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关键词： 卫星导航   硬件设计   驱动设计  

摘要： 随着卫星导航定位应用范围和行业的不断扩展,我国卫星导航应用市场规模每两年翻一翻。在我国的导航产业,依托于美国GPS系统的终端设备已经占据了绝对垄断的地位。据统计,GPS导航系统已经占据了中国导航产业市场95%以上的份额。然而这也使得我们的导航要受到美国的限制,存在一定风险。北斗卫星导航定位系统是由中国自行研发的区域性有源三维卫星定位与通信系统(CNSS),是继美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)定位系统之后世界第三个成熟的卫星导航系统。充分利用北斗导航系统资源必将成为发展趋势。本文设计了基于LPC3250的GPS/北斗导航终端。首先根据功能需要,提出了设计要求和设计原则,进行了终端运行硬件平台的硬件结构和软件总体规划。根据功能,设计了SDRAM、NANDFlash、LCD等九大模块原理图。从高速电路的时序分析、层叠设计、阻抗设计等方面进行了PCB设计分析,给出了PCB布线规则,并运用仿真软件进行高速电路仿真,使得硬件设计更加稳定、可靠。针对键盘、导航模块和LCD的驱动进行分析设计,为应用软件的平稳运行提供了驱动接口。应用软件设计中,提出了总体结构设计的思路与方法,利用Visual studio 2005开发环境,使用C++与MFC作为开发语言环境进行开发、设计实现。针对导航信息处理的流程算法进行了分析。最后对本设计进行了验证,经过验证,设计满足要求。随着服务精度的不断提升,北斗卫星的巨大市场空间将逐步打开,北斗卫星产业将迎来爆发式的增长。这种背景下要使GPS已经深入人心的用户接受北斗导航系统需要一个漫长的转变过程。因此,研究设计具有北斗和GPS双系统导航的用户终端具有非常现实的意义。

关键词： 天然气发动机   性能仿真   电控系统   硬件设计   软件设计  

摘要： 随着石油资源的日益紧张及社会对环境保护的日益重视，人们在不断地寻找新型能源的同时，也在不断地研发新的技术来降低发动机排放和改善燃料燃烧的经济性。为此，本文将单缸汽油机改装为用于发电的天然气发动机，对改装前后发动机的相关性能及其控制系统进行研究。 基于AVL-BOOST软件研究汽油机改装为天然气发动机后，不同比例燃气、不同压缩比和不同点火提前角对发动机各项工作性能的影响，并依据发动机工作特性选择一个最佳工况点。使用Altium Designer对天然气发动机电控系统硬件电路进行设计并仿真。完成了单片机工作所需的电源电路设计与接口分配。开展了温度传感器、压力传感器、氧传感器、喷气控制电路和点火控制电路的设计与仿真分析。基于MPLAB IDE软件对电控系统的软件进行了设计，并基于Proteus单片机仿真软件对电控系统软件进行仿真分析。 仿真结果表明，选用市面销售的一般天然气为燃料，压缩比选取11，点火提前角选取20°，发动机的各项性能表现最为优良。所设计电控系统硬件及软件都达到设计要求。

关键词： 城市轨道交通   馈线保护装置   硬件设计   软件设计  

摘要： 随着我国国民经济的快速发展和城市化进程的加快,城市轨道交通得到了越来越广泛的应用。地铁供电系统作为城市轨道交通运输体系中的重要组成部分,主要负责城轨电动客车的电能供应,其可靠性是地铁正常运行的保证。目前,国内地铁馈线保护装置的研发还处于起步阶段,主要依赖国外引进的保护单元,让中国的地铁发展付出了高昂的代价。因而,研发出可靠性高、智能程度高的地铁直流保护装置,具有重大的现实意义和广阔的市场前景。 本文首先简要介绍了地铁馈线供电系统的结构,分析了地铁馈线可能发生的故障类型。根据故障类型,选择了地铁馈线所需的保护配置和控制功能配置,并分别对各种保护原理进行了分析。 结合地铁馈线保护各保护配置的原理,本文给出了地铁馈线保护装置硬件系统的详细设计方案。按照实现功能对地铁馈线保护装置硬件系统进行了划分,分别是传感器单元、隔离放大单元、A/D转换单元,以及数据处理与故障判断单元。对各个单元的功能进行了详细介绍,对元件进行选型,并给出了设计方案。在此基础上,给出了地铁馈线保护装置硬件部分总体框图,印制了主控板和I/O板,组配了硬件系统。 简要介绍了软件开发平台CCES和软件设计原则。根据地铁馈线保护装置软件所需实现的功能对软件部分进行划分,分别为初始化模块、数据采样模块、保护模块、控制模块和显示模块。对每个模块的功能进行分析,给出了程序流程图,并完成了程序的编写。 最后,搭建了测试平台,模拟机车起动和故障运行状态下的各种情况,对保护装置进行了测试。测试结果证明,保护装置能够可靠运行。

