近幾十年來，移動通信進(jìn)入了飛速發(fā)展時期，它與人們的日常生活息息相關(guān)，已經(jīng)成為了人們生活中的必需品，目前移動通信正處在由第二代向第三代過渡的階段。調(diào)制技術(shù)是移動通信中的一項關(guān)鍵技術(shù)，根據(jù)不同的無線信道的特點選擇合適的、高效的調(diào)制方式對移動通信系統(tǒng)的性能非常重要。軟件無線電技術(shù)的出現(xiàn)對于移動通信的發(fā)展起到了很大的推動作用，構(gòu)建一個通用的、標(biāo)準(zhǔn)的、模塊化的硬件平臺，把以前用硬件實現(xiàn)的無線電功能用軟件來實現(xiàn)，大大地提高了通信系統(tǒng)的靈活性。用軟件無線電技術(shù)實現(xiàn)的數(shù)字調(diào)制靈活性好，可以通過空中下載實現(xiàn)不同的調(diào)制方式，從而適應(yīng)不同的通信體制。 在閱讀了大量數(shù)字調(diào)制和軟件無線電的國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文深入研究了各種數(shù)字調(diào)制方式的原理以及優(yōu)缺點，設(shè)計了一個軟件無線電平臺以實現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)字調(diào)制。該平臺以TI公司的DSP芯片TMS320VC5416為核心部分進(jìn)行信號的處理用于實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制算法，在外圍電路上擴(kuò)展了ADC、DAC芯片分別構(gòu)成前向數(shù)據(jù)采集模塊和后向調(diào)制信號處理模塊，同時用CPLD來構(gòu)成邏輯控制模塊，主要實現(xiàn)地址分配、提供接口控制信號、輸入信息檢索功能、譯碼功能和分頻功能。在軟件設(shè)計方面，本設(shè)計分為整體邏輯控制和數(shù)字調(diào)制算法實現(xiàn)兩部分。在整體邏輯控制部分主要是針對CPID模塊進(jìn)行整體邏輯控制的設(shè)計，在數(shù)字調(diào)制算法部分主要是在DSP模塊實現(xiàn)ASK、FSK、QPSK等數(shù)字調(diào)制算法的設(shè)計。 本軟件無線電平臺具有處理速度快、實時操作性強(qiáng)、存儲大量數(shù)據(jù)等優(yōu)點。 關(guān)鍵字：軟件無線電；數(shù)字調(diào)制；DSP；CPLD
標(biāo)簽： DSP 軟件無線電 數(shù)字調(diào)制
上傳時間： 2013-04-24
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本文設(shè)計的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由上位機(jī)、PLC、變頻器、壓力變送器等組成。本系統(tǒng)包含三臺水泵電動機(jī)，采用通用變頻器來實現(xiàn)對三相水泵電動機(jī)組的軟啟動和變頻調(diào)速，運行切換采用“先開先停”的原則。壓力變送器檢測當(dāng)前水壓信號，送入PLC與設(shè)定值經(jīng)PID比較運算，從而控制變頻器的輸出電壓和頻率，進(jìn)而改變水泵電動機(jī)組的轉(zhuǎn)速來改變供水量，最終保持管網(wǎng)壓力恒定在設(shè)定值附近。把模糊控制算法引入到控制系統(tǒng)中，從而改善了系統(tǒng)的靜動態(tài)特性。 模糊控制是一種不依賴于被控過程數(shù)學(xué)模型的仿人思維的控制技術(shù)。它可以利用領(lǐng)域?qū)＜业牟僮鹘?jīng)驗或知識建立被控系統(tǒng)的模糊規(guī)則，有較好的知識表達(dá)能力。但傳統(tǒng)的模糊控制同PID算法一樣，均為“事后調(diào)節(jié)”，因而對大遲延對象的控制效果不是很理想。預(yù)測控制的核心是不僅注意過去及現(xiàn)在的目標(biāo)值，而且注意將來的目標(biāo)值，使受控量和目標(biāo)值的偏差盡可能地小，從而提高系統(tǒng)的控制性能。預(yù)測控制和模糊控制是各自獨立發(fā)展起來的兩類控制方法，在二者充分發(fā)展的基礎(chǔ)上，提出將預(yù)測的思想和模糊的思想結(jié)合起來，形成一種新的控制方法——模糊預(yù)測控制FPC。 本文將FPC技術(shù)應(yīng)用于供水系統(tǒng)，設(shè)計出自調(diào)整修正因子模糊PID控制器，克服了傳統(tǒng)PID控制設(shè)計中的參數(shù)調(diào)整困難的問題。模糊PID控制是在大誤差范圍內(nèi)采用模糊控制，以提高動態(tài)響應(yīng)速度；在小誤差范圍內(nèi)采用PID控制，引入積分控制作用以消除靜態(tài)誤差，提高控制精度。本設(shè)計通過變頻調(diào)速實現(xiàn)恒水壓控制，并針對系統(tǒng)的時滯特點采用Smith預(yù)估控制器進(jìn)行補(bǔ)償。