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关键词： 无刷直流电动机   位置传感器   TMS320LF2407A   硬件电路设计   Visual Basic6.0  

摘要： 本论文来源于山西省自然科学基金项目“变频器供电时永磁同步电动机转矩脉动的减小及优化设计”。永磁无刷直流电机(Brushless DC Motor)是伴随着高性能永磁材料、电力电子技术、现代控制理论、数字信号处理技术的发展而出现的一种新型的机电一体化产品。它具有运行效率高、适应能力强、启动转矩大、调速平滑范围广、重量轻和体积小等优点,在航空航天、家用电器、办公自动化和交通运输得到了广泛的应用。 本文在以TI公司生产的TMS320LF2407A数字信号处理器为控制器的实验平台,以一台额定电压12V,额定功率120W、4相7对极的永磁无刷直流电机(BLDCM)为控制对象,设计了一套利用霍尔位置传感器检测电机转子的位置信号的永磁无刷直流电机控制系统。经过反复的实验证明控制系统控制效果良好,电机运行平稳,达到了预期的设计目标。 论文主要包括四部分内容： 1、硬件电路设计：以TI公司生产的DSP TMS320LF2407为控制核心器件,设计永磁无刷直流电动机控制系统的硬件电路,其中硬件电路主要由主回路和驱动控制电路组成。主回路主要由直流侧电容、滤波、平波电抗器、限流电路以及换向电路组成;控制回路主要由DSP控制电路、通讯电路、模拟量和数字量输入输出电路、位置信号检测电路、光耦隔离电路、驱动控制电路、电流采样电路以及保护电路组成。 2、软件程序设计：利用C语言和汇编语言编写控制程序;程序主要由转子位置信号捕获中断子程序、电流A/D转换子程序、电流和转速调节子程序、系统功率保护中断子程序组成。 3、实验调试：在CCS环境里面对程序进行调试,然后硬件和软件联合调试,通过反复的实验不断地完善电机的控制系统。 4、转矩脉动减小的研究：本文采用两种方式减小电机的转矩脉动;首先从电机本体出发,运用遗传算法,在Visual Basic6.0环境中,编写了适用于永磁无刷直流电机减小转矩脉动的优化设计程序;并对优化前后永磁无刷直流电机的数据进行对比。然后,选取最适宜本文的脉宽调制技术,通过改变占空比来比较转矩脉动。

关键词： 微网   多能源实验平台   DSP   MPPT  

摘要： 随着能源、环境问题的日益白热化,电能在能源市场中所占的比重越来越大,尤其是以可再生清洁能源,如风能,太阳能等发电方式组成的微网系统的发展取得了一定成果。而控制问题是微网研究中的核心方面,各种针对微网的控制理论应运而生,但是,大多数的控制研究仅限于软件仿真阶段,并没有实际的运行条件,于是建立微网实验系统,为微网的研究提供实物验证平台也成了对于微网研究迫在眉睫的问题之一。本文便是在这样的背景下,基于国家973支持项目——“智能电网中大规模新能源电力安全高效利用基础研究”,搭建多能源实物验证平台,为项目中提出的先进控制理论提供运行平台,具有很重要的现实意义,本篇文章的全文工作如下所述:首先,介绍了本文主要的研究背景及其研究意义,之后介绍了国内外关于微网的推广性建设的研究现状,并且分析了现有微网实体的构成。其次,分析微网的组成结构,并对各个部分进行了详细介绍,包括组成微网的风能、太阳能等分布式发电单元,介绍了模拟风机发电原理和各种用电单元,分析对比了微网中可能用到的各种储能方式以及适用于微网的各种控制方式。然后,介绍了以TMS320F2182 DSP为核心的下位机硬件电路设计和软件程序设计。按照功能模块的划分,软件和硬件部分都相应的包括:通信模块设计,温度、电压、电流采样模块设计,数/模转化模块和模/数转换模块的设计,以及光伏发电的最大功率跟踪设计,并完成了以电压观察法和扰动法共同判定最大功率点的控制算法,给出了在MATLAB中的验证结果。最后,结合系统设计给出了搭建平台所用设备的参数,并分别对系统的DSP软件,硬件以及整机进行了调试和实验,保证满足系统的稳定性运行条件。综上所述,本文主要搭建了以风力和光伏分布式发电为主,具备储能、用电单元的多能源微网实验平台。并结合以TMS320 F2182 DSP处理芯片为核心的下位机,根据功能按照模块的完成了信号采集,控制信号输出,通信设备互联等部分的软件及硬件设计,实现了微网平台不并网情况下稳定运行。