关键词： 开关磁阻电机   有限元仿真   Ansoft软件   硬件电路设计   调试实验  

摘要： 随着世界石油资源逐渐紧缺,环境污染越来越严重,传统汽车工业受到剧烈的冲击,发展电动汽车己成为当今世界各国的研究热点。电动汽车具有无污染、低噪音、节能环保等特点。目前驱动电机调速系统种类很多,其中开关磁阻电机具有结构简单、坚固,成本低,效率高,起动转矩大等优点,具有很强的发展潜力。本文根据电动汽车驱动系统的特点,对开关磁阻电机本体结构进行设计和仿真,并且阐述和介绍了硬件控制电路。开关磁阻电机的本体设计为本次设计的核心内容。首先,分析了开关磁阻电机研究的背景和意义,介绍了国内外电动汽车及其驱动系统的发展状况,通过将开关磁阻电机驱动系统与其他电机驱动系统对比,分析说明了开关磁阻电机驱动系统的优点和缺点,指出了目前开关磁阻电机调速应用于纯电动车方面所存在的主要不足之处是转矩脉动较大。为此,据已给设计要求对样机结构参数和电磁参数进行了设计,使用Ansoft软件中的Rmxprt模块和Maxwell2D模块对设计的四相16/12开关磁阻电机进行了建模和仿真,得到了仿真数据和曲线,通过和其它三相、四相开关磁阻电机比较,可以看出本次设计的电机,达到了减小矩脉动的特点,满足了车辆反复起动、停车、爬坡的调速要求。然后,据小型电动汽车驱动系统的要求,对SRD系统硬件电路和软件系统进行设计,电机调试用的实验平台作了简单的介绍。最后,通过实验平台对设计样机进行实验,用示波器测出了实验样机在不同环境下的相电流和相电压曲线图,并且绘制出了样机自动测试特性下的曲线图。

关键词： PDA   软件设计   关口计量   数据采集  

摘要： 用于电能结算的关口计量设备——电能表及电流、电压互感器的正常工作直接关系着电网及电厂的经济利益，一旦设备精度低于国家标准，就会在短期内使供用电双方承受巨大损失。目前现场计量装置校验仍处于“手抄、拷贝”的阶段，不能及时回馈后台系统，其次，没有有效的管理平台为现场的校验业务提供及时的辅助决策支持。因此，针对实际工作环境需要，需要研发一套现场计量作业管理信息PDA系统，该系统应具有现场数据采集、监控及调度等功能，为现场作业的智能化管理提供有力的技术支撑。 本文根据对计量现场工作需求的分析，设计出一款集计量校验数据采集、智能信息管理为一体的PDA系统。该系统将GIS、GPS、3G三种技术融合在一起，并采用Web Service技术，通过GIS、GPS技术定位到计量点目的地;通过3G及Web Service技术可监控现场作业人员的地理位置以及工作状态，PDA也可随时接收任务工单，并回送采集的信息。 本文首先对硬件做出选型和接口设计，然后采用模块化设计方法设计整个软件，每个功能占据一个模块。通过RS232串口控制智能校验设备，并设计PDA与WDX-2A智能校验仪的通信协议，改变了传统USB接口拷贝数据的采集方式。本文采用SQLite轻型数据库，占用内存小，几乎不影响系统运行的速度。最后，加入了离线分析的功能，现场作业人员可以通过PDA手持终端对工作的进度有一个整体的判定，能够更好的规划下一段工作行程。 本文设计的软件已通过测试，基本满足前期调研的需求，目前在冀北部分地区运行良好。

关键词： 车载终端   DSP   快速启动   硬件设计  

摘要： 车载终端是军用工程车电控系统的核心部件,主要完成状态信息显示、总线通讯、数据管理等任务.针对装备对于车载终端快速启动性能的使用需求,设计了基于DSP的具有快速启动功能的车载终端.首先介绍了车载终端的设计方案,其次对图形接口单元、数据接口单元、结构设计等核心单元进行了详细说明.试验结果表明,该车载终端的启动时间、刷新频率、通讯速度等各项性能指标达到了设计要求.

