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控制器看门狗问题分析及改进

时代汽车 2022年第6期 159-160,198页

作者：何健豪赵倩文阮鸥极氪汽车(宁波杭州湾新区)有限公司浙江省宁波市315336 吉利汽车研究院(宁波)有限公司浙江省宁波市315336

本文选用了控制器看门狗的软件问题,以故障树的分析思路,对问题进行分析。通过研究表明,通过这种方法可找出看门狗故障原因。其他类型控制器如出现类似问题,可参考本文的思路开展分析。此外,对软件进行改进,有效提升软件成熟度。

关键词：看门狗超时复位控制器

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电机加载健身康复设备控制器的开发与研究

电机加载健身康复设备控制器的开发与研究

作者：孔垂旭太原理工大学

学位级别：硕士

电机加载健身康复设备的发展与推广,是顺应时代潮流、迎合人民心理、满足品质需求、符合客观规律的必然方向。由于国内在该领域起步较晚,相比发达国家,可能会存在研究不完善、技术不成熟等问题,尤其是涉及设备核心部件的研发仍有不小的... 详细信息

电机加载健身康复设备的发展与推广,是顺应时代潮流、迎合人民心理、满足品质需求、符合客观规律的必然方向。由于国内在该领域起步较晚,相比发达国家,可能会存在研究不完善、技术不成熟等问题,尤其是涉及设备核心部件的研发仍有不小的差距。为了打破这一现状,避免国外进行市场垄断,同时减少高成本产品引进,亟需大力支持与发展国内相关领域的研究,争取在保证安全可靠的前提下设计出低成本、大众化的国产产品。对电机加载健身康复设备而言,加载器是交流伺服电机,其功能实现完全取决于控制器,故研发成本低廉、性能稳定、控制准确、功能强大的控制器是推动该领域进步的大本大宗,也是前提条件。为此本文针对该类设备的控制需求进行了控制器的开发与研究,具体工作可分为三个部分。第一部分与健身康复训练有关,主要是对等张、等长、等速、被动四种训练模式以及扭矩标定、加减速控制、无扭矩反馈处理和运动处方制定四种控制策略进行设计。第二部分是控制器的硬件,以STM32F407IGT6为主控芯片,电源电路、时钟电路、复位电路、调试电路和存储电路构成基本电路,外围主要包括数字量、模拟量、串行通信和以太网等接口电路。第三部分为控制器的软件,以HAL库的开发方式和三层框架结构进行编程,其中硬件抽象层配置时钟、输入输出等底层基础代码,功能模块层实现电机控制、信号采集处理和数据通信等具体功能,人机交互层进行触摸屏和上位机的交互界面设计。在开发并制作出控制器之后,搭建了两套实验平台,以进行实验与分析。由扭矩精度测量实验可知,扭矩标定策略与无反馈扭矩处理策略具有一定的实用价值。通过等张和等长模式的实验可以说明这两种控制算法的设计符合模式特点,能够实现相应的训练。等速模式下速度波动、加减速以及肌力训练测试的实验结果证明了所设计的等速控制算法满足使用条件,且加减速控制策略与运动处方制定策略是合理有效的。由于控制器在工作过程中运行良好、控制稳定、满足使用要求,因此使用该低成本产品不仅可以助力电机加载健身康复设备的发展,而且能够促进设备的大众化推广,从而为全民健身、健康中国的实现奠定基础。同时研究过程中的理论与方法较为合理,对该领域或其他领域所需控制器的开发具有一定的参考价值。

关键词：交流伺服电机电机加载健身康复设备控制器健身康复训练

基于Zynq的振动台控制器架构设计与算法实现

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基于Zynq的振动台控制器架构设计与算法实现

作者：高浩卓浙江大学

学位级别：硕士

电液振动台可以模拟真实环境下的振动，被广泛应用于建筑抗震模拟、材料结构试验、汽车测试、海上舷梯等领域。控制电液振动台所需的高性能振动控制器主要依赖进口。近年来基于FPGA的振动控制器开始凸显其优势，更适合用于多通道、高频... 详细信息