关键词： 工业无线技术   WIA-PA   无线温度变送器   硬件设计   软件设计  

摘要： 工业无线技术是在无线传感器网络的基础上,专门用于工业环境的无线通信技术。通信具有抗干扰能力强、超低功耗、实时通信、易扩展等优势,能够满足工厂自动化检测、控制一些环境恶劣、布线困难、高腐蚀高污染等场合的过程参数和设备状态。WIA-PA技术是具有我国自主知识产权的工业无线技术,目前适用于工业现场的WIA-PA无线产品相对较少,此类产品的市场潜力巨大。 本文重点研究了WIA-PA技术,开发了符合WIA-PA通信协议的智能全输入无线温度变送器。仪表模块以低功耗MSP430单片机为核心处理单元,模数转换采用AD7794芯片,传感器输入通道通过双四选一开关CD4052选择,仪表模块设置异步串行方式与通信模块交换数据,变送器采用电池供电。软件编程将常规仪表状态设为休眠模式,通过定时器中断,仪表每10秒被唤醒一次进行AD采样、数据转换和处理,然后按照WIA-PA协议要求通过无线模块发送给网关。 无线温度变送器可以与DCS系统中的分散处理单元正常通信,且功耗极低。仪表在支持的标准信号输入下,精度均符合设计要求。

关键词： 压缩感知   心电信号   AIC   FPGA  

摘要： 信息化社会的到来使得要处理的信息量剧增。传统的奈奎斯特采样定理指出，采样速率必须达到信号带宽的两倍以上才能精确重构信号。此种采样方式通过高速采样将输入的模拟信号转变为数字信号，然后再对数据进行压缩，增加了信息的存储、处理、传输成本，造成了资源的浪费。最近几年来出现的了一种新的理论—压缩感知(compressed sensing).压缩感知理论突破了传统的奈奎斯特采样。它指出,只要信号是可压缩的或在某个变换域是稀疏的,那么就可以用一个与变换基不相关的观测矩阵将变换所得高维信号投影到一个低维空间上,然后通过求解一个优化问题就可以从这些少量的投影中以高概率重构出原信号。压缩感知理论是将采集和压缩同时进行的，能以较低的速率进行采样，因此能够有效的降低数据量、减少设备的功耗，这对有低功耗要求的场合非常有意义如无线体域网。本文将压缩感知理论应用到无线体域网中心电信号的采集处理中，以期望通过降低数据采集量达到降低功耗的目的。 本文首先介绍了压缩感知的基本概念与原理。并以一维信号与图像为对象，对压缩感知理论的一些算法进行了性能的仿真。由于要采集的心电数据是模拟信号，因此将压缩感知理论应用到模拟域中才具有实际的意义，因此对压缩感知中的模拟信息转换器（Anolog Information Converter）进行了研究，即AIC系统结构。最后本文将AIC系统模型应用在心电采集中，提出了基于FPGA的AIC系统心电采集设计方案。

