雙足機器人是一個多自由度、多變量、非線性的復雜動力學系統。其控制平臺的研究往往涉及嵌入式技術、傳感器技術、步態規劃、路徑導航、人工智能、自動化控制等多種理論與技術，體現了信息科學和人工智能技術的最新成果，應用領域廣大，具有重要的研究價值。其中，雙足機器人導航控制系統是雙足機器人控制平臺研究中的重點和難點，將在自動駕駛、未知區域的探索、危險環境作業、核電站的維護等領域中發揮極大的作用。 本文以雙足機器人導航控制系統的設計為研究背景，結合嵌入式系統開發的關鍵技術，主要論述了兩個核心內容：一是雙足機器人導航決策系統的設計。該系統是基于一種新式的ARM&DSP主從控制模式下的設計。該設計借助內外傳感器系統的反饋，通過對多傳感器信息的融合與處理，在導航決策算法的作用下，實現雙足機器人在未知環境下平滑的自主導航。二是為增強雙足機器人導航的人機交互性和控制系統對突發事件的處理能力，在基于MiniGUI的系統平臺上設計了雙足機器人的導航控制系統界面。論文的主要內容包括： 首先，設計了雙足機器人的本體模型，并對雙足機器人的步態規劃做了理論研究，為步態控制獲得理論上的支持。 然后，就雙足機器人導航控制平臺的搭建做了詳細的介紹，并著重對主從控制器間通訊的CAN接口做了詳細的設計。 接著，從兩個層面設計了導航決策系統，一是根據內部傳感器得到的關節信息，比對決策層中的步態規劃算法，對關節的運動進行實時的補償和調整，實現各關節動作的協調，得到標準的步態，保證每一步的穩定和準確。二是對外部傳感器獲得的外界環境信息進行處理，構建出供決策層使用的外部環境模型，之后在基于模糊神經網絡的導航算法的指引下，實現雙足機器人對外界環境做出合理、平滑的響應。 最后，介紹了導航控制界面的設計與實現。重點介紹了MiniGUI開發平臺的搭建、基于MiniGUI的界面程序的設計以及程序在開發板上的移植，實現了控制界面在雙足機器人導航上的應用。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著通信、網絡等技術的不斷發展，對車內（機內）通話系統提出了更高的要求。本文以軍用車內通話系統為主要應用背景，實現對現有車內通話系統的升級和改造，主要涉及系統結構、軟件流程、相關接口及通信協議等內容。 早期模擬車內通話系統已經不能滿足數字化建設的需要。現役的數字式車內通話系統普遍功能單一，不具備數據傳輸等功能。而且系統組成單體設備種類多、接口不統一、兼容性差，較難實現通用化設計。 本文提出一種基于ARM+DSP架構的多功能車內通話系統。主要由多個語音終端、一個主控盒以及頭戴通信帽等硬件組成，最大可支持車內16個乘員之間通話，具有群呼、組呼、選呼、強呼、數據傳輸等功能，系統內乘員還可以通過主控盒與車外網絡的用戶進行通話或通信。 論文共分七章，主要內容包括：（1）車內通話系統的國內外發展現狀和趨勢；（2）語音終端系統設計，包括軟硬件實現、通信協議等；（3）語音終端設計中幾個關鍵技術的分析和研究。 本文設計的語音終端話音質量高，擴展功能強大，成本相對低廉，除適合在軍用通信領域外，在商用領域也具有良好的市場前景。
上傳時間： 2013-05-17
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隨著現代工業的發展，人機接口在工業生產以及社會生活中發揮著越來越重要的作用，同時，人機接口的各項技術問題也日益凸現出來，越來越受到世界各國的關注。 本課題就基于便攜式儀表人機接口的設計開展研究。設計的關鍵步驟包括：人機接口的軟硬件設計、實驗系統的搭建以及在一條天然氣管道上進行管道檢測實驗，驗證人機接口的實用性。 論文中介紹了人機接口技術的發展過程與現狀、人機接口系統的軟硬件詳細設計。人機接口硬件包括：ARM處理器控制核心、通信接口電路、LCD顯示接口電路、USB接口儲存電路；軟件包括人機接口的底層軟件與應用軟件。在實驗過程中，首先獲取一段有裂紋的天然氣管道，接著使用自行設計的采樣模塊檢測磁場信號，通過串口將數據發送到人機接口平臺，人機接口平臺使用嵌入式Linux作為操作系統，使用Qt程序在LCD上顯示實時曲線。而后人機接口將數據存儲在閃盤中，同時使用一系列算法程序對數據進行處理，最后利用檢測到的漏磁場法向分量HP（Y）的具有顯著特征的最大梯度值的位置來判斷裂紋的位置，再與實際的裂紋位置對比，得出可行性結論。經過大量的實驗，該系統可以很好的實現檢測目的，驗證了人機接口的實用性。