电液振动台可以模拟真实环境下的振动，被广泛应用于建筑抗震模拟、材料结构试验、汽车测试、海上舷梯等领域。控制电液振动台所需的高性能振动控制器主要依赖进口。近年来基于FPGA的振动控制器开始凸显其优势，更适合用于多通道、高频率等测试场景。而国内基于FPGA的振动控制器的研发基本处于空白。　　本文基于Zynq-7000芯片的CPU+FPGA架构，设计了一套结构清晰、通用性强、易于扩展的振动台控制程序，实现了数据采集、控制、以太网通信等功能。本文主要工作如下:　　1、设计了基于Zynq的振动台控制器程序架构，包括基本的数据采集与控制回路、数据传输通路，具体实现了FPGA部分的关键模块和CPU部分的以太网通信功能，发挥了CPU与FPGA各自的优势。搭建了Zynq控制器与上位机沟通的桥梁，使振动试验的调试更加便捷。　　2、在FPGA中实现了振动控制领域常用的算法——PID控制算法和三参量控制算法。在Simulink中进行了仿真，为之后的系统测试和参数确定提供了参考。　　3、进行系统测试，验证了控制器架构的合理性和有效性。进行了正弦波试验和地震波试验，其中正弦波试验的位移相关系数和加速度相关系数分别达到99.86％和94.87％，地震波试验分别达到99.998％和65.68％。

关键词：控制器 Zynq FPGA 振动台架构设计运动控制以太网

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M公司商用空调控制器营销策略优化研究

M公司商用空调控制器营销策略优化研究

作者：何宝华广西师范大学

学位级别：硕士

企业持续增长对于有效市场竞争,保持现有的市场地位,维系保持与相关方的良好合作,保证企业内部人员稳定、人才成长和奋斗意愿都起着十分重要的重用。一旦企业停滞增长,企业就会很危险,会出问题。商用空调是暖通行业的一个细分邻域,控制... 详细信息

企业持续增长对于有效市场竞争,保持现有的市场地位,维系保持与相关方的良好合作,保证企业内部人员稳定、人才成长和奋斗意愿都起着十分重要的重用。一旦企业停滞增长,企业就会很危险,会出问题。商用空调是暖通行业的一个细分邻域,控制器是商用空调的核心控制部件,作为商用空调业内企业,M公司商用空调控制器面临着销售增长率低这一严重的问题,增长率长年维持在1.0%左右,远远低于行业规模12%的增长率。而M公司商用空调控制器是M公司搭载其所有行业应用的核心平台产品,控制器的销量会影响到M公司其他附属产品的销量,销售增长率低问题长期得不到解决将导致M公司整体的销售业绩下滑,从而影响到公司的利润和现金流,给公司的运营带来严重威胁,公司的决策层对此高度重视。本文针对M公司商用空调控制器营销问题进行研究,用STP营销分析模型对商用空调行业进行梳理,明确M公司的目标市场。分析了M公司机会和威胁环境因素,并阐述了行业规模和需求变大后,M公司商用空调控制器销售增长率低这一问题对M公司的不利影响。通过利用营销4P理论从商用空调控制器产品竞争力不足,销售渠道单一,价格竞争力弱,促销手段不足四个方面进行分析研究。其中产品竞争力不足表现在编程环境及配套手册欠缺、过度设计、交付周期长、成本高及针对性差、部门间合作力度不够。其销售渠道单一表现在缺少代理渠道、欠缺大客户管理机制、缺少网络营销渠道。其价格竞争力弱表现在定价机制不合理、大客户定价策略模糊、无代理商价格体系、价格调整策略不完善。其促销手段不足表现在销售队伍技术欠缺积极性不高、网络促销缺失、忽略终端用户拓展、展会和研讨会参与不足、校企合作不足。以上问题如未能得到有效解决,将会严重影响M公司的销售业绩。本文基于以上问题原因分析,根据M公司的实际情况分别提出了优化策略:产品策略主要包括改善编程环境,优化产品设计,增加本地化生产的型号,开发适合本地市场的低成本产品,强化部门间合作提升服务质量。渠道策略主要包括代理分销渠道多元化,加强直销渠道的管理和建立网络渠道销售。价格策略主要包括随行就市定价策略,完善大客户定价策略,建立和完善代理商价格体系和规范价格调整策略。促销策略主要包括加强销售队伍建设,重视网络促销,开展终端用户促销,提高展会论坛品牌曝光率,开展校企合作。研究M公司商用空调控制器营销策略优化具有实践和理论价值,商用空调控制器营销策略优化研究成果不仅对于M公司企业自身具有实用性,对于其他类似的外资或者本土企业在遇到营销问题时也同样有着借鉴作用,并填补了过去对于商用空调控制器营销策略优化研究的空白。

