采用自動增益控制(AGC)技術實現(xiàn)的寬頻帶放大器在雷達系統(tǒng)及其他相關電子領域有著廣泛的應用。 本文詳細討論了基于FPGA和可編程增益放大器(PGA)實現(xiàn)的自動增益控制寬帶視頻放大器的設計及實現(xiàn)方法。首先給出了自動增益控制寬帶放大器取樣反饋、數(shù)字控制部分的多種實現(xiàn)方案，并根據實際應用情況及性能指標要求進行了方案論證。接著，分別介紹了模擬通道部分、數(shù)字取樣模塊、FPGA邏輯控制模塊及數(shù)模轉換模塊，包括它們的芯片選擇、實現(xiàn)方法和注意事項等。最后，對FPGA邏輯控制模塊進行了功能分解，并以XilinxISE和Modelsim為開發(fā)平臺完成了其子模塊的程序設計及相關階段的仿真。 本文實現(xiàn)的電路板可對帶寬達40M的信號進行平穩(wěn)的放大并輸出較平坦的信號波形。同時，該電路板具有自動增益及固定增益選擇能力。當選擇自動增益方式時，增益的改變通過增益同步脈沖觸發(fā)，觸發(fā)脈沖可由系統(tǒng)內部周期產生或外部提供。
上傳時間： 2013-06-05
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逆變控制器的發(fā)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(tǒng)，并從數(shù)模混合電路過渡到純數(shù)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(xiàn)技術的研究越來越受到關注，已成為逆變控制器發(fā)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(xiàn)技術，依次對專用芯片的系統(tǒng)功能劃分，硬件算法，全系統(tǒng)的硬件設計及優(yōu)化，流水線操作和并行化，芯片運行穩(wěn)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(xù)時間和離散時間的數(shù)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(huán)電壓外環(huán)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的設計過程，同時給出了仿真結果，仿真表明此系統(tǒng)具有很好的動、靜態(tài)性能，并且具有自動限流功能，提高了系統(tǒng)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(guī)格，完成了器件選型及相關的開發(fā)環(huán)境和工具的選取。然后系統(tǒng)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(fā)流程，以及Modelsim、SynplifyPro、QuartusII結合使用的開發(fā)流程。在此基礎上，進行了芯片系統(tǒng)功能劃分，針對：DDS標準正弦波發(fā)生器，電壓電流雙環(huán)控制算法單元，硬件PI算法單元，SPWM產生器，三角波發(fā)生器，死區(qū)控制器，數(shù)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(shù)字鎖相環(huán)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(tǒng)鎖相系統(tǒng)中的環(huán)路濾波，用相位累加器實現(xiàn)數(shù)控振蕩器（DCO）功能的高精度二階全數(shù)字鎖相環(huán)（DPLL）。分析了“流水線操作”等設計優(yōu)化問題，并針對逆變器控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)算法呈多層結構，且層與層之間還有數(shù)據流聯(lián)系，其執(zhí)行順序和數(shù)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(tǒng)的流水線優(yōu)化設計問題。本文最后對芯片運行穩(wěn)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(wěn)態(tài)”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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生物發(fā)酵作為現(xiàn)代生物技術工業(yè)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(fā)展前景和巨大的市場潛力。但由于生物發(fā)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(lián)度較大，采用傳統(tǒng)控制方法難以實現(xiàn)有效控制。 