術(shù),實(shí)現(xiàn)智能控制器算法的芯片化,使之能夠廣泛的用于各種場合,具有很大的應(yīng)用意義。 首先分析FPGA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn),總結(jié)FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)及開發(fā)流程,指出實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),降低設(shè)計(jì)難度,是擴(kuò)展設(shè)計(jì)功能、提高芯片性能和產(chǎn)品性價(jià)比的關(guān)鍵。控制系統(tǒng)由四個(gè)模塊組成,主要包括核心控制器模塊、輸入輸出模塊以及人機(jī)接口。其中控制器部分為系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。在分析FPGA設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)類型和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出一種基于FPGA改進(jìn)型并行結(jié)構(gòu)的PID溫度控制器設(shè)計(jì)方法。在PID算法與FPGA的運(yùn)算器邏輯映像過程中,采用將補(bǔ)碼的加法器代替減法器設(shè)計(jì),增加整數(shù)運(yùn)算結(jié)果的位擴(kuò)展處理,進(jìn)行不同數(shù)據(jù)類型的整數(shù)歸一化等不同角度的處理方法融合為一體,可以有效地減少邏輯運(yùn)算部件。應(yīng)用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語言相結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了PID控制器,用Modelsim仿真驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性,用Synplify Pro進(jìn)行電路綜合,在Quaitus Ⅱ軟件中實(shí)現(xiàn)布局布線,最后生成FPGA的編程文件。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求,論文設(shè)計(jì)完成了12位模數(shù)AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)顯示器、按鍵等相關(guān)外圍接口電路。 將一階、純滯后、大慣性電阻爐溫作為控制對(duì)象,以EP1C3T144 FPGA為核心,構(gòu)建PID控制系統(tǒng)。在采用Pt100溫度傳感器、分辨率為2℃、最大溫度控制范圍0~400℃的條件下,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,達(dá)到無超調(diào)的穩(wěn)定控制要求,為降低FPGA實(shí)現(xiàn)PID控制器的設(shè)計(jì)難度提供了有效的方法。

    標(biāo)簽: FPGA PID 控制器

    上傳時(shí)間: 2013-05-24

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  • 基于FPGA的SDRAM控制器設(shè)計(jì)及應(yīng)用

    在國家重大科學(xué)工程HIRFL-CSR的CSR控制系統(tǒng)中,需要高速數(shù)據(jù)獲取和處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常采用存儲(chǔ)器作為數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)。同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SDRAM憑借其集成度高、功耗低、可靠性高、處理能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)成為最佳選擇。但是SDRAM卻具有復(fù)雜的時(shí)序,為了降低成本,所以采用目前很為流行的EDA技術(shù),選擇可編程邏輯器件中廣泛使用的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA,使用硬件描述語言VHDL,遵循先進(jìn)的自頂向下的設(shè)計(jì)思想實(shí)現(xiàn)對(duì)SDRAM控制器的設(shè)計(jì)。 論文引言部分簡單介紹了CSR控制系統(tǒng),指出論文的課題來源與實(shí)際意義。第二章首先介紹了存儲(chǔ)器的概況與性能指標(biāo),其次較為詳細(xì)介紹了動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器DRAM的基本時(shí)序,最后對(duì)同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SDRAM進(jìn)行詳盡論述,包括性能、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)以及最為重要的一些操作和時(shí)序。第三、四章分別論述本課題的SDRAM控制器硬件與軟件設(shè)計(jì),重點(diǎn)介紹了具體芯片與FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)。第五章為該SDRAM控制器在CsR控制系統(tǒng)中的一個(gè)經(jīng)典應(yīng)用,即同步事例處理器。最后對(duì)FPGA技術(shù)進(jìn)行總結(jié)與展望。 本論文完整論述了控制器的設(shè)計(jì)原理和具體實(shí)現(xiàn)。從測試的結(jié)果來看,本控制器無論從結(jié)構(gòu)上,還是軟硬件上設(shè)計(jì)均滿足了工程實(shí)際要求。

    標(biāo)簽: SDRAM FPGA 制器設(shè)計(jì)