关键词：商用空调控制器营销策略 4P

DDR3 SDRAM控制器协同仿真平台设计研究

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DDR3 SDRAM控制器协同仿真平台设计研究

作者：陈豪顺中国民航大学

学位级别：硕士

随着硬件设计技术的飞速发展,片上系统(System on Chip,So C)级芯片凭借其体积小、功耗低、成本低等特点,成为芯片设计的一种趋势。So C芯片内部集成了存储器、处理器、总线、信号采集及转换器、特定芯核等模块,整个系统的性能与存储器... 详细信息

随着硬件设计技术的飞速发展,片上系统(System on Chip,So C)级芯片凭借其体积小、功耗低、成本低等特点,成为芯片设计的一种趋势。So C芯片内部集成了存储器、处理器、总线、信号采集及转换器、特定芯核等模块,整个系统的性能与存储器的读写能力为强相关的关系,常见的存储器有SDRAM、SRAM、FLASH等。其中DDR3 SDRAM以其高速率、大容量、低成本等优点而广泛用于C919、A350等民航客机的部分关键航空电子设计中。DDR3控制器作为处理器与存储器数据交互的媒介,需要按照JESD79-3标准中列举的规则处理各类数据操作,运行场景复杂。因此,针对机载电子硬件系统开发可靠、高效的DDR3 SDRAM存储器控制器验证平台,具有重要意义。论文分析对比了芯片验证领域现有的几种方法和工具,提取了DDR3 SDRAM及控制器的需求。基于航空应用要求,设计了基于硬件仿效器(Emulator)的软硬件协同仿效方案。并以Mentor Veloce2硬件仿效器为实现工具,实现了主机运行UVM Testbench、仿效器平台运行可综合的硬件代码部分、SCE-MI(Standard Co-Emulation Modeling Interface)Bridge作为转接桥的双域验证平台。通过对典型控制器的实际应用表明,所搭建的验证平台,能够完成功能需求验证、覆盖率收集的功能,并可用于硬件设计的回归优化测试。论文面向DDR3 SDRAM控制器验证需要,提出了基于硬件仿效器的验证方案,完成了相关设计。研究中总结的应用关注,可为未来该类验证技术在航空取证中的应用提供参考。

关键词： DDR3 SDRAM存储器控制器硬件仿效器验证

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静电喷涂控制器的研究与开发

静电喷涂控制器的研究与开发

作者：刘智楷广东工业大学

学位级别：硕士

静电喷涂技术因其具有绿色环保、涂膜质量好、成品率较高、涂料再利用率高等优点,被广泛应用于汽车、船舶、航天航空等领域。静电喷涂控制器作为静电喷涂控制系统的核心部件,其功能与性能直接影响着喷涂效果。目前国内对静电喷涂控制器... 详细信息

