检索结果-南通市图书馆

作者：黄雍闶合肥工业大学

学位级别：硕士

随着数控技术的不停发展,数控机床对光电编码器的位置检测系统的分辨力、精密度和体积的要求变得越来越严格。在获取高分辨力和高精度方面,光学细分是需要通过提高编码器的刻线密度来提高其分辨率,这已经变得越来越困难。因此,电子学细... 详细信息

随着数控技术的不停发展,数控机床对光电编码器的位置检测系统的分辨力、精密度和体积的要求变得越来越严格。在获取高分辨力和高精度方面,光学细分是需要通过提高编码器的刻线密度来提高其分辨率,这已经变得越来越困难。因此,电子学细分以其精度高、便于实现测试和数据处理过程的自动化等特点成为编码器信号处理系统的主要发展方向。本文通过对电子学细分原理及嵌入式硬件系统的深入研究,搭建了一套基于FPGA的高精度编码器信号处理系统,实现了对外围电路的精简和在不增添编码器物理刻线的条件下提高编码器的分辨力和细分精度。首先,论文研究了编码器的相关背景知识和增量式编码器的细分技术及测量理论。增量式编码器可直接输出相位偏差90°的正余弦脉冲信号,不具有掉电记忆功能。可通过倍频和脉冲细分来提高增量式编码器的分辨力和精度。然后,论文介绍了以Spartan-6系列的XC6SLX25T芯片为核心的硬件设计,将除核心芯片以外的外围电路精简至仅有A/D采样与低通信号处理电路,并根据硬件结构和芯片的功能模块进行了软件设计。FPGA模块完成增量式编码器数字信号接收、波形转换、四倍频粗计数、细分精计数和最终的位置计算。获得高精度的位置信息,将精确的位置信息提供给后续的运动控制卡进行速度、加速度的运算或者直接对电机进行控制。最后,论文对得到的系统进行了实验和数据分析。经分析,本文设计的基于FPGA的高精度编码器信号采集与处理系统有以下几个优势:使用和调试方便,系统模块化,可以很好地被结合到嵌入式系统中;达到所要求的分辨力,在编码器机械细分的基础上,该设计可以对信号进行120次细分,将增量式编码器分辨力提高至6’’;通过理论分析,本设计可以获得较高精度。

关键词：高精度编码器 FPGA 信号处理细分技术

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色选机下料器振动机理及振动控制分析与研究

色选机下料器振动机理及振动控制分析与研究

作者：刘群合肥工业大学

学位级别：硕士

随着社会生活的发展,色选机被广泛运用于物料分选当中,用以改善物料产品品质。下料振动器是色选机的重要部件之一,其性能在一定程度上决定着色选效果。下料振动器的振幅和频率是其工作过程中两个主要的参数,它们影响着下料过程中物料下... 详细信息

随着社会生活的发展,色选机被广泛运用于物料分选当中,用以改善物料产品品质。下料振动器是色选机的重要部件之一,其性能在一定程度上决定着色选效果。下料振动器的振幅和频率是其工作过程中两个主要的参数,它们影响着下料过程中物料下落的状态,其中振幅决定物料是滑动还是跳动,也就决定物料是否会无损失地滑落到色选机中;频率影响着下料的速度,若下料速度过快就会使得色选精度不高,而下料速度过慢就会影响色选产量。论文将这两个参数作为控制和测量对象,研究下料振动器振动控制机理和振动状态检测系统。论文从下料振动器的机械结构出发,分别采用动力学和电磁学的方法建立起下料振动器的机械模型和电学模型,通过计算得出振动器的最佳工作频率和振幅的工作区间;建立了电磁线圈的等效物理模型,对电磁铁磁力及功耗进行简要的计算,得到了电磁线圈的设计和选型标准。根据实际需要,设计了基于FPGA的振动控制和振动状态检测系统,实现多个振动器振动量的控制,保证振动量控制的准确性;振动状态检测系统包括振动加速度传感器、FPGA处理板卡和上位机显示器,通过FPGA配置ADC采样控制信号和上位机通信协议,实现振动信号波形的在线显示。仿真和实验结果表明,下料振动器测控系统满足设计要求。