上傳時間： 2013-06-28
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在測井過程中，由于測井深度直接影響到其它測井信息的準確性，所以精確的測井深度變得越來越重要。本文針對現有絞車系統的不足(CPU為單片機決定其精度不高、缺少完善的深度校正系統等)，首次將DSP與FPGA應用到測井絞車系統中，充分利用FPGA硬件資源豐富、速度快及DSP軟件設計靈活的特點，使系統硬件、軟件結構更加合理，功能得到增強，性價比進一步提高，從而優化了整個系統，為今后絞車設計提供了新的方法和途徑。 本文相對其它絞車系統的設計，主要特點有：設計了比較完善的深度校正模塊(深度脈沖校正、根據磁記號與磁定位信號的校正、由張力等原因引起的電纜形變的校正)。將打標和測量一體化。設計了方便的通信接口(校正后的深度脈沖及DSP通過RS232與主測井儀的通信)。使用DSP作為CPU并且配合FPGA作預處理從而提高了測量深度的準確性。電路采用了可編程邏輯器件，提高了電路工作的可靠性，減小了電路板面積。另外，本文在研究電纜絞車系統的同時，對測井的地面信號處理也進行了初步的研究，主要是對趨膚效應的校正做了初步的研究。 本文所完成的是一個完整的測量與打標系統，通過室內與現場實驗，得出該系統具有高精度、高智能化等優點。最后，本文對該系統的發展方向作了展望。
上傳時間： 2013-05-18
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本文簡單介紹了脈沖式激光測距原理、相位式激光測距的原理及相位測量技術。根據課題的要求，給出了電路系統設計方案，選擇了合適測相系統電路參數，分析了調制波的噪聲對系統的影響，計算出能滿足系統精度要求的最低信噪比，對偶然誤差、信號變化幅度大小、零點漂移和電路的相位延遲等原因引起的測量誤差，提出了具體的解決措施，這些措施提高了數字檢相電路的測相精度和穩定性。 根據電路系統設計方案，著重對混頻電路、整形電路和自動數字檢相電路進行了較為深入的分析與討論，其中自動數字檢相電路采用大規模可編程邏輯器件FPGA實現。 文中述敘了利用FPGA實現自動數字檢相的原理及方法步驟，分析了FPGA實現鑒相功能的可靠性。根據設計要求，選擇合適的FPGA邏輯器件和配置器件，使用QuartusⅡ軟件開發可編程邏輯器件及VHDL編程，給出了用QuartusⅡ軟件進行數字檢相測量的系統仿真結果和混頻電路、比較電路、數字檢相電路的實驗結果，對在沒有零角度位置標志信號和沒有允許計數標志信號條件下的實驗結果的精度進行了分析。根據誤差結果分析，提出了下一步研究改進的措施和思路。
上傳時間： 2013-07-25
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臭氧（O3）作為一種無污染的強氧化劑，已在醫學、衛生、食品、飼養業、養殖業、化工生產、大氣凈化、污水處理和飲用水殺菌消毒等行業廣泛應用，取得了顯著效果，其應用規模也越來越大。在使用中，如果臭氧濃度過高會加大設備造價同時對人體有危害，臭氧濃度太小又難以收到滿意效果。因此在很多場合必須嚴格控制臭氧的濃度，以便達到既能殺菌消毒，又不危害人體健康的目的。目前，臭氧檢測的方法分為兩類，一類是采樣后實驗室分析，首先進行環境空氣的樣品采集，然后拿到實驗室利用化學方法進行分析；一類是自動監測儀器法，利用臭氧自動監測儀進行環境空氣中臭氧濃度的測定。然而在對臭氧消毒后空氣中臭氧濃度檢測的過程中，以上兩種方法具有檢測周期長、操作步驟復雜、設備體積大、不便于攜帶等缺點。因此設計一種檢測方法簡單、體積小、重量輕、低功耗、智能化程度高的便攜式臭氧濃度檢測儀具有一定的現實意義。 在硬件設計上，首先，為了完成臭氧濃度信號的提取，對臭氧傳感器進行了精心的選擇；其次，為了保證傳感器穩定可靠的工作，重點設計了恒電位儀電路，同時為了滿足后續A/D檢測精度的要求，對檢測到的電壓信號進行了調理；最后，為了實現系統的基本功能，以ARM微處理器LPC2210為核心搭建了系統的硬件平臺。 在軟件設計上，為了提高系統的智能化程度，引入了μC/OS-Ⅱ操作系統。同時為了減少系統功耗盡量縮短CPU的運行時間。當儀器無人操作一段時間后，系統會自動關閉一部分外圍器件并且使微處理器處于掉電狀態以減少功耗。 在操作的可靠性方面，設計了一鍵開機功能；同時為了延長電池的使用壽命，設計了電源智能管理模塊。
