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基于DSP的实时监测与故障诊断系统的研究与应用

柴艳红  
【摘要】: 本文在N—S碎碾机状态监测及故障诊断系统的工业试验方案的基础上提出了产品定型的初步方案,采用双CPU的系统结构,使DSP芯片承担数据处理功能,而单片机微控制器用作外设控制和I/O接口处理机,实现优势互补,优化了系统结构,使系统能更好地满足实际工况的需要,并且根据系统的结构设计了相应的软件,使系统完成N—S碎碾机组实时状态监测的功能。 首先,在硬件设计方面做出了相应的修改,仍将原系统分为信号采集模块、信号处理模块、人机交互模块和数据通信模块这样的几部分,但在元件的选型上根据试验中产生的问题做了改动,特别是改用了16位定点DSP处理器TMS320VC5402与80C51的主从系统的设计方案,使TMS320VC5402与8051充分发挥其性能优势,分别实现系统中的不同功能,C5402作为数字信号处理的核心,80C51则实现系统的I/O控制功能,使双CPU能发挥各自的优势,系统能够较好地完成各模块的功能。 其次,在软件编写方面,除了常用的数据通信、人机交互等模块的软件设计以外,主要是实现信号处理模块的编写,对于A/D采样后的数据,进行FFT变换,然后通过IIR软件滤波器,以及自适应软件滤波器进行噪声滤波处理,提取其频谱特性。在文中较为详细地介绍了IIR滤波器理论,自适应滤波器理论,快速傅立叶变换理论,它们实现的具体算法及其在C语言或MATLAB中的模拟实现,然后谈到了相关算法在TMS320VC5402DSP中实现时应该注意到的有关问题,并将算法的模拟和在DSP中的实现做了比较,完成了相关的程序设计。 在本文中还介绍了数字信号处理技术方面的知识和机械故障诊断技术的发展。


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