关键词： 可编程逻辑控制器   嵌入式硬件设计   ARM   电磁兼容  

摘要： 可编程控制器诞生于是六十年代末的美国,当时被称为PLC(Programmable Logic Controller),作为继电器的替代者,可以执行逻辑判断、脉冲输出、计数等一系列的过程控制功能。通用计算机功能完善、使用灵活,继电器控制系统操作方便易懂、价格低,PLC的基本设计思想是把两者的优点结合起来。控制器用的是标准的、通用的硬件。为了达到使控制器和被控对象连接方便的需要,根据实际应用需求,将控制指令梯形图下载到PLC的用户程序存储器内。到了七十年代,微电子技术逐渐成熟,尤其是微型计算机技术和微处理器的发展,微处理器已被广泛地使用作为PLC的中央处理器,中、大规模甚至超大规模的集成电路应用到输入输出模块和外围电路中,这时的PLC不但可以实现逻辑判断,同时还拥有了数据处理、网络通信和微积分调节功能。工业在发展,科技在进步。过去的PLC架构越来越无法满足现代工业自动化技术的要求,于是各大研发厂商都开始研究把时下最热门的ARM移植到PLC身上,注入新鲜血液,提高PLC的整体性能。了解在工业控制领域PLC的实际需求,查阅了大量的国内外关于嵌入式设计和ARM的相关资料,选用适合高功能应用的双核ARM 9作为主处理器。深入分析嵌入式结构的硬件设计,系统参数计算等,详细阐述了整体设计模块的硬件架构。同时根据设计思路,利用可用的经费和资源做出少量样品,进行设计的参数测试,功能测试等,来验证本设计的可行性。本文研究内容是设计一款基于ARM嵌入式的PLC系统模块,开发模块采用新一代PLC总线结构,使用双核CPU做数据处理,兼容多种通信与数字量输入输出协议规范,从而在提高整体性能的情况下具有较高的抗干扰能力并保证稳定工作。着重讲述硬件回路设计,并根据实际调试逐步完善设计PLC系统模块。

关键词： 社区信息化   嵌入式终端   APU   硬件设计   Qt   OpenCL  

摘要： 社区信息化是当今社会发展的大趋势,各级政府纷纷出台有利政策,促进社区居民享受到便捷、质优、价廉的信息化服务。针对重大的国家和社会需求,国家信息通信国际创新园(CHIC)与山东大学提出了基于“多媒体嵌入式终端+宽带网+云服务集群”的新型信息化模式,旨在为社区居民提供成本低、功耗低、可靠性高、性能强的多媒体嵌入式终端和性能稳定、内容丰富的云服务平台。经过近五年的研发推广,整体解决方案在山东各地市得到了众多用户的好评。 在新型信息化模式下,新型多媒体嵌入式终端是整个模式的是重要组成部分,承担着用户与互联网、云平台沟通的桥梁作用,一款性能优良、运行流畅的终端设备能够极大地提升用户体验。近几年来,随着聚融技术的兴起,以AMDG系列APU为代表的X86架构嵌入式处理器逐渐进入了人们视野。一是AMDG系列APU实现了极强的功耗控制能力,最低功耗可以到4.5W,能够满足社区信息化终端低功耗的要求;二是APU实现了CPU和GPU集成到一块芯片中,芯片整体的图像处理、多媒体、网络访问能力以及终端整体性能都得到了进一步的提高,同时,APU支持OpenCL异构计算,能够大大提高终端整体性能,满足社区信息化终端性能需求;三是基于X86架构的软件众多,再加上功能强大、内容丰富的云服务平台,能够满足广大社区群众多样的需求。 本论文针对基于AMD APU的多媒体嵌入式终端,进行了硬件、软件、性能优化三方面的研究。硬件方面,原理图和PCB设计采用Cadence公司CAD软件,处理器选用AMD G系列APU GT56N,桥片选用AMD FCH M55E芯片,设置了丰富的外围接口,提供了卓越的整机性能、优质的多媒体体验和强大的网络访问能力;软件方面,搭载Ubuntu操作系统,在支持Linux原生应用的同时,采用Qt开发环境进行本地应用开发,提供操作简单的多种常用应用,如文本编辑器、音乐播放器、图片浏览器等应用,方便社区不同知识层次用户的使用;性能优化方面,本论文选取一个图像处理类算法Criminisi图像修复算法和一个通用计算类算法粒子群优化K均值聚类算法,使用OpenCL进行了并行实现和优化,探索了一条新型社区信息化终端的优化道路。