利用Matlab對其模型進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果與傳統(tǒng)控制算法相比較，該算法具有魯棒性好，實現(xiàn)簡單，易于在線調(diào)整等優(yōu)點，系統(tǒng)響應(yīng)曲線沒有超調(diào)，系統(tǒng)的建立時間比較短，抗干擾能力強(qiáng)。 通過對上位機(jī)和PLC之間通信的分析和研究，完成了上、下位機(jī)的通信設(shè)置，給出了上位機(jī)監(jiān)控程序編寫方法，通過通信模塊實現(xiàn)了對供水系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及故障報警。 所開發(fā)的系統(tǒng)將FPC與PLC相結(jié)合，克服了傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)器的缺點，充分發(fā)揮了PLC控制靈活、編程方便、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點，提高了控制的精確度。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)能對異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速實現(xiàn)精確控制，實用性強(qiáng)，具有一定的推廣價值。
標(biāo)簽： PLC FPC 變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-19
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各類電力電子裝置應(yīng)運而生，這些產(chǎn)品在出廠前需要根據(jù)不同的需要進(jìn)行相應(yīng)的測試和校驗。傳統(tǒng)的負(fù)載測試存在著能耗大、靈活性差等諸多缺點，已經(jīng)越來越不能滿足各種測試場合的要求，特別是一些要求用動態(tài)變化的負(fù)載、非線性負(fù)載、具有負(fù)阻特性的負(fù)載以及有源負(fù)載等測試場合。因此針對這一問題，本文利用電力電子技術(shù)結(jié)合計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)等設(shè)計了一種通用的交流電子負(fù)載模擬裝置，以滿足各種測試場合的要求。 @@ 交流電子負(fù)載是一種可以模擬真實負(fù)載的電力電子裝置，它不但可以模擬傳統(tǒng)的線性負(fù)載，也可以模擬各種非線性負(fù)載、有源負(fù)載等其他形式的負(fù)載。目前國內(nèi)外對電子負(fù)載的研究還不成熟，有些是使交流電源按照一定的功率放電，但是輸出電流卻與真實負(fù)載測試下的電流有較大的差別；而有些雖然能夠準(zhǔn)確控制電源的放電電流取得和真實負(fù)載一樣的效果，但試驗電能完全被消耗掉，造成很大的浪費。本文研究的新型交流電子負(fù)載克服了以上電子負(fù)載方案的缺點，可以滿足各種試驗場合的測試需求，能夠在很大程度上減少能量浪費，豐富試驗樣式且節(jié)約試驗成本。 @@ 本文分析了能饋式交流電子負(fù)載的模擬原理，確定了采用中間直流環(huán)節(jié)的交-直-交主電路結(jié)構(gòu)，其一端接待測交流電源，另一端接低壓交流電網(wǎng)。前級負(fù)載模擬環(huán)節(jié)和后級能量回饋環(huán)節(jié)均采用可四象限運行的電壓型PWM（Pulse Width Modulation）變換器。負(fù)載模擬環(huán)節(jié)直接與待測電源連接，采用電流滯環(huán)瞬時值比較方式，使電源輸出的實際電流信號準(zhǔn)確、快速的跟蹤其指令電流信號值，使得電子負(fù)載對待測電源呈現(xiàn)設(shè)定的負(fù)載形式，完成電子負(fù)載的模擬功能；能量回饋環(huán)節(jié)與電網(wǎng)連接，通過控制輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻、同相位，實現(xiàn)試驗電能的單位功率因數(shù)回饋電網(wǎng)的目的，變換器的控制采用常規(guī)的雙閉環(huán)控制方式，電流內(nèi)環(huán)控制實際電流跟蹤指令值的變化，電壓外環(huán)通過控制輸出電流的大小使直流側(cè)母線電壓穩(wěn)定為設(shè)定指令值。 @@ 電子負(fù)載系統(tǒng)在負(fù)載模擬部分通過人機(jī)接口設(shè)定具體負(fù)載形式和負(fù)載屬性，為了更加準(zhǔn)確快速的得到電流指令信號值，文中采用更加直接的數(shù)值計算方 法，由數(shù)字信號處理器實時計算出該給定負(fù)載模式下的指令電流值。使用交流小信號分析法得到了系統(tǒng)的頻域方塊圖，并對主電路元件參數(shù)以及調(diào)節(jié)器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。針對大功率開關(guān)管開關(guān)頻率存在的限制，本文提出了幾種提高電流跟蹤精度的改進(jìn)方法，取得了良好的效果。整個系統(tǒng)在PSIM平臺上進(jìn)行了不同工作模式下的仿真，仿真結(jié)果表明方案切實可行。最后依據(jù)仿真方案設(shè)計基于TMS320F2812的控制系統(tǒng)和功率電路，使用PROTEL軟件進(jìn)行了原理圖的繪制。@@關(guān)鍵詞：電子負(fù)載；能量回饋；電壓型變換器；滯環(huán)PWM電流控制；雙閉環(huán)；PWM整流器
