針對現代中低壓電網電能質量的監測及諧波治理的需要,論文綜合運用嵌入式技術、現代信號處理技術、虛擬儀器技術設計了一種新型低功耗、集成化的電網參數監測儀。此系統實現了對三相電網相/線電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、電網頻率、功率因數以及三相電壓、電流的31次以內諧波的實時監測。 論文分析了基于微處理器的電力系統基本參數的測量原理;對被測信號的交流參量通過抽樣方法獲得,由多點的抽樣數據統計得到的結果可以減小隨機誤差的影響;基于DFT和FFT的諧波測量原理,將FFT應用于諧波分析獲得信號的頻域參數;針對諧波測量中的混疊誤差設計了二階抗混疊濾波器;分析了非同步采樣和對非時限信號的截斷造成的頻譜泄露和柵欄效應及其對諧波測量精度的影響。討論了常用的幾種窗函數對頻譜泄漏的抑制作用,在此基礎上選擇加海明窗對采樣信號進行處理;針對DDS具有高精度頻率合成的特點,將其應用到電網信號的采樣上,提高了采樣的同步性,使得測量精度滿足了系統的要求。上述方法需要大量快速的迭代運算,系統微處理器選用了32位ARM芯片LPC2132,提高了系統的數據處理能力和實時性。系統供電電源采用了開關電源、減小了體積,提高了效率;完成了下位機數據采集部分、二階抗混疊濾波器、測頻電路及通信模塊電路的設計;最后介紹了軟件設計部分,主要包含了數據采集的實現過程,FFT程序的設計,給出了各部分程序的流程圖;系統上位機軟件設計了電網數據處理程序,該軟件以LabWindows/CVI6.0為開發平臺,利用CVI豐富的庫函數,完成對數據的處理、顯示和記錄等工作,并采用雙線程運行模式,在數據采集和處理的同時完成了顯示、命令的發送和運行曲線等功能。 按上述方案設計的樣機經過三次電路制作與軟件調試,主要技術參數達到了設計要求,通過了實驗室測試,目前正在電力系統諧波治理系統中進行工業實驗。
上傳時間: 2013-04-24
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減搖鰭是船舶與海洋工程中的一種重要系統,目前已在多種船舶中廣泛應用。減搖鰭對于提高船舶耐波性,增加船舶使用壽命,改善設備與人員的工作條件,提高艦艇的戰斗力具有重要作用。減小船舶橫搖是目前船舶運動控制領域的重要課題之一。本文以船舶減搖鰭系統作為研究對象,重點講述了基于ARM處理器的減搖鰭控制器的設計與實現方案。 減搖鰭系統目前大多采用基于力矩對抗原理的PID控制器。控制器的性能對船舶自然橫搖周期和無因次橫搖衰減系數有著很大的依賴關系。由于船舶橫搖運動的復雜性、非線性、時變性和海況的不確定性,經典PID控制難以獲得滿意的控制效果。采用先進的控制策略是解決這一問題的有效方法。本論文將模糊控制與PID控制相結合,實現了無須精確的對象模型,只須將操作人員和專家長期實踐積累的經驗知識用控制規則模型化,然后用模糊推理在線辨識對象特征參數,便可對PID參數實現自整定。另外,浪級調節器做為減搖鰭控制器的一個重要組成部分,本論文也對其設計進行了研究,提出了一種基于海浪譜估計的浪級調節器的設計方法,彌補了傳統浪級調節器不能充分利用海浪信息的不足。 目前大多數的減搖鰭控制器使用單片機作為主處理器或者以工控機為基礎開發而來的,前者集成度不高,穩定性也不好,而后者成本較高。因此,本課題設計了一款新型的基于ARM處理器的減搖鰭控制器,解決了上述問題。該系統主要由硬件平臺和軟件平臺兩部分組成。硬件平臺主要包括基于飛利浦公司的LPC2214的控制器核心電路和輔助實現控制的驅動電路;軟件平臺主要是基于ARM的軟件,包括啟動代碼和應用程序。 研究結果表明:開發的嵌入式減搖鰭控制系統不僅具有集成度高、性價比高、性能優越、抗干擾能力強、穩定性好、實時性高等優點。同時更能夠適應減搖鰭控制系統智能化的發展趨勢,所以該減搖鰭控制器具有很好的使用價值及意義。
上傳時間: 2013-07-10
