面向FPGA便捷部署的智能模型预测控制

现场可编程逻辑门阵列(FPGA)具有可编程、易并行化的独特优势, 是实现一体化感知、决策、控制最具前景的人工智能芯片之一, 但其硬件描述语言(HDL)不易掌握. 本文提出了一种基于神经网络的智能MPC及其FPGA便捷部署方法, 使用高层次综合(HLS)生成HDL代码, 并通过MATLAB-Modelsim联合仿真验证代码功能, 可克服人工编写HDL代码的困难, 提高控制算法的部署效率. 该方法利用了深度神经网络的结构特点和FPGA的并行计算优势, 离线训练神经网络在线仅需硬件化正向传播, 在低资源占用的同时具有严格计算时间保证. 将所提方法分别应用于高速、高维控制系统中, FPGA在环测试验证了其有效性.     

基于CPLD的并行通信方法

电梯控制系统通过在主控制板上增加扩展板的方式来扩展功能,从而需要为两者提供一种灵活高效的通信服务.提出了一种并行通信方法,该方法采用复杂可编程逻辑器件来实现物理层和链路控制,并设计了节点访问协议作为应用层协议,讨论了该通信方法的硬件逻辑及通信时序.实验结果表明,该通信方法能充分满足电梯控制系统对通信性能的要求.     

GE VersaMax在化工企业公用工程中的应用

根据公用工程生产工艺的特点及控制要求,提出应用可编程控制器(PLC)对温度、压力、液位和逻辑实现自动控制.利用GE VersaMax PIE改造旧的仪表控制系统.介绍了系统的构成、硬件配置和软件设计.采用对等网络,应用工控软件,实现公用装置的集中监控.运行表明,改造后系统稳定可靠,达到设计要求.     

粒子群优化算法的硬件实现及其性能分析

介绍量子粒子群优化(QPSO)算法的硬件实现方法并对其进行性能分析。将QPSO算法应用于现场可编程门阵列开发板,并对比了不同硬件实现方式的运算速度和资源耗费。采用硬件并行和流水技术缩短算法的运算时间,仿真结果表明,硬件化QPSO的运算时间为原Matlab中运算时间的0.032%。     

透平-压缩机综合控制系统(ITCC)

介绍了一种新型的控制系统-透平-压缩机综合控制系统(ITCC),阐述了系统的基本原理和主要功能,并给出了硬件构成及软件实现方法.该系统采用了可编程控制器(PLC)及其人机接口(HMI)技术,将汽轮机速度调节、压缩机动态防喘振控制和紧急停车等通常由独立硬件完成的功能综合在一起,形成有机的整体溶入一个PLC控制系统中,使控制功能紧凑协调、渐趋完善、节约成本、提高可靠性,适用于大型石化装置压缩机组控制,经多次应用,效果良好.     

可编程控制器在尿素生产过程控制中的应用

根据化工生产特点和尿素生产过程各工段对参数检测与控制的要求,介绍了采用可编程控制器的控制系统硬件配置、应用软件的功能.文中还介绍了该系统的应用情况和主要特点.     

电子辐照加速器控制系统的设计与实现

用分布式网络控制设计并开发了电子辐照加速器控制系统。硬件采用工业控制计算机与西门子可编程逻辑控制器PLC,PLC间采用MPI总线连接,与控制计算机采用以太网连接。计算机控制系统软件采用实验物理和工业控制系统EPICS进行模块设计,输入输出控制器IOC使用设备驱动程序实现了对可编程逻辑控制器PLC的访问,操作员接口OPI界面友好,并实现了EPICS下的数据存储系统。经现场测试与运行表明该控制系统稳定、可靠。     

基于Profibus的步进电机控制系统及应用

针对某些汽车配件厂的压配装置的控制方法陈旧,控制精度和自动化程度低的实际情况,提出了应用可编程控制器(PLC)控制步进电机完成压配的控制方案并利用Profibus-DP现场总线连接模拟信号放大器完成整个压配过程的监控,阐述了控制系统的组成,硬件结构及其软件的实现方法.     

基于PLC的电池芯体卷绕设备控制系统设计

本文基于三菱FX2N可编程控制器设计了电池芯体自动卷绕设备电气控制系统,详细介绍了设备主要结构、控制原理及控制系统硬件构成和软件实现.     

BCH编译码器的FPGA设计及SoPC验证

针对NAND Flash应用,完成了并行化BCH编译码器硬件设计。采用寄存器传输级硬件描述语言,利用LFSR电路、计算伴随式、求解关键方程、Chien搜索算法等技术方法完成了BCH编译码算法在FPGA上的硬件实现。相比于传统串行实现方案,采用并行化实现提高了编译码器的速度。搭建了基于SoPC技术的嵌入式验证平台,在Nios处理器的控制下能快速高效地完成对BCH编译码算法的验证,具有测试环境可配置、测试向量覆盖率高、测试流程智能化的特点。     

基于NI cRIO的球杆系统测控平台

设计了基于NI嵌入式可重配置输入输出自动化控制器实现的球杆系统测控平台,介绍了硬件配置及模块功能.直流伺服电机的电枢电流测量、转子角位移测量和球的直线位置测量都是在FPGA上实现的,由硬件保证了短的测量周期;相应的电流控制环、转角位置环及球的位置环PID控制器也是在FPGA上实现的.给出FPGA的程序体系结构及转角测量的LabVIEW程序.说明了由嵌入式控制器cRIO 9014实现的主要功能和程序流程,给出PC机监控界面.该系统不只实现了球杆系统的快速控制,还提供了测试平台以进一步研究系统的非线性特性.     