上傳時間： 2013-05-26
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電力電子系統(tǒng)的集成化是現(xiàn)今電力電子技術(shù)發(fā)展的趨勢，系統(tǒng)的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)是目前電力電子領(lǐng)域的重要研究方向。研究基于電力電子網(wǎng)絡(luò)的變流系統(tǒng)，對復(fù)雜電力電子裝置的系統(tǒng)級集成具有重要意義，是電力電子系統(tǒng)集成技術(shù)的基本組成部分。本文從變流系統(tǒng)的功率流和信息流雙重分布性的角度出發(fā)。對電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（Power Electronics System Network，PES—Net）的模型和變流系統(tǒng)的通信需求進(jìn)行分析，提出實時電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（Real—time power electronics system network，RT—PES—Net）；并對基于新網(wǎng)絡(luò)的分布式控制及管理方案和模塊化軟件方案等內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的研究，提出基于棧操作的實時軟件構(gòu)建方案。本文的研究將為變流系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)和軟件方案標(biāo)準(zhǔn)化提供參考和理論依據(jù)，為應(yīng)用系統(tǒng)的集成提供解決方案。 復(fù)雜中大功率變流系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)化分布式控制系統(tǒng)的應(yīng)用對象。首先，論文以復(fù)雜系統(tǒng)為研究對象，分析了應(yīng)用系統(tǒng)的功率流和信息流在空間結(jié)構(gòu)上的對偶關(guān)系和雙重分布的特性；在電力電子集成模塊（Power Electronics Building Blocks，PEBB）的基礎(chǔ)上，研究了變流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化分布式控制方案，并得出系統(tǒng)組構(gòu)的初步構(gòu)想，總結(jié)出適合復(fù)雜電力電子系統(tǒng)集成的標(biāo)準(zhǔn)化理論。 接著，論文對電力電子網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了研究。分析了現(xiàn)有各類總線網(wǎng)絡(luò)和目前用于電力電子應(yīng)用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，從結(jié)構(gòu)、速率和協(xié)議等各個方面將兩類網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了系統(tǒng)的對比。明確了電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的定義，分析并總結(jié)復(fù)雜電力電子實時系統(tǒng)所需網(wǎng)絡(luò)必需具備的條件。根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)背景，綜合控制結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)需求，提出了電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的模型。 為滿足變流系統(tǒng)的實時控制，論文對分布式控制結(jié)構(gòu)的通信需求進(jìn)行了研究。以網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Networked Control System，NCS）為背景，對變流器系統(tǒng)控制信息延時因素進(jìn)行了分析；通過對典型電力電予系統(tǒng)的分析，歸納和總結(jié)了系統(tǒng)的控制功能和控制內(nèi)容，對系統(tǒng)不同層次的控制任務(wù)進(jìn)行了響應(yīng)時間需求分析和網(wǎng)絡(luò)的分層配置；通過對仿真結(jié)果的分析，研究了應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)模塊控制信息延時對不同應(yīng)用系統(tǒng)的性能影響和對開關(guān)頻率的限制。