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时间敏感网络关键技术研究与仿真模型设计

时间敏感网络关键技术研究与仿真模型设计

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作者：乐晨俊苏州大学

学位级别：硕士

现场总线技术由于其设计简单、可靠、开销少等特点,在传统自动化领域获得了巨大的成功,但是在万物互联的背景下,现场总线逐渐无法满足日益增长的带宽需求。分组交换以太网被视为下一代自动化领域的核心通信技术,然而,传统以太网无法满... 详细信息

现场总线技术由于其设计简单、可靠、开销少等特点,在传统自动化领域获得了巨大的成功,但是在万物互联的背景下,现场总线逐渐无法满足日益增长的带宽需求。分组交换以太网被视为下一代自动化领域的核心通信技术,然而,传统以太网无法满足自动化应用苛刻的实时要求。时间敏感网络(Time-Sensitive Networking,TSN)为传统分组交换以太网修订了诸多扩展协议,旨在实现确定性传输。本文着重于TSN调度机制的研究及其构件设计,在离散事件仿真器omnetpp上实现了 TSN仿真模型,用于验证TSN调度机制对系统实时性能的提升。首先,本文针对二层交换机存储转发过程中,时间敏感帧被阻塞在消息队列这一现状,修改以太网帧格式、整形器和MAC控制器,使网卡支持帧抢占机制。利用omnetpp,在传统分组交换以太网模型的基础上构建TSN终端节点和交换机节点模型,并在单跳以及多跳网络拓扑上评估了帧抢占机制的性能。此外,本文针对分布式嵌入式系统中,不同节点因晶振漂移而导致的时间不同步现象,在各节点模型的应用层和数据链路层分别实现时间同步机制,并从精度和成本两个角度对比了这两种实现方式。最后,在各从节点同步于主节点的前提下,在TSN交换机节点模型中添加基于门控列表的时间触发调度器,评估了交叉流量对时间触发调度机制的影响。研究表明,帧抢占机制缩短了时间敏感帧被低优先级帧阻塞的时间,并减少了其被同等优先级和高优先级帧阻塞的概率;时间触发调度机制通过保护带宽,避免了阻塞的发生。仿真结果证明,在帧抢占的作用下,时间敏感帧的端到端延迟和抖动大幅降低;在牺牲部分带宽的前提下,时间同步机制和时间触发机制为时间敏感帧提供了零抖动传输。

关键词：实时网络时间敏感网络帧抢占时间同步时间触发调度

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复合式酿酒葡萄清土机的设计与试验研究

复合式酿酒葡萄清土机的设计与试验研究

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作者：乐晨俊江苏大学

学位级别：硕士

酿酒葡萄是我国主要种植的水果之一,随着生活质量的提高以及葡萄酒在世界范围内的广泛推广,国内外对酿酒葡萄的需求量更是连年增长。宁夏是我国酿酒葡萄的主要产地之一,由于气候寒冷且干燥,为了防止酿酒葡萄在冬季被冻伤或者风干致死,... 详细信息