因此，本文根據生物發(fā)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(fā)酵過程，將智能控制技術融入到了生物發(fā)酵控制系統(tǒng)中，主要對發(fā)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(yōu)于傳統(tǒng)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(yōu)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(fā)展。鑒于此背景，本系統(tǒng)現(xiàn)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(tǒng)。同時采用了集散控制技術，實現(xiàn)一臺上位機可以同時與多臺下位機的數(shù)據通訊和遠程監(jiān)控，且下位機可以脫離上位計算機單獨對各種參數(shù)進行控制。 本文的工作重點主要包括：主要參數(shù)測量與控制、發(fā)酵過程系統(tǒng)的總體設計、嵌入式系統(tǒng)的設計。本發(fā)酵控制系統(tǒng)對發(fā)酵過程進行實時監(jiān)測、優(yōu)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(fā)酵過程中主要參數(shù)進行有效控制，具有重要的現(xiàn)實意義。
標簽： ARMLinux 生物發(fā)酵 智能控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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在工業(yè)過程中，許多對象具有滯后特性，由于純滯后的存在，使得系統(tǒng)的超調量變大，調節(jié)時間變長。因此滯后過程被公認為較難控制的對象，而且純滯后占整個動態(tài)過程的時間越長，難控的程度越大。所以大純滯后對象的控制一直是困擾自動控制和計算機應用領域的一大難題。而這類對象又廣泛存在于石油、化工、釀造、制藥、冶金等工業(yè)生產過程中。因此對該問題的研究具有重大的實際意義。 傳統(tǒng)的PID配合Smith預估補償器的控制方法，對模型誤差反映比較靈敏，當存在建模誤差或干擾時，控制效果并不能取得令人滿意的效果。近年來隨著模糊控制、神經網絡控制等智能控制研究的不斷深入，有些學者將它們與Smith預估控制、PID控制及預測控制等相結合，提出了針對不確定大滯后系統(tǒng)的新的控制方法。雖然有些控制方案效果不錯，但系統(tǒng)的復雜程度和調試難度也隨之增加。因此設計簡單、快速、可靠的控制器，仍是一個重大課題。 本文首先介紹了大滯后過程的控制特點，概述了常用的大滯后過程的控制方法及其優(yōu)缺點。接著概要地介紹了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點、發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及前景。并針對性地介紹了ARM控制器的概況以及它的應用領域。然后本文針對大滯后對象提出了自抗擾控制器與Smith預估補償器相結合的設計方案。通過仿真對比了本方案、PID配合Smith預估補償器及單一的自抗擾控制器的控制效果，表明自抗擾控制器與Smith預估補償器的結合有效地改善了大滯后對象的控制效果，增強了系統(tǒng)的魯棒性和抗干擾能力。為驗證該控制方案的實際控制效果，我們以PCT-II型過程控制實驗裝置中的具有大滯后特性的盤管內部的溫度為被控對象，以JX44BO開發(fā)板作為主要的控制平臺設計并完成大滯后控制實驗。所以接下來本文介紹了實現(xiàn)這個嵌入式溫度大滯后控制系統(tǒng)所涉及到的硬件平臺、系統(tǒng)框圖以及實驗內容。然后本文介紹了嵌入式控制平臺的控制界面以及各個主要功能的程序的實現(xiàn)，以及遠程客戶端程序在以太網通訊方面的程序實現(xiàn)和遠程客戶端程序的操作界面。最后本文給出了本次實驗的參數(shù)設置以及最終的實驗結果。實驗結果表明在實際應用中本文所提出的方案對于大滯后對象具有較好的控制效果。
標簽： ARM 控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-06-11
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該文著重研究了稀土永磁(REPM)無刷直流電動機(BLDCM)的高性能控制技術.在全面分析了稀土永磁無刷直流電動機的結構特點、工作原理、運行方式以及外部特性的基礎上,通過系統(tǒng)建模和數(shù)字仿真分析,分別針對航空低壓直流(LVDC)和高壓直流(HVDC)兩種電動機構用永磁無刷電動機,在小范圍轉速連續(xù)調節(jié)下的閉環(huán)穩(wěn)速控制技術進行了詳細理論研究,提出了利用轉子位置傳感器信號間接測量電機轉速進行電機轉速閉環(huán)穩(wěn)速控制的策略.同時就兩套無刷直流電動機控制器的硬件電路和軟件程序問題進行了重點工程設計,采用了高性能的AT89C2051和AT89C51單片機作為微處理器,用數(shù)字軟件技術對電機進行調速和轉速閉環(huán)控制,使電機在一定范圍內能夠進行精確調速和速度穩(wěn)定控制.通過優(yōu)化設計、軟硬件結合,實現(xiàn)了控制器小型化,提高了控制器可靠性,減小了體積與重量.永磁無刷直流電動機控制器樣機的測試結果表明:電機轉速可在要求范圍內連續(xù)調節(jié),在幾乎三倍的額定轉矩范圍內,電機轉速在設定值下可保持高于指標精度的穩(wěn)定工作,控制器之間通用性強、散熱可靠.