上傳時間： 2013-05-21
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超聲波電機(Ultrasonic motors，簡稱USM)是一種全新原理的直接驅動電機，它利用壓電陶瓷逆壓電效應激發的超聲振動作為驅動力，通過定轉子間的摩擦力來驅動轉子運動。與傳統的電磁電機相比，它具有低速大轉矩、無電磁干擾、動作響應快、運行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性，在非連續運動領域、精密控制領域比傳統的電磁電機性能優越得多。超聲波電機在工業控制系統、汽車專用電器、精密儀器儀表、辦公自動化設備、智能機器人等領域有廣闊的應用前景，近年來倍受科技界和工業界的重視，成為當前機電控制領域的一個研究熱點。 本文主要以行波型超聲波電機的驅動控制技術為研究對象，引入嵌入式系統理念，設計并制作了超聲波電機的驅動控制系統，并對超聲波電機的速度與定位控制做了深入的研究。本文主要研究內容及成果如下： 介紹了超聲波電機的工作原理、特點及其應用前景，總結了國內外超聲波電機驅動控制技術的發展歷史和研究現狀，以及今后我國超聲波電機驅動控制技術的發展方向，明確了本文的研究內容。 結合嵌入式系統特點及其開發方法，詳細介紹了超聲波電機嵌入式驅動控制系統的硬件和軟件設計過程，并總結了硬件、軟件的調試過程。最后，對所設計系統性能進行了實驗測試和數據分析。 采用DDS技術解決超聲波電機所需要的高頻驅動電源和數字控制的問題。本文設計的以ARM控制器為核心，頻率、相位、幅值均可調的雙通道信號發生器，具有頻率和相位差控制精度高的特點。 本文介紹了速度與位置的常用控制策略。設計并搭建了基于增量式PID的速度和基于模糊PID的位置控制系統。速度控制采用增量式PID調節，其控制策略簡單、易行，通過實驗選擇合適的參數能適應一般的控制精度要求。定位控制則采用模糊PID控制策略，該策略將模糊控制不需要精確的數學模型、收斂速度快的特點與PID簡單易行、能消除穩態誤差的優點相結合，改善了模糊控制器穩態性能，使電機定位控制精度達到0.0880。
上傳時間： 2013-07-16
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旅客列車是人們出行的重要交通工具之一，隨著我國國民經濟的發展，信息化時代的到來，車輛能否安全運行已經成為人們關注的焦點。在高速狀態下列車車輛能否安全地停下來是安全運行的一個關鍵，在車輛方面上就是解決制動問題。在這樣的前提下，對車輛制動系統的研究就顯得必然和重要。 本次設計的任務是實時監測列車車輛的運行速度，并根據車輛制動狀態，自動控制車輛的制動系統，實現車輛的制動安全防護。所以本次設計設計了一種基于ARM——高性能嵌入式微處理器、CPLD——新型高性能可編程邏輯器件、CAN總線——有效支持分布/實時控制的串行通信網絡和μC/OS-II操作系統的車輛制動自動監控系統。文中介紹了車輛制動控制原理、對系統進行了總體的方案設計，介紹了嵌入式系統開發的原理及設計方法，著重講解了以Samsung公司32位嵌入式微處理器S3C44BOX為核心的系統軟硬件設計方案，并開發了基于μC/OS-II操作系統的應用程序。 應用程序模塊主要包括遠程通訊模塊、數據采集模塊、數據處理與傳輸模塊、部件壽命記錄模塊、故障參數監視和報警模塊。遠程通訊模塊將車輛制動狀態以CAN總線的通訊方式上傳給機車控制室主機；數據采集模塊由具有高速邏輯處理能力的CPLD自動實現數據采集及電平轉換，ARM控制數據采集的啟動和采集結束后對數據的處理或傳輸；在部件壽命記錄模塊中電磁閥的動作次數、通電使用時間和總時間以及各傳感器的通電時間和使用總時間可每隔一段時間記錄下來，掉電后也不會丟失，可以作為故障發生、診斷、排除和維護的數據依據。 在實驗室及模擬實驗臺上經過多次軟、硬件結合的調試改進過程，本次設計基本上實現了車輛制動自動監控系統的功能，制動缸壓力的控制特性及控制精度得到了有效的提高，在實驗室調試中實現了車輛制動系統的故障檢測和報警及部件的壽命記錄等功能，驗證了設計方案的可行性及合理性，達到了預期的設計效果。