静电喷涂技术因其具有绿色环保、涂膜质量好、成品率较高、涂料再利用率高等优点,被广泛应用于汽车、船舶、航天航空等领域。静电喷涂控制器作为静电喷涂控制系统的核心部件,其功能与性能直接影响着喷涂效果。目前国内对静电喷涂控制器的研究与设计较少,国产静电喷涂控制器仍存在一系列问题。其一,大多数静电喷涂控制器仍采用离线式参数设置,多控制器协同工作时参数调整十分不便。其二,大多数控制器对输出气体流量仍采用开环控制,无法保证在气源波动的情况下提供稳定的输出气体流量。其三,受法拉第笼屏蔽效应和反电离现象的影响,目前所研发的控制器在喷涂凹槽工件时凹槽底部上粉率严重偏低。其四,在喷涂凹槽工件时,依赖于人工经验的喷涂参数设置法缺乏科学性,为了使凹槽底部获得目标涂膜厚度,需要开展多次喷涂实验才能试凑出较合理的喷涂参数。针对上述问题,设计了一种静电喷涂控制器,实现了在线式参数设置、输出气体流量闭环控制、输出静电闭环控制、凹槽工件喷涂优化以及基于BP神经网络预测凹槽底部涂膜厚度等功能。主要研究内容概括如下:首先,通过分析主流嵌入式芯片的特点,完成了嵌入式芯片的选型。针对静电喷涂控制器的功能需求,设计了静电喷涂控制器的硬件架构。根据硬件架构设计出电源管理电路、静电发生电路、静电电流检测电路、静电电压检测电路、步进电机驱动电路以及气压检测电路,完成静电喷涂控制器硬件电路的开发。其次,基于μCOS-Ⅱ实时系统设计出静电喷涂控制器软件架构,完成了μCOS-Ⅱ实时系统的移植。制定了PC上位机和静电喷涂控制器的通信内容,根据通信内容创建了CANopen对象字典,完成了CANopen协议的移植。建立了输出气体流量和气压的数学模型,基于数学模型和气压传感器实现了气体流量的采集,完成了输出气体流量闭环控制功能的软件开发。基于卡尔曼滤波算法对采集的静电信号进行了滤波处理,采用PID算法完成了输出静电闭环控制功能的软件开发。再次,分析了影响凹槽工件底部上粉率的主要原因,提出了静电间歇输出的创新性喷涂方法并描述了其优化原理,完成了静电间歇输出法的软件程序设计,开展了静电间歇输出法喷涂参数取值范围测量实验,测量出各喷涂参数的合理取值范围,为应用静电间歇输出法时喷涂参数的设置提供合理依据。然后,针对喷涂参数设置缺乏科学性的问题,基于BP神经网络非线性逼近能力强且运算效率高的特点,提出了基于BP神经网络的凹槽底部涂膜厚度预测方法。构建了三层全连接神经网络,完成了神经网络模型软件程序的设计,开展了神经网络训练样本采集实验并完成了神经网络模型的训练。通过神经网络能准确且快速地计算出不同喷涂参数下所对应的凹槽底部涂膜厚度,为喷涂参数的设置提供准确的参考依据。最后,基于QT开发了测试上位机,并在广东某涂装技术有限公司的静电喷涂生产线上开展了静电喷涂控制器测试实验,实验结果表明:静电间歇输出法能有效提升凹槽底部上粉率,神经网络能根据不同喷涂参数准确预测出凹槽底部涂膜厚度,静电喷涂控制器运行稳定,喷涂工件涂膜质量符合国家标准,能满足企业的生产需求。

关键词：静电喷涂控制器嵌入式 CANopen 神经网络

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比例阀控缸气动伺服系统控制器研发

比例阀控缸气动伺服系统控制器研发

作者：吴佳伟江苏大学

学位级别：硕士

气动伺服技术是现代工业自动化中的一项重要技术。为使气动伺服系统更加小型化、轻量化,本课题开发了一套比例阀控缸气动伺服系统控制器。设计了控制器的硬件以及软件,并对其进行定位和轨迹跟踪试验研究。试验结果表明本控制器能够应用... 详细信息