上傳時間： 2013-07-03
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該文研究了兩相逆變器-異步電動機系統(tǒng)的SVPWM控制技術,該系統(tǒng)可以廣泛應用于小功率、寬調速運行的場合.通過對電機基本方程進行Kron變換,建立了系統(tǒng)完整的數(shù)學模型.論文在分析國內外兩相逆變器異步電動機的SVPWM控制基礎上,提出四個電壓矢量八個工作空間的SVPWM控制技術,推導了控制參數(shù)和計算公式,提出了使電機具有圓形旋轉磁場的調制比優(yōu)化方案,給出了實施該方案的逆變器功率管的導通順序和逆變器的輸出電壓波形.編制了系統(tǒng)仿真程序,給出SVPWM控制,兩相逆變器-異步電動機系統(tǒng)樣機的電壓、電流、轉速、轉矩仿真波形曲.并與采用其他控制方式,進行仿真結果比較.論證了該文提出的SVPWM控制技術在兩相逆變器-異步電動機系統(tǒng)中明顯地減小了電流諧波、轉矩脈動.論文建立了基于DSP控制器的兩相逆變器-異步電動機系統(tǒng)試驗裝置系統(tǒng),系統(tǒng)由DSP控制器、控制電路、功率驅動電路、逆變器主電路、異步電動機等組成.完成了各工作區(qū)的SVPWM信號的生成,與理論實現(xiàn)一致.
上傳時間： 2013-07-27
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開關磁阻電機(SwitchedReluctanceMotor，SRM)具有結構簡單、工作可靠、效率高和成本較低等優(yōu)點，在很多領域都顯示出強大的競爭力，但是位置傳感器的存在不僅削弱了SRM結構簡單的優(yōu)勢，而且降低了系統(tǒng)高速運行的可靠性，增加了成本，探索實用的無位置傳感器檢測轉子位置的方案成為開關磁阻電機驅動系統(tǒng)(SwitchedReluctanceMotorDrive，SRD)研究的熱點。SRM高度非線性的電磁特性決定了在精確的數(shù)學模型基礎上實現(xiàn)無位置傳感器控制十分困難，而人工神經網絡的出現(xiàn)為解決這個問題提供了新的思路。徑向基函數(shù)(RadialBasisFunction，RBF)神經網絡是一種映射能力極強的前向型神經網絡，具有收斂速度快、全局逼近能力強等優(yōu)點。本文提出一種利用自適應RBF神經網絡對SRM進行控制的新方法，所采用的RBF神經網絡以電機繞組的相電流、磁鏈作為輸入，轉子位置作為輸出，通過離線和在線相結合的方法對網絡進行訓練，建立SRM電流、磁鏈與轉子位置之間的非線性映射，從而實現(xiàn)SRM的無位置傳感器控制。 常規(guī)的PID控制以其結構簡單、可靠性高、易于工程實現(xiàn)等優(yōu)點至今仍被廣泛采用。在系統(tǒng)模型參數(shù)變化不大的情況下，PID控制效果良好，但當被控對象具有高度非線性和不確定性時，僅靠PID調節(jié)效果不好。對于SRM，它的電磁關系高度非線性，固定參數(shù)的PID調節(jié)器無法得到很理想的控制性能指標。論文提出了一種基于RBF神經網絡在線辨識的SRM單神經元PID自適應控制新方法。該方法針對開關磁阻電機的非線性，利用具有自學習和自適應能力的單神經元來構成開關磁阻電機的單神經元自適應控制器，不但結構簡單，而且能適應環(huán)境變化，具有較強的魯棒性。同時構造了一個RBF網絡對系統(tǒng)進行在線辨識，建立其在線參考模型，由單神經元控制器完成控制器參數(shù)的自學習，從而實現(xiàn)控制器參數(shù)的在線調整，能取得更好的控制效果。 仿真及實驗結果表明，自適應RBF神經網絡能夠實現(xiàn)電機的準確換相，從而實現(xiàn)了電機的無位置傳感器控制；基于RBF神經網絡在線辨識的單神經元自適應控制能夠達到在線辨識在線控制的目的，控制精度高，動態(tài)特性好，具有較好的自適應性和魯棒性。
上傳時間： 2013-04-24
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永磁同步電機(PMSM)是一種性能優(yōu)越、應用前景廣闊的電機。永磁同步電機調速系統(tǒng)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(tǒng)。因其具有能耗低、可靠性高、控制精確等優(yōu)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(huán)運行時，系統(tǒng)不太穩(wěn)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(xiàn)失步現(xiàn)象，系統(tǒng)無法運行。