根據(jù)變流系統(tǒng)對控制延時的接受程度，將電力電子復(fù)雜系統(tǒng)歸為兩大類：1）零延時系統(tǒng)；2）定延時系統(tǒng)。針對上述兩類系統(tǒng)，論文給出了電力電子網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的通道容量和應(yīng)用系統(tǒng)開關(guān)周期的計算方法。 論文對開放式、分布式的電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的硬件組成和同步方案進(jìn)行了研究，提出新的實時網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)級集成方案。根據(jù)主節(jié)點和從節(jié)點的控制任務(wù)需求，分別從功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度對開放式網(wǎng)絡(luò)的硬件構(gòu)成進(jìn)行研究；根據(jù)控制系統(tǒng)的接口需求分析，對節(jié)點的通用性設(shè)計進(jìn)行重點討論。針對網(wǎng)絡(luò)的同步問題，本文分析了簡單有效的解決方法，即基于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的同步補(bǔ)償方案；此外，論文提出基于實時高速電力電子系統(tǒng)同絡(luò)（RT-PES-Net）的同步方案，研究適合變流器實時控制的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的硬件配置。根據(jù)應(yīng)用控制和通信系統(tǒng)所需的各種操作，論文對實時網(wǎng)絡(luò)的管理進(jìn)行了討論，研究了信息幀管理和相應(yīng)的硬件設(shè)置，并對各種工作模式下所需的通信時間進(jìn)行了計算和比較。基于實時網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其管理方案，論文給出了組構(gòu)以PEBB為基礎(chǔ)的變流系統(tǒng)的方案。 論文對基于RT-PES-Net的模塊化軟件方案進(jìn)行了研究。首先，將控制軟件與功率硬件進(jìn)行解耦，使得軟件設(shè)計與硬件部分分離。在分析電力電子軟件特性的前提下，論文提出基于棧操作的模塊化軟件方案，增加子程序?qū)崟r構(gòu)件的內(nèi)聚性；對軟件模塊化的通用性進(jìn)行研究，分析模塊接口參數(shù)和變量的申明和配置，并研究參數(shù)的定標(biāo)，對構(gòu)件進(jìn)行分類；分析子程序?qū)崟r構(gòu)件在執(zhí)行速度上的優(yōu)點。論文對電力電子系統(tǒng)控制軟件（Powerr Electronics System Control Software，PES-CS）的組構(gòu)和集成進(jìn)行研究，簡化軟件主框架。 最后，論文分別對RT-PES-Net和模塊化軟件方案進(jìn)行了相應(yīng)的實驗研究和分析。論文對提出的實時電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（RT-PES-Net）進(jìn)行了通信實驗，將新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵ψ兞飨到y(tǒng)的延時影響與舊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的延時影響進(jìn)行比較，總結(jié)新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在控制實時性、提高開關(guān)頻率、網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性和管理靈活度等方面的優(yōu)勢。論文針對RT-PES-Net進(jìn)行應(yīng)用研究，驗證該網(wǎng)絡(luò)可解決網(wǎng)絡(luò)通信失步所造成的問題。論文對基于通用型實時構(gòu)件和棧操作的模塊化軟件方案進(jìn)行實驗驗證，為標(biāo)準(zhǔn)化軟件庫的建立和系統(tǒng)級集成提供參考方案。 網(wǎng)絡(luò)化的控制結(jié)構(gòu)研究是復(fù)雜電力電子系統(tǒng)級集成研究的關(guān)鍵。本課題針對復(fù)雜變流系統(tǒng)提出了實時電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（RT-PES-Net），并以該網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)對分布式控制結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)化管理方案和模塊化軟件方案展開一系列研究，為電力電子控制系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)化、開放式的網(wǎng)絡(luò)參考體系，并以此結(jié)構(gòu)來快速構(gòu)建終端復(fù)雜變流系統(tǒng)，為實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用系統(tǒng)組構(gòu)提供參考方案，有助于解決電力電子標(biāo)準(zhǔn)化推廣所面臨的難題。