关键词： 智能手机   基带   硬件   PCB   LTE  

摘要： 自从苹果推出iPhone之后,智能手机开始日渐普及,主流的安卓、iOS、和Windows Phone系统已经占领了市场大部分的份额。智能手机已经改变了人们日常使用手机的习惯,它已经不仅仅是用来打电话发短信的通讯工具,还可以实现更加多的功能,比如玩游戏、听歌、GPS导航、看视频、摄像、查找自己需要的信息等。随着LTE技术的兴起和逐步普及,4G牌照在中国的发放,支持LTE技术通信,逐渐成为手机通信功能不可或缺的部分。因此设计一个实时处理能力强、功耗低、可扩展性强的移动终端,来满足目标客户群对手持设备的多功能及高性能需求是一个非常有意义的课题。论文首先介绍了目前全球手机的市场概况和背景,从市场调研和客户需求分析,选择目前市场上主流的高通平台及软件方案,阐明了高通MSM8916处理器和Android操作系统在各自领域具有的独特优势;接着详细介绍了LTE多模多频射频设计,及介绍了基带的系统组成和工作原理;介绍了电源管理系统的拓扑结构以及主要功能模块的电源分配的结果。最后论文论述了手机射频部分的测试和一些重要功能模块的性能测试。设计中介绍的电源管理系统能够为设计中的各应用模块,提供满足要求的电源,确保了系统健壮性;外设接口运行稳定,且达到节能的效果;LTE技术高速的数据传输特点能够满足用户日益增长的信息交换需求。从最终版本的测试和调试结果看,论文介绍的高通平台设计方案达到了预期设计的要求,实现了符合市场需求,且达到量产目标的这样一款智能手机。

关键词： 智能   桥梁结构   健康监测系统   综合报警系统   设备监控系统   结构监测系统   交通监控系统   环境监测系统   整体管理   优化组合   信息网络   使用状态   技术水平   处理系统   变形状态   管理者   载荷   受力   实时   平台  

摘要： 智能桥梁健康监测系统是以桥梁结构为平台，通过结构监测系统、环境监测系统、交通监控系统、设备监控系统、综合报警系统、信息网络及分析处理系统及他们之间的最优化组合，向管理者提供一套对桥梁结构长期实时使用状态的综合监控，以期提高大桥的整体管理技术水平，更为准确地把握桥梁在各种载荷下真实的受力及变形状态。

关键词： 雾霾路段   电动自行车   车速控制   装置   系统硬件设计  

摘要： 近50年来中国雾霾天气总体呈增加趋势,且持续性霾过程增加显著.本模拟装置的设计旨在通过对雾霾天气中PM2.5细小颗粒物浓度的测量、感应进而控制电动自行车的速度以达到安全行驶的目的,并使驾驶人员尽可能少吸入大气中的细小颗粒物.本模拟设计采用5V直流电机来代替电动自行车电机,用单片机系统最终实现了

关键词： Wireless sensor networks  

摘要： Natural rubber is widely used in industry, national defense, traffic, medical and daily life, but during its growth process, its productivity is influenced by the soil, temperature and humidity badly. With the progress of science and technology, how to use the information system to informationize and intelligentize the tropical agriculture is an essential research content as well as to transfer the agriculture into a modern one. Zigbee has the advantages of low power consumption, flexible net combination, quickly setting and reliable working. This article has minutely designed the hardware structure of the natural monitoring system in which Zigbee wireless sensor network is used to collect and monitor the information of rubber plantation environment’s temperature and humidity. A system hardware circuit is also given in this article to meet the requirements of natural rubber monitoring. © Zhi-yang et al.;Licensee Bentham Open.