关键词： PLC   单元制动器   硬件设计   软件设计  

摘要： 文章介绍了一种基于PLC控制的单元制动器性能试验台的硬件设计及软件设计过程,给出了控制系统原理图,编写了梯形图程序,并对方案进行了实施验证。

关键词： 向量网   FPGA   交换机   MAC   向量地址   PHY   PCB  

摘要： 向量网是一种新型的数据通信网络,其研究的目的是汲取当前网络的优秀技术,改进网络性能,构建一种高可靠性、无限扩展的网络结构。向量网实现了数据面和控制面的分离,工作在数据面的转发设备只需转发数据包,控制面负责路由信息的收集和链路维护工作,这样大大降低了转发设备的复杂性和成本。向量交换机便是工作在上述数据面的转发设备,其主要功能是解析向量数据包,并将数据包按照向量地址信息进行转发。 向量交换机包括硬件电路设计和FPGA硬件编程设计两项工作,本论文的研究目标是完成前一工作,即向量交换机的硬件系统设计和制作。包括： (1)根据向量交换机的设计目标和已完成的硬件编程设计对硬件资源的需求,给出了一套基于FPGA的交换机硬件系统设计,包括FPGA选型和周边电路设计,比如电源、配置芯片等电路;(2)向量交换机可以配置各种类型端口,本论文具体设计了以太网接口,配置了PHY以太网物理芯片,用RGMII芯片间接口与实现向量交换的FPGA连接,构成的以太网端口的向量交换机,可以与现有终端或以太网交换机直接连接;(3)根据千兆以太网接口和XC3S1400AFPGA等电路的主要芯片的电气要求,具体布线并制作完成了交换机的PCB电路板,特别考虑了RGMII和MDI接口信号的特殊性,对这些信号及相关器件引脚的布线进行了等长、并行等特殊处理,设置布线参数保证了传输线的阻抗匹配;(4)完成了交换机硬件系统的调试工作,设计了硬件系统的测试方案,验证了硬件系统功能,并结合向量网特有的简单高效的交换方式提出了交换机的整体功能测试方案。 总之,本文在课题组基于NetFPGA平台的向量交换机实验基础上,设计制作了完全脱机的新硬件系统,达到脱离PC完全独立工作的设计目标,推动了向量交换技术朝实用方向的发展。

关键词： 嵌入式控制器   电熔镁炉   X86架构   Simulink  

摘要： 电熔镁砂是一种熔点高、抗氧化性和抗渣性强的高级耐火材料,被广泛应用于冶金、航空航天等行业。电熔镁砂的生产存在高耗能和产品品位低等问题,随着生产企业对能源利用效率和产品品位要求的提升,应用于电熔镁行业的控制算法越来越复杂,传统的PLC控制器难以满足复杂控制算法的应用要求,需要设计新的控制器以满足电熔镁炉生产过程控制的需要。本文在国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“复杂生产制造过程一体化控制系统理论和技术基础研究”的支持下,针对PLC控制系统难以实现复杂控制算法的问题,结合电熔镁炉控制系统的现状,论证嵌入式技术应用于电熔镁行业的可行性,结合电熔镁炉控制算法的要求,首先提出了基于X86架构的电熔镁炉嵌入式控制系统硬件的总体架构设计,在此架构下完成嵌入式控制器的设计与开发,为电熔镁复杂控制算法提供支持平台,并在工业现场进行验证。本文主要工作归纳如下：(1)分析了以PLC为核心的电熔镁炉控制系统的现状和局限性,介绍了嵌入式控制系统的发展现状,介绍了电熔镁炉的结构、熔炼工艺,分析了电熔镁炉的控制难点和控制方法以及嵌入式技术应用于电熔镁行业的可行性。(2)完成了电熔镁炉嵌入式控制系统的需求分析,确定电熔镁炉嵌入式控制系统所具有的功能,完成电熔镁炉嵌入式控制系统硬件的总体架构设计。(3)完成了电熔镁炉嵌入式控制器的开发。根据电熔镁炉嵌入式控制系统硬件的总体设计,完成嵌入式控制器主控板和数据采集板的选型,并使用Matlab的Simulink模块完成数据采集板驱动程序的编写,针对嵌入式控制器处理的信号与现场信号不匹配和生产现场强电磁干扰的问题,设计开发信号调理板,实现对输入输出信号的转换和隔离功能,并且针对控制器散热和防尘问题,完成机械外观设计与实现,最终完成电熔镁炉嵌入式控制器的开发。(4)将开发完成的电熔镁炉嵌入式控制器在实验室进行了硬件在回路仿真和工业现场应用验证,并对实验结果进行分析和总结。

关键词： UPS   光伏发电系统   前馈解耦   双闭环控制   硬件设计  

摘要： 光伏发电系统将太阳能转化为电能,然后供用电负荷使用、存储或者送入电网。根据其与电网的关系,可将现有的光伏发电系统分为独立离网系统和并网系统。在离网型光伏发电系统中,光伏阵列对蓄电池充电和向负载供电,当光伏阵列发出的电能不足以供给用户使用,用蓄电池作为能量补充。但是蓄电池的供电能力有限,不足以满足用户的大功率长时间需要。在并网型光伏发电系统中,避免了这种情况发生,但是增加了逆变器的数量,增加了成本。 本文将现有的两种系统结合,即用UPS连接电网与光伏发电系统,UPS包含有双向变换器和蓄电池。交流电网断电时,普通的UPS启用蓄电池作为备用电源供电,但是蓄电池供电能力有限,不能长时间给负载供电。在带有UPS的光伏发电系统中,光伏阵列发出的电能经过UPS一边由双向变换器逆变成交流电供给负载,一边对蓄电池充电。这样不仅解决了对重要负载的正常供电,保证了供电可靠性;还解决了蓄电池的储能有限问题,延长UPS的应急供电时间;另外,从结构上,比传统的并网光伏发电系统少了一个逆变器,也节省了成本。 本文研究的主要内容包括：首先介绍带有UPS的光伏发电系统的结构及原理。在分析双向变换器的拓扑结构、工作原理的基础上,采用基于前馈解耦控制的双环控制策略,实现整流逆变不同模式的自动切换以达到能量双向流动的目的。研究方向主要侧重于双向逆变器的控制及硬件电路设计,主要包括控制方法的研究、空间矢量的实现、硬件电路设计以及仿真验证。