論文為應(yīng)用系統(tǒng)的即插即用和動態(tài)重構(gòu)提供了研究基礎(chǔ)，從而為最終實現(xiàn)復(fù)雜變流器的應(yīng)用系統(tǒng)級集成提供系統(tǒng)化的理論和方法依據(jù)。同時，論文的研究開拓了電力電子系統(tǒng)集成和標(biāo)準(zhǔn)化研究的一個新方向。
標(biāo)簽： 電力電子 網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-06-15
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隨著對電能應(yīng)用高效率的要求，基于電力電子技術(shù)的非線性負(fù)載等開關(guān)設(shè)備的應(yīng)用越來越普遍，這些開關(guān)設(shè)備造成的諧波成分對電網(wǎng)的污染也越來越嚴(yán)重。這些諧波會影響其它電氣設(shè)備的正常工作，危及電網(wǎng)安全。電力有源濾波器由于能對頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，得到了廣泛的研究。 本文是在課題組380V、260kVA純有源電力濾波器項目方案的論證階段，為提高大容量單臺純有源濾波器的效率和動、穩(wěn)態(tài)性能而做的分析、設(shè)計和仿真驗證工作。論文首先介紹了通過LCL濾波器與電網(wǎng)相連的并聯(lián)電力有源濾波器的主電路結(jié)構(gòu)，進(jìn)而分析了這種主電路結(jié)構(gòu)在大容量和低開關(guān)頻率場合對開關(guān)紋波衰減的優(yōu)勢。通過比較PI控制和狀態(tài)反饋控制，選取全狀態(tài)反饋來達(dá)到對系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。 將電網(wǎng)處理為擾動輸入，對LCL主電路在靜止abc坐標(biāo)系中進(jìn)行了建模，然后選取系統(tǒng)閉環(huán)期望極點設(shè)計了控制系統(tǒng)。為消除電網(wǎng)這個外部輸入對指令電流跟蹤的影響，引入了電壓前饋，并從理論上推導(dǎo)了前饋的具體關(guān)系式。之后引入了觀測器，并把對電網(wǎng)輸入的建模考慮進(jìn)了觀測器，消除了電網(wǎng)輸入對狀態(tài)估計和補(bǔ)償輸出造成的偏差。在電力有源濾波器實際安裝時，電網(wǎng)進(jìn)線和變壓器的電感是不確定的，其會加在LCL的網(wǎng)側(cè)電感上，從而使對系統(tǒng)基于狀態(tài)空間的建模產(chǎn)生偏差，因此文章研究了所設(shè)計的控制器對LCL網(wǎng)側(cè)電感變化的適應(yīng)性。為保證電力有源濾波器的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)，對狀態(tài)反饋后的系統(tǒng)設(shè)計了重復(fù)控制器。 最后，基于設(shè)計的控制器在MATLAB/Simulink環(huán)境下建立了對1MW不控整流負(fù)載進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾娏τ性礊V波器系統(tǒng)模型，進(jìn)行了仿真；并對動靜態(tài)性能進(jìn)行了分析，驗證了設(shè)計和理論分析的正確性。
上傳時間： 2013-06-20
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工業(yè)生產(chǎn)過程中，時滯對象普遍存在，同時也是較難控制的，尤其是大時滯對象的控制一直都是一個難題。而很多溫度控制系統(tǒng)都是屬于大時滯系統(tǒng)，常見的智能溫度控制器雖然在溫度控制的實際應(yīng)用中表現(xiàn)了比較理想的控制效果，但它仍然屬于將參數(shù)整定與系統(tǒng)控制分開處理的離線整定方法，如果工況發(fā)生變化就必須重新調(diào)整參數(shù)。針對這一問題，為了實現(xiàn)時滯系統(tǒng)參數(shù)自整定的控制，本文將神經(jīng)網(wǎng)路控制、模糊控制和PID控制結(jié)合起來，設(shè)計了基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應(yīng)PID控制器。 首先，本論文分析了時滯系統(tǒng)的特點，討論了幾種時滯系統(tǒng)較為成熟的常規(guī)控制算法：微分先行控制算法、史密斯預(yù)估控制算法、大林控制算法，并深入研究了它們的控制性能；并且通過仿真對這三種控制方法在溫控系統(tǒng)中的控制性能進(jìn)行了比較。 