上傳時間： 2013-07-17
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海洋臺站自動觀測系統是一套應用于海濱觀測的儀器設備，負責對氣象、水文參數進行實時觀測。諸多的參數通過相應的傳感器進行測量，海洋臺站自動觀測系統對測量的信息進行匯總，再將其通過有線或無線的通訊方式傳輸到各級海洋環境監測預報中心，供天氣預報和海洋預報使用。 本文以我國“海洋臺站自動觀測系統政府采購計劃”為背景，重點設計了低成本、低功耗、高性能、高可靠性的新型海洋臺站自動觀測系統。本課題主要研究基于arm7+uClinux海洋臺站自動觀測系統的設計與開發。根據實際的需要，分析海洋臺站自動觀測系統的整體要求，對傳感器進行選型，進行方案設計，完成整個系統的搭建。為了降低系統功耗，CPU所采用的是Samsung公司推出的無內存管理單元的處理器S3C44BO，設計了8MFLASH、64MSDRAM、液晶、USB以及鍵盤等相關電路。同時，為了減少驅動開發所帶來的不便，使用TL16C554A對串口電路進行了擴展，便于數據處理，也使得系統具有更好的可擴展性。軟件方面設計主要涉及了BootLoader引導裝載程序的建立，選用uClinux操作系統，并對其內核進行配置和裁剪，添加源代碼中沒有的驅動程序。為了縮短研發周期和降低開發難度，選用MiniGUI作為圖形用戶界面系統，深入分析了MiniGUI的結構、原理，并將其移植到uClinux系統中。本系統采用的是MiniGUI－Threads多線程模式，主線程協調各個線程進行相應的數據處理。為了使系統操作變得直觀、簡單，對用戶界面進行了初步設計，使用復用I/O的方法解決多串口通訊容易造成的數據阻塞問題。此外，為了更好的將臺站所測得的信息量發送給海洋環境監測預報中心，需要完善通訊協議以便于數據交換。 最后，根據本系統實際研究開發結果，總結分析了系統的特點，并對下一步設計工作進行了展望。
上傳時間： 2013-07-12
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隨著經濟的發展，城市交通的壓力越來越大，很多城市都開始建設地鐵項目，發展地下軌道交通事業。在地鐵列車上，駕駛員需要方便、快捷地控制各種語音功能，保障列車可靠、安全的運行，從而為乘客提供優質的服務。駕駛員語音控制器就是為了滿足這一需求而提出來的。 在描述列車乘客信息系統的發展、介紹了公共廣播系統的功能的之后，本文分析了駕駛員語音控制器的設計需求，設計了一種具有人機交互功能的駕駛員語音控制器。它帶有LCD顯示屏和輸入鍵盤；能夠在內部存儲路線、站點和緊急信息等用戶數據。通過窗口菜單以圖形化的方式向駕駛員顯示列車運行信息。通過通信端口，按照雙方約定的通訊格式，將運行模式，路線站點，緊急信息等內容發送給列車顯示與廣播控制單元，完成語音及顯示控制。根據需求分析，提出了一種基于ARM的控制器設計平臺。設計了該控制器的硬件和軟件的整體方案，采用模塊化設計的思想給出了系統各主要模塊的具體設計與實現方法，并給出了相關電路的實現原理圖。最后介紹了本控制器的測試方法與過程，并給出了具體應用。該駕駛員語音控制器實現了人工廣播、司機對講、緊急對講和系統設置等功能。具有操作方便、便于維護、可配置、成本低等優點，滿足了駕駛員以及列車語音與顯示控制的實際需求。關鍵詞：ARM；RS485；乘客信息系統；圖形用戶界面；嵌入式系統
上傳時間： 2013-07-30
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