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汽車行駛記錄儀,俗稱汽車黑匣子,是對車輛行駛速度、時間、里程以及有關車輛行駛的其他狀態信息進行記錄、存儲并可通過接口實現數據輸出的數字式電子記錄裝置。汽車行駛記錄儀的使用,對遏止疲勞駕駛、車輛超速等交通違章、約束駕駛人員的不良駕駛行為、保障車輛行駛安全以及道路交通事故的分析鑒定具有重要的作用。本文在參考了國內外多種不同結構,不同領域的汽車行駛記錄儀的設計與研究的基礎上,將現今領先的GPRS通信技術與人機對話技術應用在傳統的汽車行駛記錄儀上,以達到能夠有效地記錄數據并與用戶實時互動等多項功能。 本記錄儀的設計是基于Samsung公司出產的ARM9 s3c2410的處理器,相應的操作系統是廣泛采用的Linux操作系統。本文在介紹并分析了國內外汽車行駛記錄儀的相關背景和現狀之后,提出了本課題需要完成的目標。接下來,論文闡述了記錄儀的整體系統結構,同時詳細介紹了系統各個模塊的硬件設計及其結構。接下來,在介紹了各個模塊結構的基礎上,詳細分析了通信模塊的設計,并將現今領先的GPRS技術應用于記錄儀的通信環節。在介紹了硬件模塊的各個方面之后,論文進入了軟件設計部分的闡述。在軟件部分中,本文先介紹了本系統的軟件流程。并在此流程的基礎上詳細說明了系統采用的Linux操作系統的配置,剪裁,移植等方面,同時也介紹了本系統所采用的Bootloader-vivi。在軟件設計的部分,論文還詳細研究了基于Linux操作系統的界面設計應用軟件平臺MiniGUI,并重點闡述了MiniGUI在PC上位機環境下的配置和編譯工作,以及在交叉編譯環境下的編譯工作等復雜的環節。最后,是通過串口線將系統與連接板相互交叉進行同步編譯,同步測試,并展示出最后的完成結果。 本論文在結束處對本課題已完成的部分進行了比較深入的總結,并將出現的問題進行了分析和小結。同時還對系統性能提出了進一步改善的可行性建議。關鍵詞:汽車行駛記錄儀,s3c2410,Linux,MiniGUI
上傳時間: 2013-04-24
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ARM微處理器和嵌入式Linux操作系統為核心的嵌入式技術,已在很多領域得到了越來越廣泛的應用。由于網絡在未來計算中將發揮非常重要的作用,因此連通性、網絡化正逐漸成為嵌入式設備的發展方向,嵌入式設備的網絡化已經成為網絡發展的必然趨勢。美國貝爾實驗室預測未來數年內所能想到的任何有用信息都是由嵌入式設備通過網絡供給信息的需求者。 本文設計和實現了基于ARM處理器的嵌入式系統硬件和軟件解決方案,將Linux移植到LH79520,并且實現了嵌入式系統的網絡通信功能。 本文采用NXP公司的LH79520微控制器作為處理器,采用高度集成的以太網芯片DM9000A作為網絡接口,并且擴展了LCD、UART接口。使用APEX作為系統的Bootloader,選擇Linux操作系統進行裁剪和移植,編寫了網絡芯片驅動程序,使得2.6.22版本內核在硬件上穩定運行;同時實現了嵌入式平臺和Linux系統之間的網絡的數據傳輸。對影響TCP網絡數據傳輸速率的因素進行了研究,通過對比和測試優化了ARM嵌入式系統的網絡傳輸性能。最后,在ARM平臺和Linux主機端分別實現了采用IPMSG協議的網絡傳輸應用程序。 通過測試表明,本文所設計的嵌入式系統在可用性及操作方便性方面都達到了預期的目標,使得ARM Linux移植更有效率而且降低成本,具有實際的應用價值。
上傳時間: 2013-07-14
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本論文圍繞大容量汽輪發電機的進相運行展開了研究工作。全文共分七章。第一章首先闡述了發電機進相運行的重要性和迫切性,對國內外相關方面的研究概況作了較為系統全面的綜述,并對本論文的研究內容作了簡單介紹。第二章給出了低頻三維渦流電磁場的復邊值問題,并介紹了復矢量場的一些理論基礎。然后分別利用伴隨算子和伴隨場函數(廣義相互作用原理)、最小作用原理和拉格朗日乘子法(廣義變分原理),建立了低頻三維渦流電磁場中非自伴算子問題的變分描述。上述三種方法所得的結果與Galerkin法的結果完全一致。第三章介紹了圓柱坐標系下基于拱形體單元的三維穩態溫度場有限元計算模型,并將變分法的結果與Galerkin法的結果進行了對比。第四章建立了汽輪發電機端部三維行波渦流電磁場的數學模型,在渦流控制方程中引入了罰函數項以使庫倫規范自動滿足,并應用廣義相互作用原理導出了對應的泛函變分及其有限元計算格式。然后對多臺大容量汽輪發電機端部的渦流電磁場進行了實例計算,并分析了罰函數項對數值解穩定性的影響以及影響端部電磁場的各種因素。第五章建立了大型汽輪發電機端部三維溫度場的有限元計算模型,并應用傳熱學理論研究了散熱系數、等效熱傳導系數等問題。