    上傳時(shí)間: 2013-07-11

    上傳用戶:hasan2015

  • 基于FPGA感應(yīng)電機(jī)控制器

    感應(yīng)電機(jī)由于具有可靠性好、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉和體積小等優(yōu)點(diǎn),成為生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。然而,感應(yīng)電機(jī)是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合、非線性的時(shí)變系統(tǒng),這使得感應(yīng)電機(jī)的控制十分復(fù)雜,尤其是在對(duì)控制精度要求比較高的場合,設(shè)計(jì)出高精度的感應(yīng)電機(jī)控制系統(tǒng)變得非常困難。 針對(duì)高精度感應(yīng)電機(jī)控制較困難的問題,本文分析了感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)建模方法及電機(jī)控制策略問題。在對(duì)感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了數(shù)學(xué)推導(dǎo)的基礎(chǔ)上,在Matlab/Simulink平臺(tái)上建立了感應(yīng)電機(jī)的電機(jī)模型,提出了一種感應(yīng)電機(jī)控制系統(tǒng)仿真建模的新方法。對(duì)常用的數(shù)字脈寬調(diào)制方法進(jìn)行了數(shù)學(xué)推導(dǎo)及仿真研究,并將模糊控制理論應(yīng)用于感應(yīng)電機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)中,改善了傳統(tǒng)PI控制器超調(diào)較大、響應(yīng)較慢、魯棒性差的缺點(diǎn)。仿真結(jié)果驗(yàn)證模糊PI控制方案的優(yōu)越性。 在感應(yīng)電機(jī)建模仿真的基礎(chǔ)上,根據(jù)高精度感應(yīng)電機(jī)控制器的需求及FPGA的特點(diǎn),本文提出感應(yīng)電機(jī)控制器的的設(shè)計(jì)方案。按照FPGA模塊化設(shè)計(jì)思想,將整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了合理的劃分,對(duì)SVPWM、Park變換、模糊PI控制器、反饋速度測量等重要模塊的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了深入的研究。并在一些模塊算法的設(shè)計(jì)上提出了自己的思路。各模塊在Modelsim平臺(tái)上完成功能仿真后并下載到Spartan-3E開發(fā)板上完成硬件驗(yàn)證。

    標(biāo)簽: FPGA 感應(yīng)電機(jī) 控制器

    上傳時(shí)間: 2013-04-24

    上傳用戶:tdyoung

  • 基于ARM感應(yīng)電機(jī)數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)

    感應(yīng)電機(jī)具有可靠性好、結(jié)構(gòu)簡單、耐腐蝕、效率好、結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格低廉和體積小等優(yōu)點(diǎn),成為工業(yè)伺服控制的主要傳動(dòng)裝置然而,感應(yīng)電機(jī)又是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng),磁鏈和轉(zhuǎn)矩的非線性耦合及參數(shù)時(shí)變,使得感應(yīng)電機(jī)的控制十分復(fù)雜,特別是在實(shí)際電機(jī)控制系統(tǒng)中,還需要考慮硬件和周圍環(huán)境等多種因素的干擾,致使實(shí)現(xiàn)高性能的感應(yīng)電機(jī)控制系統(tǒng)更加困難 本文研究感應(yīng)電機(jī)的高性能控制策略,綜述了感應(yīng)電機(jī)高性能控制策略的發(fā)展歷程和感應(yīng)電機(jī)模糊控制的發(fā)展現(xiàn)狀,分析了實(shí)際電機(jī)控制系統(tǒng)控制器選型中各個(gè)嵌入式微處理器的基本性能和優(yōu)缺點(diǎn)在給出三相坐標(biāo)系和二相坐標(biāo)系中的感應(yīng)電機(jī)數(shù)學(xué)模型之后,從理論上闡述了模糊控制和矢量控制的基本原理,針對(duì)傳統(tǒng)的PI控制器參數(shù)整定繁瑣,系統(tǒng)魯棒性差的缺點(diǎn),論文將模糊控制技術(shù)應(yīng)用于感應(yīng)電機(jī)的變頻調(diào)速,采用CRI推理法,設(shè)計(jì)了一種參數(shù)自整定模糊PI矢量控制器,利用Matlab對(duì)基于模糊PI控制的感應(yīng)電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真,并對(duì)采用兩種控制器實(shí)現(xiàn)的感應(yīng)電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行了比較、分析仿真結(jié)果表明模糊控制的控制性能優(yōu)于常規(guī)的PI調(diào)節(jié)器 論文對(duì)基于ARM的感應(yīng)電機(jī)數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究,闡述了采用LPC2214ARM微處理器構(gòu)成數(shù)字感應(yīng)電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的方法,給出了一種高性能感應(yīng)電機(jī)的數(shù)字實(shí)現(xiàn)方案,詳細(xì)介紹了系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的組成及軟件模塊的功能,并給出了主要算法的參考代碼,為實(shí)際電機(jī)控制器的選型和開發(fā)提供了一個(gè)新的思路

    標(biāo)簽: ARM 感應(yīng)電機(jī) 數(shù)字控制器

    上傳時(shí)間: 2013-08-03

    上傳用戶:sy_jiadeyi

  • 基于Matlab的模糊PID控制器的設(shè)計(jì)和仿真

    本文以誤差和誤差變化率為輸入,利用模糊推理的方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)PID參數(shù)的在線自動(dòng)整定,并且在MATLAB環(huán)境下對(duì)該控制器進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真。從仿真結(jié)果可以看出,參數(shù)自整定模糊PID控制器控制效果優(yōu)于

    標(biāo)簽: Matlab PID 模糊 控制器

    上傳時(shí)間: 2013-04-24

    上傳用戶:wanghui2438

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