基于FPGA的風(fēng)電監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集單元設(shè)計(jì).pdf

1、作為一種無污染的可再生的能源,風(fēng)能在全世界范圍內(nèi)越來越多的受到重視。在現(xiàn)階段風(fēng)能利用的主要手段是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)。其中,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備,假如該機(jī)組發(fā)生故障,不能正常工作,將會造成無法彌補(bǔ)的經(jīng)濟(jì)損失。另一方面,風(fēng)電機(jī)組通常安裝在邊遠(yuǎn)、難以靠近或者氣候狀況不適宜人類長期逗留的地方,無法對其實(shí)時(shí)的檢修。因此,采用先進(jìn)的風(fēng)電無線監(jiān)測技術(shù),對于保證系統(tǒng)長期可靠的運(yùn)行,具有重大的現(xiàn)實(shí)意義及廣泛的應(yīng)用前景。而作為風(fēng)電無線監(jiān)測系統(tǒng)的重要組

2、成部分,數(shù)據(jù)采集單元實(shí)現(xiàn)對振動信號的采集、處理、存儲和傳輸。
　　 本文在分析國內(nèi)外數(shù)據(jù)采集技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展方向的基礎(chǔ)上,提出了一套基于FPGA且具備對高速信號采集、存儲、自適應(yīng)濾波器以及與控制器ARM進(jìn)行通信等多種功能于一體的數(shù)據(jù)采集單元設(shè)計(jì)方案。完成了數(shù)據(jù)采集單元的硬件設(shè)計(jì):包括信號調(diào)理電路、鍵相信號測量電路、AD轉(zhuǎn)換電路以及FPGA芯片外圍電路的原理圖設(shè)計(jì),并在充分考慮抗干擾設(shè)計(jì)的等PCB注意事項(xiàng)的基礎(chǔ)上完成了PCB的制作

3、。研究了傳統(tǒng)的LMS算法,提出了基于步長改進(jìn)和梯度改進(jìn)相結(jié)合的自適應(yīng)濾波算法,并將其應(yīng)用在數(shù)據(jù)采集單元中,同時(shí)運(yùn)用Xilinx提供的ISE10.1設(shè)計(jì)軟件,對數(shù)據(jù)采集單元的AD數(shù)據(jù)處理模塊、整周期采樣模塊、改進(jìn)自適應(yīng)濾波模塊、與ARM通信的SPI通信模塊進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)并最終實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過仿真和最后實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該模塊可以實(shí)現(xiàn)無線監(jiān)測系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集的技術(shù)要求。
　　 最后將數(shù)據(jù)采集單元應(yīng)用到風(fēng)電無線監(jiān)測實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中進(jìn)行集成測試,證明該單元能