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基于SOPC技术的动态定量称重控制系统设计

李丰旺  
【摘要】: 在化工、水泥、粮食、饲料等行业的生产过程中,都需要对产品进行定量包装。现在的定量秤重控制系统设计通常采用单片机作为控制核心,但是单片机的处理能力低,不能很好的满足设计要求;后来出现采用DSP作为控制核心,虽然DSP的处理能力能够满足要求,但由于这种传统的设计,实现的定量秤重控制系统结构和功能固定,缺乏一定的灵活性。另一方面,现在的物料称重控制一般采用空中量补偿法,落差值用于补偿由于外界干扰及机械惯性等因素造成的偏差,使得实际给料满足精度要求。但是由于调整落差值是在当次给料结束后,给料进程是不可逆的,对下次给料仅是一个待修正的值,难以提高精度。 本课题的目的是采用Altera公司的SOPC解决方案,研制一台针对粉末状产品的定量称重控制器,它基于Nios II双核结构,其中一个Nios II处理器专门负责高速的数据采集及处理,另外一个Nios II处理器完成与上位机通讯功能。运用可靠性高、稳定性好、应用灵活并可以对频率很低的信号实现滤波的FIR数字滤波算法过滤数据采集过来的信号。利用Quartus II自定义外设和Avalon总线多主并行处理的特点,采用Verilog HDL语言实现LCD控制器和FIR滤波,使得电路最小化,降低了外界干扰。然后,本文对动态称重定量下料过程进行了较为深入的研究,建立了下料过程动态称量的数学模型。在动态称量过程分析研究的基础上,提出了预测控制的方法,从而有效的提高了称量精度。 相对于传统的嵌入式系统解决方案而言,本课题所采用的SOPC系统解决方案缩短了开发周期、减少了器件数目、提高了系统的性能。使系统易实现、易升级、易移植、具有较强的适应性和可扩展性。


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