关键词：色选机下料振动器 FPGA设计幅频控制振动检测

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基于物联网的屏蔽泵远程在线监测平台开发

基于物联网的屏蔽泵远程在线监测平台开发

作者：王睿合肥工业大学

学位级别：硕士

屏蔽泵因其无泄漏、噪声低的显著优势,被广泛应用于化工、军工、航天等领域。为更好地满足屏蔽泵的智能化发展,本课题围绕实际需求,设计了基于屏蔽泵的多传感器融合物联网远程在线监测平台,主要功能涵盖屏蔽泵状态的远程在线监测、报警... 详细信息

屏蔽泵因其无泄漏、噪声低的显著优势,被广泛应用于化工、军工、航天等领域。为更好地满足屏蔽泵的智能化发展,本课题围绕实际需求,设计了基于屏蔽泵的多传感器融合物联网远程在线监测平台,主要功能涵盖屏蔽泵状态的远程在线监测、报警和控制,实现多参量、全过程的实时信息采集,引入多传感器信息融合技术,全面监控屏蔽泵的运行状态。主要研究内容如下:(1)从屏蔽泵常见故障出发,分析平台功能性和非功能性需求,探讨平台架构,结合多种技术实现屏蔽泵的智能化。(2)选择神经网络实现多传感器数据融合,详细研究BP算法和LMBP算法的学习算法和学习过程,对比两种算法的预测结果,LMBP算法收敛速度快、拟合好、均方误差小,选定依托LMBP算法构建模型预测扬程,提升系统预判性。(3)从总体设计入手,合理选择开发平台,采用C/S模式,以STM32作为设备采集控制终端的主控制器,借助One NET为云服务平台,基于Qt开发远程监控终端,完成监控终端与云服务平台间的数据加密传输,保证数据完整性和通讯机密性。(4)开发并实现了远程监控终端。远程监控终端按照功能分为用户登录、实时监测、数据查询、信息管理、报警控制、系统设置六大模块,实现数据可视化,为检修提供可靠支撑。测试结果表明,终端能够实现对设备的远程实时监控和管理,达到预期设计目标。本课题设计的平台,数据融合效果较好,能实时监控运行状态,确保设备平稳运行,保障安全生产,避免因小损坏造成大事故,对屏蔽泵的状态监控有重要意义。

关键词：屏蔽泵多传感器数据融合 BP神经网络算法远程监控终端

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基于BB84协议的单探测器QKD系统研究

基于BB84协议的单探测器QKD系统研究

作者：闫瑞合肥工业大学

学位级别：硕士

密码学领域,依赖于计算复杂度的经典信息加密算法受到量子计算机和量子算法的威胁。但是,基于量子力学的量子密钥分发能够实现无条件的安全通信,已经成为了现在研究的热点。然而由于单光子探测器的探测效率不匹配,基于四个单光子探测器... 详细信息

密码学领域,依赖于计算复杂度的经典信息加密算法受到量子计算机和量子算法的威胁。但是,基于量子力学的量子密钥分发能够实现无条件的安全通信,已经成为了现在研究的热点。然而由于单光子探测器的探测效率不匹配,基于四个单光子探测器的量子密钥分发系统存在安全性方面的漏洞。另外,单光子探测器昂贵,量子密钥分发系统造价高昂。论文利用时分复用技术,采用一个单光子探测器设计了一种量子密钥分发系统。论文分析了基于BB84协议的偏振编码的四探测器量子密钥分发系统。设计了单探测器量子密钥分发系统的时分复用器、接收端电子学硬件以及一个同步脉冲内的四种偏振光的探测门。通过在时分复用器的不同偏振光的光路上添加依次相差6 m的延迟光纤,使得不同偏振光到达单光子探测器的时间依次相差30 ns。设计了单探测器量子密钥分发系统的同步校准方案,标定出一个同步脉冲内的偏振光的相对时间位置,并将其作为能够区分不同偏振光的探测门位置。对设计的单探测器量子密钥分发进行了安全性分析。分析结果表明,单探测器量子密钥分发系统能够抵御窃听者的截取重发攻击和时移攻击。对设计的单探测器量子密钥分发系统成功地进行了室内的密钥分发实验。实验结果表明,单探测器量子密钥分发系统的在平均光子数为0.1时,系统的成码率达到了2.225 Kbps,误码率小于3%。

