嵌入式开发-基于pxa255的嵌入式智能减振系统设计new

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1、基于PXA255的嵌入式智能减振系统设计孙煜博，郑宾(030051山西太原中北大学信息与通信工程学院)孙煜博郑宾(CollegeofInformationandCommunicationEngineering,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,China)SunYu-bo,ZhengBin摘要：以一悬臂梁为例，介绍了一个基于IntelPXA255处理器的嵌入式智能减振系统的硬件与软件的设计与实现，WindowsCE操作系统的移植。该系统性能好、功耗低、重量轻，而且可移植性强，非常适合航

2、空航天、汽车、工控等对振动有严格限制的系统中。关键词：嵌入式系统；减振；PXA255；智能结构中图分类号：TP274文献识别码：AEmbeddedSmartVibrationMitigationSystemDesignBasedonPXA255SunYu-bo,ZhengBin(CollegeofInformationandCommunicationEngineering,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,China)SunYu-bo,ZhengBinAbstract：Thispape

3、rintroducesasmartvibrationmitigationsystembasedonPXA255,includinghardwaredesignandoperationsystemWindowsCEporting.Thissystemhashighperformance,lowpower-consumptionandlowweight.Itistransplantableandverysuitabletobeusedinspaceflight,motorandindustrialcontrolfieldswhi

4、charerestrictedgrindinglyinvibration.Keywords:embeddedsystem;vibrationmitigation;PXA255;smartstructure1引言近年来，随着国内外对智能材料结构理论与研究的深入，其研究成果已越来越多地应用在实际的工程项目中，而且取得了很多可喜的进展。智能减振理论与技术作为智能材料结构领域的一个关键的研究方向也越来越受到关注，使其已经被应用在了航天航空、土木工程、汽车、船舶、医学等对振动有严格限制要求的领域。对于一个智能减振系统来说，它的数据采集

5、以及控制能力对于采集精度和控制效果有至关重要的影响，[1]所以核心微处理器的处理性能非常重要。本文选择Intel公司的一款微处理器PXA255，此处理器采用具有高性能特性的ARM兼容嵌入式微处理器架构——IntelXscale,可以满足对处理能力要求很高的嵌入式应用的要求，非常适合本文的嵌入式智能减振系统。2智能减振系统概述在科学研究以及工业生产应用过程中，由于振动对系统各部件的损害所造成的损失非常可观，譬如空间站的天线，在地面上是收拢的，到高空缓慢地展开，在空间无重力、无阻尼的状态下，所以必须对这种[2]天线实施主动的减振

6、控制，否则天线会长时间振动，对结构造成损坏。针对这些问题，本文的智能减振系基金号：2005AA404290-3基金名称：面向服务机器人的MEMS传感器集成应用研究颁发部门：国家863计划PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn统对原有系统的振动部件进行主动减振控制，使原有系统的振动尽可能减小，降低由于振动带来的损失。目前，国内外实现智能减振有不少方法，下面以一悬臂梁为例来说明本文采取的方法。一个主动减振系统的模型如图1中所示，n对沿z向极化的压电片分别贴在基体梁上下表面，贴在上

7、表面的压电陶瓷片受到外加控制电压的作用，作为驱动器；贴在下表面的压电陶瓷片感受悬臂梁在粘贴位置处的形变，作为传感器。一旦梁受到振动后，粘贴在下表面的压电陶瓷片感受到粘贴位置的形变，产生形变信号，把这一信号经过处理送给微处理器，微处理器经过分析计算，产生控制信号，经过放大送给粘贴在梁上表面的驱动器，使驱动器产生一个与梁振动方向相反的作用力，从而主动减小梁的振动，达到控制目的。ztptbxxj1xj2图1主动减振系统模型3硬件设计与实现从以上的分析可以看出，智能减振的嵌入式系统要完成多方面的工作，从数据采集和控制算法的实现，到人

8、机交互、整个系统的宏观管理与控制，这就对硬件的选择提出了很高的要求。Xscale作为一种在嵌入式应用领域占据领先地位的微处理器结构，具有高性能、低功耗、小体积、低成本等特点，无论从工作性能还是市场占有率来讲都是非常的出色。因此，我们选择了基于Intel公司的PXA255处理器的硬件平台来构