酿酒葡萄是我国主要种植的水果之一,随着生活质量的提高以及葡萄酒在世界范围内的广泛推广,国内外对酿酒葡萄的需求量更是连年增长。宁夏是我国酿酒葡萄的主要产地之一,由于气候寒冷且干燥,为了防止酿酒葡萄在冬季被冻伤或者风干致死,目前普遍采用土埋的方式进行保护越冬,到春季的时候清土起藤。清土起藤工作量大、时间紧迫,如果不能在限定的时间内完成,葡萄藤就会在土壤中发芽,起藤的时候就会对嫩芽造成损伤。宁夏地区酿酒葡萄种植规模大,对于酿酒葡萄清土起藤这项工作,大多采用人工劳作的方式,劳动强度大、成本高。目前已有的酿酒葡萄清土机械又存在清土率不达标、作业效率低、伤藤率高等问题。究其主要原因还是清土方式为接触式清土,无法清除核心区域的土壤,进而影响清土效果。为此,本文综合接触式和非接触式清土,设计了一种复合式酿酒葡萄清土机,通过清土刮板清除酿酒葡萄埋土土垄两侧的部份土壤,随后采用风力清土清除核心区域的土壤,以此来提升机具的清土率、露藤率以及降低伤藤率。本文研究涉及的主要内容如下:(1)根据红寺堡酒庄等酿酒葡萄主产区葡萄种植农艺要求的调研结果和清土要求进行清土方案的探究,对不同的清土方案进行对比分析,最终选择接触式和非接触式进行配合清土,由清土刮板清除非核心区域的土壤,再由风力清土清除核心区域的土壤,并对作业路径做出了规划。(2)通过分析现有的工程触土机械,如推土机、平地机、清雪机等现有机械,根据对结构特点、工作方式及作业效率的分析结果选择合适的清土方式。以清土方式确定清土刮板为触土部件以及在现有研究的基础上选择主要的技术参数。运用ANSYS-Workbench对清土刮板进行有限元分析,得到清土刮板所受最大应力值为109.3MPa,最小安全系数为2.2872,最大变形位移为0.56mm,验证得出清土刮板满足设计和使用的要求。(3)以能量守恒为基础,建立风力清土过程的能耗计算理论模型。假定土垄能够破碎,通过计算分析可知,风力所需提供的总动能为4027.18J。以理论计算为依据对风机、柴油发动机进行选型以及确定风口的结构参数。通过测量风机和柴油发动机主轴转速和出风口风速、风压和风量,验证了风力清土装置达到了理论设计的要求。(4)基于EDEM-FLUENT耦合对风力清土过程进行了仿真试验研究。以风力清土装置风口的清土高度、清土速度以及截面尺寸为变量进行仿真试验研究,得出风口截面为100mm×200mm、风口清土高度为25cm、清土速度为0.5s/m时清土效果较好,且土壤颗粒的抛散范围未超过种植的行距。通过对颗粒流和气流速度矢量图的分析,初步判断出扬尘在土垄未破碎时扬起高度较大。(5)进行试验验证与对比分析。对扬尘进行探究性试验研究,对土垄不同破碎时间下扬尘的高度差异进行分析,得出土垄的破碎时间越小扬尘越低。通过单因素与多因素试验研究,从清土率、露藤率、断藤率三个方面进行性能对比,得出复合式酿酒葡萄清土机作业清土率比传统机械提升20%以上,露藤率提升为90.5%,伤藤率降低为1.5%以内,综合项目的清土要求,复合式酿酒葡萄清土机的性能参数符合设计要求且提升明显。

关键词：清土刮板风力清土装置 EDEM-FLUENT耦合试验

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基于定点DSP的精度扩展FIR算法研究

基于定点DSP的精度扩展FIR算法研究

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2017中国西部声学学术交流会

作者：乐晨俊乔东海苏州大学电子信息学院中国科学院声学研究所

地震信号的动态范围一般大于120 d B。为了保证精度和采样率,通常在采集系统末端加上一级数字抽取滤波器。本文在TI公司的TMS320VC5509A芯片上实现了这一设计,这款定点16位低功耗数字信号处理器可以使地震检波器在电池供电下长时间工作... 详细信息

地震信号的动态范围一般大于120 d B。为了保证精度和采样率,通常在采集系统末端加上一级数字抽取滤波器。本文在TI公司的TMS320VC5509A芯片上实现了这一设计,这款定点16位低功耗数字信号处理器可以使地震检波器在电池供电下长时间工作。但是,传统的基于16位定点处理器的FIR算法无法达到100 d B以上的阻带衰减。基于此,本文充分利用了处理器的硬件资源,结合FIR抽取滤波器的结构特性,设计了一种精度扩展算法,实验表明:本文设计的数字滤波器满足系统要求,且在速度、精度、功耗上达到了很好的折中。

关键词：精度扩展定点处理器 FIR抽取滤波器

来源： cnki会议评论

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