关键词：量子光学量子密钥分发时分复用 BB84协议

单光子雪崩光电二极管（SPAD）标定系统的研究

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单光子雪崩光电二极管（SPAD）标定系统的研究

作者：高雪峰合肥工业大学

学位级别：硕士

单光子雪崩光电二极管(SPAD)作为量子保密通信接收端探测器的核心器件,它的性能优劣对于量子保密通信效果有着至关重要的影响。目前针对单光子探测器应用的SPAD性能标定设备研究较少,为此论文专门开发了SPAD标定系统。该系统采用集成化... 详细信息

单光子雪崩光电二极管(SPAD)作为量子保密通信接收端探测器的核心器件,它的性能优劣对于量子保密通信效果有着至关重要的影响。目前针对单光子探测器应用的SPAD性能标定设备研究较少,为此论文专门开发了SPAD标定系统。该系统采用集成化设计,在一个测试主机内集成了SPAD工作环境配置、雪崩信号甄别提取和性能参数计算标定等功能,极大的提高了SPAD的标定效率与标定准确性。论文充分分析了SPAD的工作特性及其关键性能参数,根据标定系统关心的测试量,制定了用于SPAD标定系统的设计方案。系统采用高精度的DAC芯片实现了反向偏压的精准设置,提出了一种恒流源补偿方案用于监测微弱的偏流变化。通过雪崩信号甄别提取、脉冲展宽、电平转换等设计克服了SPAD产生的雪崩脉冲信号幅值小,抖动大的问题。并且根据实际标定需要,设计了基于FPGA的系统信号处理流程,控制产生了光源驱动信号、门控信号和符合门信号,通过门控微分信号标定及延时扫描功能标定雪崩信号、门控信号、符合门信号的相对延时位置,提取雪崩脉冲计数最大值处统计信息。利用双符合门标定方法有效地分离SPAD光计数、暗计数与后脉冲计数,最终对采集数据处理计算得到性能标定结果。实验证明,SPAD标定系统设计方案能够精准标定SPAD的探测效率、后脉冲、暗计数、最佳工作电压、偏置电流等性能参数。

关键词：单光子雪崩光电二极管性能标定偏压控制微分信号延时扫描

屏蔽泵多传感器信号检测误差补偿及控制系统设计

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屏蔽泵多传感器信号检测误差补偿及控制系统设计

作者：郑书林合肥工业大学

学位级别：硕士

屏蔽泵作为一种完全无密封泵,可以用来输送易燃、易腐、易爆、易挥发、剧毒性等特殊载体,在工业生产和生活领域应用极为广泛。传统的屏蔽泵故障检测主要依据TRG表,根据表的指针指向的区域来判断泵内是否存在故障,该方法较为机械且难以... 详细信息

屏蔽泵作为一种完全无密封泵,可以用来输送易燃、易腐、易爆、易挥发、剧毒性等特殊载体,在工业生产和生活领域应用极为广泛。传统的屏蔽泵故障检测主要依据TRG表,根据表的指针指向的区域来判断泵内是否存在故障,该方法较为机械且难以确定具体故障原因。为了更好的满足屏蔽泵的智能化发展,本文研究了屏蔽泵的信息传输和智能控制,设计了一种基于FPGA的屏蔽泵多传感器智能检测控制系统,并利用神经网络非线性拟合的能力,对误差进行补偿,提高了系统的鲁棒性。主要研究内容如下:（1）对传感器种类和主要器件进行选型,分析屏蔽泵的故障检测需求,在传统屏蔽泵上增加了多传感器信号采集模块。搭建了屏蔽泵多传感器采集信号的硬件平台,根据功能需求,围绕FPGA主控芯片设计模块电路,通过板级调试验证了模块功能。（2）编写FPGA信号采样和串口通信等逻辑算法,以Pt100铂电阻温度传感器为例,介绍其采集和通信过程,最终实现多传感器信号的传输与通信,在基于Qt5.0上位机界面中,可以简单直观的实时读取多传感器各参数信息。（3）对多传感器采集信号进行误差补偿。主要方式是对多传感器的标定和输出信号的非线性修正。使用随机梯度下降作为优化算法的全连接神经网络对数据进行误差补偿,最终使各传感器信号检测精度大幅提高。通过本课题的系统设计,采集多传感器数据精度和效率较高,能实时对泵内数据有效检测,确保设备运行稳定,对屏蔽泵的智能发展有重要意义。