PMSM控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行控制都是建立在閉環(huán)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(tǒng)中相當重要的一個環(huán)節(jié)。當前，在大多數(shù)調速驅動系統(tǒng)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(tǒng)的成本，降低了系統(tǒng)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(huán)控制。本文以無位置傳感器PMSM控制系統(tǒng)作為研究對象，介紹了永磁同步電機的結構及其數(shù)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(huán)控制策略進行了研究。鑒于數(shù)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(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，通過對整個控制系統(tǒng)的試驗調試，實現(xiàn)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(shù)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(tǒng)的仿真模型。系統(tǒng)采用αβ定子靜止坐標系下的數(shù)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(xiàn)電機的閉環(huán)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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本課題以AD 公司的ADMCF328 為控制核心，并以此為基礎，進行了數(shù)字化直接轉矩控制系統(tǒng)的研究。 首先，本課題用MATLAB/SUMULINK 對一般的直接轉矩控制進行了仿真， 然后又與基于模糊控制的直接轉矩仿真結果進行了比較。結果表明，加了模糊控制器的控制系統(tǒng)可以直接改善控制系統(tǒng)的質量。 然后，作者又提出了MRAS 的具體實現(xiàn)方法，此實現(xiàn)方法在SIMULINK 中進行了仿真。 最后，在實驗室中又真正實現(xiàn)了直接轉矩的異步機控制。
上傳時間： 2013-07-14
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無刷直流電機具有輸出轉矩大、調速性能好、運行可靠等一系列優(yōu)點，具有廣泛的應用前景，其傳統(tǒng)的理論分析及設計方法已經比較成熟。它的進一步推廣和應用，在很大程度上有賴于對其控制策略的研究。本文主要研究了無刷直流電機的速度控制問題。 無刷直流電機是一種多變量和非線性的控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的控制方法很難滿足對它的精確控制。近代模糊控制理論在無刷直流電機的控制中得到了廣泛的應用，提高了控制系統(tǒng)的性能。但是，在模糊控制器控制規(guī)則優(yōu)化和參數(shù)在線調整方面還存在著許多不足。針對這些問題，本文提出了一種使用遺傳算法優(yōu)化的模糊控制器，并且應用到無刷直流電機的控制中。系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制，內環(huán)采用電流負反饋對電機轉矩進行調節(jié)；外環(huán)應用模糊控制器進行速度控制，通過遺傳算法離線優(yōu)化模糊控制規(guī)則和在線調節(jié)模糊控制器的參數(shù)以提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。同時本文使用Matlab和電機仿真軟件VisSim對無刷直流電機的速度控制進行了軟件仿真。 數(shù)字信號處理器(DSP)是一種高速的信號處理芯片，近幾年在電機控制領域得到了廣泛的應用。本文以TI公司的TMS320LF2407控制器為基礎，介紹了DSP在無刷直流電機控制中常用的應用技術。同時為了降低系統(tǒng)開發(fā)設計的復雜性，提高控制系統(tǒng)的可靠性以及軟件開發(fā)的快速性，本文將嵌入式操作系統(tǒng)移植到DSP中，并在該操作平臺上開發(fā)出高效的控制算法。 實驗結果表明，通過遺傳算法優(yōu)化的模糊控制器對無刷直流電機模型的不確定性和負載變化具有較強的適應性和魯棒性，而且控制系統(tǒng)具有較好的動態(tài)性能。
上傳時間： 2013-06-12
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