其次，在分析PID參數(shù)自整定傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種改進(jìn)方法，并設(shè)計了相應(yīng)的控制器。該控制器綜合了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和PID控制各自的長處，既具備了模糊控制簡單有效的控制作用以及較強(qiáng)的邏輯推理功能，也具備了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的能力，同時也具備了傳統(tǒng)PID控制的廣泛適應(yīng)性。該方法不需要離線整定參數(shù)，實現(xiàn)了在線自整定參數(shù)。仿真實驗表明了該控制器對模型和環(huán)境都具有較好的適應(yīng)能力和較強(qiáng)的魯棒性。 最后將基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應(yīng)PID控制器應(yīng)用于貝加萊PID溫控裝置，能夠出色地實現(xiàn)參數(shù)的在線自整定。理論分析、系統(tǒng)仿真、實驗結(jié)果都證實了這種控制策略能有效地減少系統(tǒng)超調(diào)量，并減少了調(diào)節(jié)時間，提高了系統(tǒng)的實時性和控制精度。
標(biāo)簽： 時滯系統(tǒng) 參數(shù) 自整定控制
上傳時間： 2013-07-05
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藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)是近年來國外先進(jìn)國家研究發(fā)展最快的短程無線通信技術(shù)之一，能夠廣泛地應(yīng)用于工業(yè)短距離無線控制裝置、近距離移動無線控制設(shè)備、機(jī)器人控制、辦公自動化及多媒體娛樂設(shè)備等局部范圍內(nèi)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)念I(lǐng)域中。在我國,由于對藍(lán)牙技術(shù)的研究還處于研究開發(fā)的初級階段, 還沒有形成藍(lán)牙數(shù)據(jù)短距離無線通信的一套開放性應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。 在無線音頻傳輸領(lǐng)域內(nèi)，傳統(tǒng)的基于模擬調(diào)制方式的無線音頻傳輸由于抗干擾能力較差，傳輸?shù)囊纛l質(zhì)量會受到較大的影響，而國內(nèi)市場上的藍(lán)牙音頻產(chǎn)品僅支持單聲道語音傳輸。所以，對基于藍(lán)牙技術(shù)的高品質(zhì)多通道音頻傳輸技術(shù)的研究將具有一定的技術(shù)創(chuàng)新性，在無線音頻傳輸領(lǐng)域也具有較為廣闊的市場前景。 本文以嵌入式藍(lán)牙技術(shù)與音頻信號傳輸系統(tǒng)為研究開發(fā)課題，參考國外藍(lán)牙技術(shù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),利用功能模塊單元與嵌入式技術(shù),目標(biāo)是研制一種基于嵌入式開發(fā)應(yīng)用的高品質(zhì)雙聲道藍(lán)牙無線音頻傳輸系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過對雙聲道線性模擬音源的數(shù)字化MP3編解碼處理，結(jié)合基于嵌入式應(yīng)用的簡化后的HCI層藍(lán)牙應(yīng)用協(xié)議，實現(xiàn)了藍(lán)牙信道帶寬內(nèi)的高品質(zhì)雙聲道音頻信號點對點的傳輸。 在硬件設(shè)計上，系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計思想。發(fā)送端和接收端由音頻處理模塊、控制傳輸模塊和無線模塊三部分構(gòu)成。其中，音頻處理模塊以MAS3587音頻處理芯片為核心，負(fù)責(zé)音頻信號的AD采樣、MP3壓縮和解壓縮以及DA還原等工作；控制傳輸模塊以MSP430F169為核心，負(fù)責(zé)MP3數(shù)據(jù)幀的高速傳輸以及藍(lán)牙接口協(xié)議控制；無線模塊采用藍(lán)牙單芯片解決方案（集成藍(lán)牙射頻、基帶和鏈路管理等），負(fù)責(zé)MP3數(shù)據(jù)幀的射頻發(fā)送和接收。模塊與模塊之間采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口方式連接。音頻處理模塊和控制傳輸模塊之間采用DMA方式的通用并口（PIO）；控制傳輸模塊與藍(lán)牙模塊之間采用DMA方式的通用異步串口（UART）。 在軟件設(shè)計上，系統(tǒng)主要由藍(lán)牙協(xié)議解釋、傳輸控制和芯片驅(qū)動三部分構(gòu)成。