气动伺服技术是现代工业自动化中的一项重要技术。为使气动伺服系统更加小型化、轻量化,本课题开发了一套比例阀控缸气动伺服系统控制器。设计了控制器的硬件以及软件,并对其进行定位和轨迹跟踪试验研究。试验结果表明本控制器能够应用于具体的气动伺服系统中。首先,确定了比例阀控缸气动伺服系统控制器的总体设计方案。为了使气动伺服控制器能够运用多种控制算法,并能够实现人机交互,本控制器将从处理速度、存储容量、模拟/数字转换、串口通信、人机接口五个方面进行总体设计。确定主控芯片为ST公司生产的STM32F103RCT6。该芯片具有处理速度快、复用功能强大等优点。确定了比例阀控缸气动伺服系统控制器的设计方案后,设计了其硬件电路并进行PCB电路板的设计与制作。硬件电路主要包括最小系统电路、外围电路、AD/DA扩展电路等。最小系统电路包括电源电路、复位电路、晶振电路、下载电路。主控板外围电路主要包括RS232电路、RS485电路、CAN总线电路、LCD电路、矩阵按键电路、IO扩展电路等。完成了控制器的硬件电路设计之后,开始进行印刷电路板(PCB)的设计与线路布局,并对整体系统电路进行制作与调试。在设计完比例阀控缸气动伺服系统控制器的硬件电路部分后,开始对其进行软件设计。软件部分主要包括嵌入式软件和上位机软件,可以通过嵌入式软件由控制器来对气缸伺服系统进行独立控制,也可以将控制器和上位机复合起来共同对其进行伺服控制。嵌入式软件需要完成网络通信、多路控制、参数设置、人机交互等功能。上位机软件需要完成在网络通信、多路控制、参数设置等功能。完成了各模块的程序编写,并对其功能进行了测试。对比例阀控缸气动伺服系统控制器进行硬件设计以及软件,包括嵌入式软件和上位机软件设计之后,控制器的相关功能已经逐步完善。根据已经设计好的硬件及软件,搭建比例阀控缸气动伺服系统实验平台。实验平台以气缸作为被控对象,结合位移传感器进行位移采集,进行气缸定位控制和轨迹跟踪控制试验研究,试验结果证明了本控制器的可靠性和适用性。

关键词：比例阀气动伺服控制器硬件设计软件设计试验研究

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连续波泥浆脉冲器控制器设计

连续波泥浆脉冲器控制器设计

作者：向泽明电子科技大学

学位级别：硕士

在随钻测井过程中,泥浆脉冲发生器作为测井仪器的核心部件之一,承担着将井下测井数据上传至地面的重要任务,因此脉冲器的稳定性至关重要;同时,在钻井过程中,脉冲器还将受到诸如极端温度、水力转矩和机械振动等多种的外界因素干扰,因此... 详细信息