然后求解了QFSS-300-2型汽輪發電機端部大壓圈上的三維溫度場分布,并與兩臺機組多種工況下的實測數據進行了對比。第六章介紹了二維穩態溫度場的邊值問題及其等價變分,導出了其有限元計算格式。然后求解了QFQS-200-2型汽輪發電機端部壓圈上的溫度分布,并與實測數據進行了對比。第七章首先定性研究了汽輪發電機從遲相運行到進相運行過程中不同區域上磁場強度的變化規律。然后介紹了發電機變參數數學模型,結合實測數據以及最小二乘回歸分析計算了發電機穩態運行時的相關電氣參數,并分析了發電機各物理量之間的相互關系。隨后分析了不同工況下發電機端部結構件上的渦流損耗及溫升的變化趨勢。最后,利用發電機變參數模型給出了發電機的飽和功角特性、靜穩極限以及運行極限圖。
上傳時間: 2013-07-10
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汽車電機經常在低溫(零下40℃)下工作。在低溫下,電機會產生兩個在常溫下所沒有的現象,即起動阻力矩過大和空載運行時尖嘯。起動阻力矩過大會導致電機起動困難;而低溫尖嘯會導致過大的噪聲和軸承的快速磨損。本論文對這兩個現象進行了研究。研究方法是將電機理論與轉子動力學和潤滑理論相結合,以轉子和它的磁場所構成的機電耦合系統為研究對象,以轉子/軸承支撐系統為研究重點,全面分析了低溫對這個系統的影響。研究結果表明:這兩個現象產生的本質是相同的,都是機電耦合系統在低溫下發生變化的結果。首先是低溫下電磁場發生變化,導致轉子所受的電磁力增加,使低溫下的齒槽定位轉矩變大,在電機不轉動時就表現為恒定阻力矩增大,在電機轉動時就表現為轉子振動的加劇。其次是轉子/軸承支撐系統在低溫下發生了變化,低溫下潤滑油粘度變大以及轉子/軸承之間的配合情況惡化,使得軸承
標簽: 汽車電機
上傳時間: 2013-04-24
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隨著計算機技術的飛速發展,嵌入式系統在人們的生產生活中發揮著越來越重要的作用。近年來,基于ARM處理器和μC/OS-II操作系統的嵌入式技術已經成為當前嵌入式領域的研究熱點之一。 論文主要研究基于ARM7處理器和μC/OS-II操作系統的嵌入式測控平臺架構,為測控系統開發提供一個方便功能擴展的軟硬件環境。在此基礎上,以加速度計為對象,利用嵌入式系統的豐富資源,完成對其內部溫度及加速度信號的采集實例。硬件設計分為核心系統設計和數據采集控制子系統設計兩部分。核心系統主要包括控制核心S3C44BOX模塊、存儲器模塊、調試接口模塊、液晶顯示模塊以及數控鍵盤模塊等。完成了母板的設計與驗證,并預留多種接口,增強了可擴展性。采集控制子系統作為數據采集及控制機構,主要由A/D轉換芯片完成和串行通信模塊,用來接收傳感器傳輸的數據,經ARM處理器分析處理后,通過串行通訊方式與下位機通信。由于有多個下位系統,平臺設計擴展了8路帶高速緩沖的異步串行通信模塊。最后,對各硬件模塊進行總體調試,并對調試結果進行了分析。 調試結果表明,該硬件平臺不僅響應速度快、成本低、可靠性好,而且具有良好的可移植性和可裁剪性,便于根據實際需求進行功能擴展和裁剪,達到了預期的設計目標。
上傳時間: 2013-07-26
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近年來,隨著世界上汽車保有量的快速增長,不可避免的帶來了交通擁擠、交通事故、廢氣的排放等問題。這些問題促使人們開始致力于研究智能交通系統(ITS),以此來保障交通安全,提高交通運輸效率,方便出行。 車載導航系統是智能交通系統ITS最后發布的環節,它集先進的全球衛星定位技術、地理信息技術、數據庫技術、多媒體技術、現代通信技術與嵌入式計算機系統于一體,實現車輛定位、車輛導航、實時信息發布等功能,為駕駛者提供便捷的服務,幫助駕駛者準確、安全、快速地到達目的地。隨著汽車工業的快速發展以及對智能化交通的需求加深,研究適合中國國情的車載導航系統,有著極其重要的意義。 本論文針對車載導航系統要求成本低、體積小、功耗低、性能可靠等問題,設計了基于S3C2440A芯片的嵌入式Linux車載導航系統,建立了相應的硬件平臺和軟件平臺,實現車載導航系統的定位查詢、最優路徑查詢等功能。