在藍(lán)牙協(xié)議解釋上，系統(tǒng)采用了基于HCI層的ACL數(shù)據(jù)包透明傳輸方式；在傳輸控制上，采用了基于通用并口（PIO）和異步串口（UART）的DMA方式高效率批量數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)；芯片驅(qū)動主要指對MAS3587的基本配置。 對目標(biāo)系統(tǒng)的測試實驗采用了目前流行的音頻測試虛擬儀器軟件Adobe Audition 1.5。實驗項目包括掃頻測試、音樂測試、聽覺測試、距離測試以及抗干擾測試等。實驗結(jié)果表明，輸入音源在經(jīng)過MP3編碼、發(fā)射、接收及MP3解碼后，音頻質(zhì)量基本上沒受影響，實際雙聲道音質(zhì)接近于CD音質(zhì)，而無線傳輸?shù)目煽啃赃h(yuǎn)高于模擬無線音頻傳輸，幾乎沒有斷音與錯音，充分體現(xiàn)了嵌入式藍(lán)牙無線技術(shù)的優(yōu)勢。
標(biāo)簽： 嵌入式 傳輸 藍(lán)牙技術(shù)
上傳時間： 2013-05-27
上傳用戶：稀世之寶039
十多年來，隨著信息技術(shù)、電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)獲得了空前的應(yīng)用和發(fā)展。隨著嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)功能復(fù)雜度的提高、對軟件產(chǎn)品的非功能約束的特別關(guān)注以及由于市場的激烈競爭導(dǎo)致嵌入式軟件推出周期的縮短，都使得嵌入式軟件開發(fā)人員面臨著嚴(yán)峻的危機(jī)和挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法已經(jīng)顯得力不從心，于是嵌入式軟件開發(fā)人員在軟件開發(fā)中引入了目前較為流行的“面向?qū)ο蠓椒?OO)”，．但是目前對該方法的應(yīng)用還只是停留在傳統(tǒng)的以編程為中心的嵌入式軟件開發(fā)方法上，不能很好地保證軟件復(fù)用和代碼的重用，因此難以滿足市場對嵌入式軟件開發(fā)效率和開發(fā)質(zhì)量的要求。 本課題的研究內(nèi)容是應(yīng)用面向?qū)ο蠓椒ǖ目蚣芗夹g(shù)，對嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的專有結(jié)構(gòu)組件進(jìn)行封裝，創(chuàng)新性地提出了面向嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的通用實時框架ARTIC(Abstract real-time contrO1)。ARTIC框架除了具有框架的共有優(yōu)點一最大限度實現(xiàn)軟件重用外，最突出的是具備以下兩個特點： 1、功能和非功能的分離 在應(yīng)用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)時，傳統(tǒng)的嵌入式軟件開發(fā)方法關(guān)注的重點是軟件結(jié)構(gòu)和功能分解，、忽略了嵌入式環(huán)境下特殊的非功能性要求。為了在實現(xiàn)系統(tǒng)功能需求的同時，保證軟件系統(tǒng)的非功能性需求的實現(xiàn)，ARTIC框架引入了面向方面的思想，、把系統(tǒng)的非功能性需求從功能模塊中分離出來，為它們單獨設(shè)計組件。開發(fā)人員在應(yīng)用該框架進(jìn)行嵌入式軟件設(shè)計時，只需要關(guān)注功能需求的實現(xiàn)，對于實時性、調(diào)度等非功能需求的實現(xiàn)可以通過調(diào)用ARTIC提供的時間管理模型和任務(wù)調(diào)度模型直接實現(xiàn)。 2、基于狀態(tài)機(jī)的主動對象設(shè)計模式 根據(jù)嵌入式系統(tǒng)通常由多個控制線程組成的特點，應(yīng)用基于狀態(tài)機(jī)的主動對象設(shè)計模式，把嵌入式軟件系統(tǒng)構(gòu)建成多個主動對象的緝合。相對于傳統(tǒng)的面向?qū)ο蠓椒ǎ疚奶岢龅闹鲃訉ο蟮淖畲筇攸c在于：它提供對事件隊列、控制線程和表示主動對象動態(tài)行為狀態(tài)機(jī)等的封裝，并且該模式可以直接支持嵌入式系統(tǒng)的并行性。 ARTIC框架的應(yīng)用能夠幫助嵌入式軟件的開發(fā)人員快速地開發(fā)出高質(zhì)量的嵌入式軟件，除此之外，因為它包含了一個微小的實時操作系統(tǒng)(RTOS) 報包裝，在某些場合可以作為一個簡易的RTOS使用。為了驗證ARTIC的性能，本文將該框架應(yīng)用于硬幣搬送實時控制系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計，從該系統(tǒng)的應(yīng)用中充分體現(xiàn)了ARTIC框架的優(yōu)點。
標(biāo)簽： 嵌入式系統(tǒng) 軟件開發(fā)
上傳時間： 2013-06-21