在随钻测井过程中,泥浆脉冲发生器作为测井仪器的核心部件之一,承担着将井下测井数据上传至地面的重要任务,因此脉冲器的稳定性至关重要;同时,在钻井过程中,脉冲器还将受到诸如极端温度、水力转矩和机械振动等多种的外界因素干扰,因此脉冲器控制系统应具备强的抗干扰能力。本文以连续波泥浆脉冲器的电机控制系统作为研究对象进行脉冲器控制系统的分析和设计,旨在提升控制系统的环境适应能力。论文详细论述了脉冲器电机控制器的设计以及脉冲器工作中存在的环境影响。脉冲器电机控制方案选择电流环、速度环和位置环构成的三闭环PID控制方案,根据各环路的控制性能指标选择PID控制器结构,根据实际控制要求设计控制器参数。后续通过经验调试的方式重新整定三闭环PID控制器的参数,利用MATLAB/Simulink软件搭建电机时变参数模型以模拟电机受高温影响,然后对上述两种控制器参数设计方式下的控制系统进行仿真对比;仿真结果显示,两种控制器参数设计方式下的脉冲器控制系统在高温下均具备一定的控制能力。论文后续基于环境温度对控制系统的影响,在三闭环PID控制器的基础上,设计了位置环模糊控制器,以实现位置环PID控制器参数的自动调整,利用MATLAB/Simulink软件搭建模糊控制器模型,对模糊控制系统进行仿真和对比,验证了该方法下的脉冲器控制系统在高温环境下的适应能力。随后根据脉冲器电机的位置反馈器件——旋转变压器,在安装过程存在安装误差,提出了一种永磁同步电机的电气角零位测量方法及配套的转子位置计算方法,并利用MATLAB/Simulink软件搭建多极旋变控制模型,进行了仿真先验。最后,在实验环境下对脉冲器三闭环PID控制方案进行了验证。实验结果表明,三闭环PID控制系统的跟随精度高,动态性能好,能满足工程应用要求。

关键词：泥浆脉冲器控制器 PID控制转子初始位置检测

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NVMe控制器的硬件设计与实现

NVMe控制器的硬件设计与实现

作者：伍军辉湖南大学

学位级别：硕士

随着物联网、5G、人工智能等技术的进步,人们在工作与生活中产生的数据越来越多。对于这些数据,很多需要存储到云端,进行挖掘,使其产生价值。这就需要容量更大、性能更好、读取速度更快的存储系统来实现。此前大部分存储系统都是基于传... 详细信息

随着物联网、5G、人工智能等技术的进步,人们在工作与生活中产生的数据越来越多。对于这些数据,很多需要存储到云端,进行挖掘,使其产生价值。这就需要容量更大、性能更好、读取速度更快的存储系统来实现。此前大部分存储系统都是基于传统的机械硬盘而设计的,介质访问延迟相对较高。SATA、SAS等传统的存储接口就足够满足读写速度的要求。但随着半导体存储介质的发展,许多存储系统已经开始使用FLASH等非易失性存储介质。这类介质读取速度快、功耗低、存储密度大、耐用。这意味着介质访问延迟将大大降低,数据传输带宽也会明显增大。因此存储系统接口便渐渐成为存储系统性能提升的关键,此时NVMe应运而生。NVMe是一种高性能、可扩展的基于PCIe物理接口。用于主机软件与非易失性存储介质之间的通信。同时,NVMe可以提供更低的延时,更高的性能、更大的吞吐率。凭借这些优异性能,NVMe接口在多个领域得到使用,例如固态硬盘,加速板卡,数据中心等。此前的NVMe控制器大都使用软件的方式实现,而软件串行执行所带来的延迟会大大降低读取速度。因此要想获得更快的读写速度以及命令处理,就必须使用多核处理器。但这又会导致整个系统变得复杂,功耗也会随之增加。而硬件加速的NVMe控制器可以在不使用多核处理器的情况下有效降低延迟,提高读写速度。基于此背景下,本文对国内外在NVMe技术方面的发展以及其技术原理进行了深入研究,提出了一种全硬件实现的NVMe控制器架构,并通过Vivado软件在FPGA平台上对其进行了仿真与验证。控制器创新性地调用了DMA来进行数据传输。SQ指令的获取、CQ条目的反馈以及数据的读写都是由DMA来完成。DMA读写数据时无需CPU参与,降低了CPU开销,同时提高了读写速度。该控制器也可支持多队列操作,多队列可以进一步加速数据读取。测试结果表明,控制器在250MHZ时钟频率、单个I/O队列情况下,其读速度可达1.72GByte/s,写速度可达1.83GByte/s。

关键词： NVMe PCIe DMA 硬件加速控制器