論文的主要工作如下: (1)深入研究智能交通動態信息平臺的構架、作用,根據平臺需要車載導航系統實現的功能,以及系統所要滿足的價格低、體積小、功耗低、性能可靠等指標,提出了嵌入式車載導航系統的整體設計構架。選擇使用三星公司32位嵌入式微處理器S3C2440A來搭建系統硬件平臺,使用Linux操作系統來進行車載導航系統應用程序的開發。 (2)圍繞S3C2440A芯片的性能結構,構建了系統硬件平臺的整體框架。根據系統所需要的性能,對框架中的存儲模塊、GPS模塊、GPRS模塊以及外圍接口等進行了選型設計。 (3)建立Linux操作系統的開發環境,完成BootLoader移植,實現了在S3C2440A芯片上的移植,最后研究了車載導航系統的程序設計與開發。 (4)論文的創新點之一在于設計的車載導航系統是動態交通信息平臺中的發布環節,通過GPRS通信,它能夠提供實時動態交通信息,并能進行最優路徑查詢,最大限度地實現了交通信息資源的共享。 (5)另外的創新點在于充分考慮成本和性能的基礎上,選用了S3C2440A芯片來構建系統硬件平臺。它預留了多媒體接口、相機接口、音頻接口、網絡接口等可以豐富車載導航系統的功能。 本文所研發的嵌入式車載導航系統經實驗室調試,結果表明基本實現了設計要求。
上傳時間: 2013-04-24
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在永磁直流電機中,即使電樞繞組不通電,由于永磁體產生的磁場同電樞鐵芯的齒槽相互作用而產生轉矩,即齒槽定位力矩(CoggingTorque)。定位力矩使電機輸出轉矩波動,產生振動及噪聲。文中闡述了產生定位力矩的原理,綜述了包括德昌電機公司的技術在內的抑制定位力矩的方法和研究現狀。抑制定位力矩的方法,主要就是減小電樞旋轉過程中氣隙中磁場能量的變化。 文中以少槽永磁直流電機為例,通過有限元分析,以及DOE實驗驗證,對轉子沖片增加輔助凹槽、充磁方式和轉子沖片不同類型對定位力矩的影響進行了研究,深入分析了沖片輔助凹槽對抑制少槽永磁直流電機定位力矩的作用,結果表明,同一沖片上在對稱位置上排布輔助凹槽能取得很好的效果,而以沖片中心線對稱地加兩個輔助凹槽時,輔助凹槽角度不同作用不同。對不同沖片,適合的輔助凹槽角度也是不同的。文中找出了一個較成熟的抑制少槽永磁直流電機定位力矩的系統方法,給出了生產中實用的抑制方法,同時通過實驗給出了這些方法對電機性能的影響。 DOE方法能從不同因素中找出對定位力矩起主要作用的變異因素,并且尋找到各變異因素之間的影響作用,給出抑制定位力矩各變量的最佳組合,相比現時生產中的方法,該組合可將定位力矩降低70%。
上傳時間: 2013-07-10
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儀器儀表產品的總體發展趨勢是傳統的儀器儀表將仍然朝著高性能、高精度、高靈敏、高穩定、高可靠、高環保和長壽命的“六高一長”的方向發展;新型的儀器儀表與元器件將朝著微型化、集成化、電子化、數字化、多功能化、智能化、網絡化、計算機化的方向發展;其中占主導地位、起核心或關鍵的作用是微型化、智能化和網絡化。而我國儀器儀表在工業自動化儀表方面重點發展基本上是基于現場總線技術的主控系統裝置及智能化儀表和專用自動化儀表;閘門測控儀表一般的功能都是控制閘門開度、荷重,以及超限報警等基本功能。處理器核心也一般都是8/16位的單片機,8/16位單片機功能簡單難以滿足嵌入式設備的網絡、圖像傳輸等要求,而且對人際交互功能的支持也相對較弱。 本文正是針對現有閘門測控儀存在的功能單一、網絡功能差、接口標準不統一、不具備監控功能等問題,開發設計高性能新型智能儀表。以設計出一種智能型閘門測控儀表為研究出發點,在分析國內主流儀表廠家的儀表操作方式和儀表功能的基礎上,合理地進行軟硬件設計,為在同一硬件平臺下實現多種儀表的功能進行創新性和探索性研究。提出基于ARM的嵌入式閘門智能測控儀表的設計,構建基于ARM系統的硬件平臺和基于嵌入式Linux操作系統的軟件平臺。應用嵌入式系統技術設計開發全新的智能閘門測控儀主要功能包括:閘門開度和荷重自動檢測、實時性控制;過閘流量實時自動監測;閘門運行狀態診斷與故障報警;實時工況圖像處理;工業以太網現場總線接口與網絡傳輸等。
上傳時間: 2013-04-24
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