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任意波形發(fā)生器已成為現(xiàn)代測試領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的通用儀器之一，代表了信號源的發(fā)展方向。直接數(shù)字頻率合成(DDS)是二十世紀(jì)七十年代初提出的一種全數(shù)字的頻率合成技術(shù)，其查表合成波形的方法可以滿足產(chǎn)生任意波形的要求。由于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)具有高集成度、高速度、可實現(xiàn)大容量存儲器功能的特性，能有效地實現(xiàn)DDS技術(shù)，極大的提高函數(shù)發(fā)生器的性能，降低生產(chǎn)成本。 本文首先介紹了函數(shù)波形發(fā)生器的研究背景和DDS的理論。然后詳盡地敘述了用FPGA完成DDS模塊的設(shè)計過程，接著分析了整個設(shè)計中應(yīng)處理的問題，根據(jù)設(shè)計原理就功能上進(jìn)行了劃分，將整個儀器功能劃分為控制模塊、外圍硬件、FPGA器件三個部分來實現(xiàn)。最后就這三個部分分別詳細(xì)地進(jìn)行了闡述。 在實現(xiàn)過程中，本設(shè)計選用了Altera公司的EP2C35F672C6芯片作為產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)的主芯片，充分利用了該芯片的超大集成性和快速性。在控制芯片上選用了三星公司的上S3C2440作為控制芯片。本設(shè)計中，F(xiàn)PGA芯片的設(shè)計和與控制芯片的接口設(shè)計是一個難點，本文利用Altera的設(shè)計工具QuartusⅡ并結(jié)合Verilog—HDL語言，采用硬件編程的方法很好地解決了這一問題。論文最后給出了系統(tǒng)的測量結(jié)果，并對誤差進(jìn)行了一定分析，結(jié)果表明，可輸出步進(jìn)為0.01Hz，頻率范圍0.01Hz～20MHz的正弦波、三角波、鋸齒波、方波，或0.01Hz～20KHz的任意波。通過實驗結(jié)果表明，本設(shè)計達(dá)到了預(yù)定的要求，并證明了采用軟硬件結(jié)合，利用FPGA技術(shù)實現(xiàn)任意波形發(fā)生器的方法是可行的。
標(biāo)簽： FPGA 函數(shù)信號發(fā)生器
上傳時間： 2013-08-03
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隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，人們對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的速度、精度、易操作性以及實時性的要求也在不斷地提高。通用串行總線USB作為一種新型的微機(jī)總線接口規(guī)范，以其使用方便、易于擴(kuò)展、速度快等優(yōu)點而被廣泛地應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。現(xiàn)場可編程門陣列最大的特點是結(jié)構(gòu)靈活，開發(fā)周期較短，適合于實時信號處理，已被廣泛應(yīng)用于通信、數(shù)據(jù)采集、圖像處理等諸多領(lǐng)域。 @@ 本文充分利用USB和FPGA的上述優(yōu)點，設(shè)計了一種基于USB2.0技術(shù)和FPGA技術(shù)相結(jié)合的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 @@ 首先，對數(shù)據(jù)采集基本理論及系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了簡單地介紹。 @@ 其次，對以ADC轉(zhuǎn)換器(TLC5510)、FPGA芯片(EP1C6Q240C8)為控制器和USB接口芯片(CY7C68013A-56，簡稱FX2)為主的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了硬件設(shè)計和分析，并在此設(shè)計的基礎(chǔ)上給出相應(yīng)的原理圖、PCB。硬件設(shè)計主要包括FPGA與ADC和FX2之間的接口電路設(shè)計以及硬件邏輯設(shè)計。 @@ 再次，根據(jù)系統(tǒng)需求，對系統(tǒng)軟件部分進(jìn)行了設(shè)計，分三部分：一是為滿足FX2在USB上的最大傳輸速率而編寫的固件程序；二是在PC機(jī)中的WindowsXP系統(tǒng)下利用GPD編寫USB設(shè)備驅(qū)動程序；三是充分了解FX2的主要功能特點，并編寫出應(yīng)用程序。 @@ 最后，對系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行了調(diào)試，給出了調(diào)試結(jié)果和分析，對出現(xiàn)的問題給出了解決方案。結(jié)果表明，系統(tǒng)符合設(shè)計要求。 @@關(guān)鍵詞：USB2.0；FPGA；SOPC；數(shù)據(jù)采集；固件；
上傳時間： 2013-06-21
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