基于Nios Ⅱ的双网传真机系统的研究与开发

基于Nios-Ⅱ设计和实现了支持PSTN网络、Internet网络的双网传真机系统,利用FPGA实现了传真机系统的多个电路模块,包括A/D采样控制逻辑、二值化图像处理模块、MH编码模块、MH译码模块和CIS扫描、TPH打印、电机控制模块。基于μC/OS-Ⅱ、Niche TCP/IP实现了T30协议通信、非实时网络传真通信、Tiff文件创建、Tiff文件解析模块。使用Altera Cyclone EP1C20开发板实现和验证了整机系统,经过软硬件联调,达到了系统设计指标和功能。     

基于FPGA的多功能多路舵机控制器的实现

利用现场可编程门阵列(FPGA)构建了一个可编程片上系统(SOPC)实现能同时控制多个伺服舵机的控制器,用于遥控/自控飞艇的控制。该片上系统的硬件部分主要由串口通信模块、NIOS-IICPU模块、脉宽调制(PWM)信号发生模块、PWM信号脉宽计数模块以及多路开关模块组成。软件部分主要是串口通信软件。其中,PWM信号发生模块可通过串口通信灵活地设置每路PWM信号的占空比。仿真和实验结果表明,该控制器可根据串口通信数据,可靠地对每个伺服舵机进行独立控制,且舵机运行平稳无颤振。     

基于单片机C8051F500的无刷直流电机控制研究

永磁无刷直流电机是近些年发展起来的一种新型电机,具有效率高、调速性能好、启动转矩大等诸多优点,在运动控制领域中的应用日趋广泛。基于电机专用控制芯片MC33035,采用单片机C8051F500为主控芯片,设计一款无刷直流电机智能控制器,实现对无刷直流电机启动停止、正反转、调速、转速显示等控制。通过简要介绍无刷直流电机工作原理,使用MATLAB/Simulink对控制系统进行建模仿真,对无刷直流电机控制系统进行软、硬件设计。实验结果表明,该控制系统运行稳定,抗干扰性强,具有良好的市场应用价值。     

轮式机器人用无刷直流电机控制系统设计

针对轮式移动机器人的功能要求,设计了一种基于dsPIC30fF4012的无刷直流电机控制系统。详细阐述了硬件电路的设计方案,给出了控制软件的流程图,对系统采用的积分分离PID控制算法也进行了介绍。实验结果表明,该系统具有较好的控制性能。     

基于双模控制的直流力矩发动机控制系统设计

针对航控发电机对控制直流力矩发动机性能要求,在分析传统控制系统故障目标精准度定位速度慢基础上,提出了基于双模控制的直流力矩发动机控制系统设计。根据直流力矩发动机双模控制原理,设计系统总体结构。通过转速信号模拟器产生数字信号,在串行A/D转换电路中引入MAX144型号可编程逻辑器件,改善信号转换精准度。使用碳化硅（Sic）智能功率模块,为硬件设备提供合适膨胀匹配系数,改善能耗问题。选择TMS320F28335PGFA型号数字信号处理器,可将信号转换为数字形式。控制电源开关频率在50-100kHz范围内,具有一定抗干扰能力。添加电流环,为发动机提供相对恒定电流。在MPLABI_DE集成开发环境下,采用双模控制磁场补偿方式调试电流环控制程序,选择大小适中的通电电流,设置转子预定位程序,根据系统主程序流程,完成发动机控制系统设计。由试验结果可知,该系统在故障目标精准度定位速度上最快可达到0.05个/s,大大增强了系统鲁棒性能。     

载人自平衡电动独轮车的控制系统设计

针对电动独轮车的载人自平衡功能,建立电动独轮车控制系统,设计控制系统的硬件和软件.硬件部分主要由以STM32单片机为核心的控制系统、MPU6050姿态感知系统、电机驱动系统和直流无刷电机等模块组成.软件部分是在KEIL软件平台下采用C语言编写程序,主要实现对采集到的姿态数据进行卡尔曼滤波处理、PID控制算法以及电机驱动等功能.研究结果表明,电动独轮车具有较好的载人自平衡效果.     

混合动力汽车用无刷直流电机控制系统设计

针对混合动力汽车ISG(integrated starter generator)系统的功能要求,设计了一种基于dsPIC30F6010A和EPM7128的无刷直流电机控制系统.详细阐述了硬件电路的设计方案,给出了控制软件的流程图,对系统采用的积分分离PID控制算法也进行了介绍.实验结果表明,该系统具有较好的控制性能.     

母猪饲喂控制系统的研究

为解决如今我国养猪业存在的问题，实现母猪喂养的信息化与数字化，研究并开发了母猪饲喂控制系统。对 系统的总体框架和各部分功能模块进行了整体设计，并确定了以ARM9 为控制核心的方案。硬件部分完成了基于RFID射频 阅读器电路的设计，直流电机控制门控开关的设计和步进电机控制自动下料的设计，实现了ZigBee 无线模块与ARM9 之间的 通信，最后对硬件系统和软件系统进行了调试与集成，并在养猪场安装试运行。     

基于PID算法的单闭环直流调速系统设计与实现

介绍了基于PID单闭环直流调速系统的设计方法。系统选用STC89C52单片机为控制器,并在此基础上完成了硬件设计。利用脉宽调制技术,解决直流调速系统中调节时间长、抗干扰能力差等问题,实现了对直流电机速度的控制。实验结果表明,该系统具有良好的动静态性能,对负载的变化具有较强的鲁棒性。