关键词：屏蔽泵传感器检测 FPGA 神经网络

基于PROFINET通信协议的IO设备研究

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基于PROFINET通信协议的IO设备研究

作者：陈雷合肥工业大学

学位级别：硕士

随着增量式编码器的广泛应用,以及PROFINET实时以太网在工业控制领域中的兴起,研究带有PROFINET通讯接口的编码器具有十分重要的意义。本文将编码器信号处理和PROFINET通讯进行整合,设计出具有PROFINET通讯接口的IO设备,该设备能够实现... 详细信息

随着增量式编码器的广泛应用,以及PROFINET实时以太网在工业控制领域中的兴起,研究带有PROFINET通讯接口的编码器具有十分重要的意义。本文将编码器信号处理和PROFINET通讯进行整合,设计出具有PROFINET通讯接口的IO设备,该设备能够实现对电机转速、位置和方向的测量。研究提高PROFINET通信实时性的实现方法,并给出了RT和IRT数据传输时间的计算方法。在比较了几种转速测量的方法后,选择使用变M/T法对转速进行测量。根据IO设备的功能需求,完成了PROFINET IO设备的硬件设计,包括以ERTEC200为核心的通讯接口模块、信号调理模块以及电源模块等,并对各模块的电路原理图进行了说明。阐述了eCos操作系统移植的一般步骤以及PROFINET IO协议栈的基本结构。完成了编码器信号处理模块的设计,利用Verilog HDL语言实现了四倍频鉴相、位置计数、变M/T法测速以及A/D采样等功能。搭建起PROFINET IO设备测试的硬件平台,使用SignalTap Ⅱ、Wireshark以及监控软件对IO设备进行了测试。测试结果表明,10设备能够通过PROFINET通信协议获得转速、位置和方向信息,达到了预期的目标。

关键词： PROFINET IO 增量式编码器信号处理变M/T法 eCos操作系统

一种垂直轴平面片洋流发电模型的设计及数值模拟

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一种垂直轴平面片洋流发电模型的设计及数值模拟

作者：崔堃合肥工业大学

学位级别：硕士

随着经济的发展,人口的增加,社会生活水平的不断提高,人们对能源的需求迅速增长。在当前的能源结构中,我国现阶段所利用的主要能源是石油、天然气、煤炭等化石燃料,这些燃料属于不可再生能源。大量使用化石燃料,一方面导致其日渐枯竭,... 详细信息

随着经济的发展,人口的增加,社会生活水平的不断提高,人们对能源的需求迅速增长。在当前的能源结构中,我国现阶段所利用的主要能源是石油、天然气、煤炭等化石燃料,这些燃料属于不可再生能源。大量使用化石燃料,一方面导致其日渐枯竭,另一方面也带来了严重的环境问题。我国属于海洋大国,海洋资源丰富,洋流能作为一种清洁的可再生能源,具有分布广、储量大、无污染等特点,因此,如何利用洋流能进行清洁可持续发电成为了世界各国的研究重点。水轮机作为洋流能能量转换的核心装备,本文以设计的垂直轴多叶片水轮机作为研究对象,对叶片以及水轮机单机在流场域中的流体动力性能进行了研究。文中首先在对水轮机现有研究的基础上,总结了垂直轴水轮机的优点,介绍了其结构特点以及工作原理,分别对水轮机叶片及整个叶轮的受力情况进行了分析,阐述了与水轮机水动力性能计算相关的贝兹理论模型与双盘面多流管理论模型。然后,针对水轮机的叶片翼型建立物理模型,对翼型在不同的流场域条件下进行了定常数值模拟计算,研究了叶片翼型在不同攻角以及不同流速下的绕流特征。随后,将水轮机与水槽组成的整体作为数值模拟的模型,在研究过程中忽略转轴以及横梁对流场分布的影响,将模型整体简化为二维模型,对简化后的模型进行了非定常二维数值模拟,研究了来流速度、叶轮旋转速度以及水轮机叶片数这三个影响因素对水轮机水动力性能的影响规律。最后,利用三套不同尺寸的水轮机实物进行试验验证,在试验数据的基础上对水轮机的能量利用率进行了计算与分析,对利用垂直轴多叶片水轮机进行发电的可行性与适用性进行验证。通过本文的研究,可以模拟出叶片翼型周围的流场分布以及水轮机附近流场域中流体的流动状态,得出水轮机的一些基本参数对其水动力性能的影响规律。通过实物试验对设计的水轮机发电效果进行验证,为后期对水轮机基本参数及结构进行优化奠定了基础。

关键词：垂直轴水轮机变攻角水动力性能数值模拟样机实验