EBMA算法实现与运动矢量场量化

作业三

EBMA算法实现与运动矢量场量化

一、实验内容

用Matlab实现EBMA算法，计算运动补偿误差；对所求得的运动场用矢量量化方法进行编码，码书大小可自己指定。

二、实验背景

运动估计是现阶段所有视频编码相关的国际标准中的关键技术。运动估计的基本思想是尽可能准确地获得序列图像帧间的运动位移，即运动矢量。因为运动估计越准确，预测补偿的图像质量越高，补偿的残差就越小，补偿编码所需位数越少，需要传输的比特率就越小。利用得到的运动矢量在帧间进行运动补偿。补偿残差经过变换、量化、编码后与运动矢量一起经过熵编码，然后以比特流形式发送出去。运动估计作为视频编码的关键技术，需要解决的问题是如何提高它的估算速度和精度。

运动估计法主要分两大类：像素递推法和块匹配法。运动估计算法中，块匹配算法因具有简单、实用的特点而得到广泛应用。

全搜索算法是简单也是效果最好的一种匹配算法，通过的全搜素匹配得到的结果是全局最优的，但由于计算量很大，我们在编解码中往往不采用这种方法，而只把他作为与其他算法的一种比较。为了兼顾估算精度和运算速度，我们提出了一系列的快速算法。快速算法通过限制搜索位置的数目来减小计算复杂度，但不利于估计小的运动且搜索容易陷入局部最优。目前存在的快速运动估计算法中，早期的三步法(TSS)和二维对数法(TDL)、新三步法(NTSS)、四步法(FSS)、基于菱形的搜索算法(DS)和基于六边形的搜索算法(HEXBS)等。

三、实验原理

（一）、全搜索运动估计

块匹配运动估计把图像帧划分为若干互不重叠的块，并以块为单位寻找目标帧中每块在参考帧（上一帧或者其它帧）中最优匹配的块的相对位置，这个相对位置称为运动矢量而参考块和匹配块的差称为残差因此在视频编码时不需要对整幅图像进行处理而只需要对运动矢量和残差进行编码这样就可以在解码端恢复参考块的图像从而达到了压缩的目的。如下图所示，假设图像中每块的大小为M×N，dxmax为参考块水平方向可搜索最大位移而dymax

为参考块垂直方向可搜索最大位移那么基于块匹配的运动估计就是在参考帧（或者其它上一帧）的(M+2dxmax)×(N+2dymax)候选区搜索窗口中找到和目标帧的当前大小为M×N的块的最匹配的块则参考块的运动矢量可用如下的数学公式描述：

R 表示相关性评价函数，f(m,n)表示目标或当前帧图像的灰度值。满足R为最大时的X、Y为运动矢量，用MV表示。

块匹配估计准则是判断块相似程度的依据，因此匹配准则的好坏直接影响了运动估计的精度；另一方面，匹配运算复杂度、数据读取复杂度和内存管理复杂度在很大程度上取决于所采用的块匹配准则。我们这里用到的块匹配准则是：

平均绝对误差函数(Mean of Absolute Error, MAE)

有些文献中MAD演变为绝对差和：

在上述匹配准则中，由于SAD只采用了加法和绝对值计算，便于计算和硬件实现而且它的匹配精度与MAD相差不大。

此外搜索精度还与块的大小、搜索窗的大小、搜索步长有关。

（二）、运动矢量场的量化编码

运动估计所得到的每个运动矢量包含两个分量，包括水平分量x 和垂直分量y 。每个锚定帧所产生的所有运动矢量构成运动矢量场，利用矢量量化方法，可以对运动矢量场进行矢量量化，其中量化维数为2，由水平分量和垂直分量组成。我们用每一场中的所有运动矢量来训练矢量量化的码书，以达到比较优化的量化效果即总体失真较小。

在具体量化运动矢量场时，我们可以将每个运动矢量的想x ，y 分量看成是二维空间上的一个矢量f ，由此我们可以将运动矢量场的量化问题抽象为二维空间的分割为L 个区域，并由具有代表性的点l g 来表示区域l B 中的所有点。我们将l B 称为分割区域，l g 称为重建矢量或码字，包含所有码字的集合{,}l C g l L =∈称为码书，量化函数可以描述为：

(),l l Q f g f B =∈

一般的，一个矢量量化器由码字l g 和分割区域l B 确定。使用最近邻量化器，对于任何输入矢量f ，通过将此矢量与所有的码字相比较，并且在距离测度(,)N l d f g 条件下寻找与它最接近的一个来确定量化矢量。分割区域可以通过下面的公式确定：

{:(,)(,'),'}N l N l N l B f R d f g d f g l l =∈≤?≠

也最简单的VQ 量化器是均匀点阵量化器，所有的分割区域具有相同的形状和大小，但是当信源不是均匀分布时，它可能不是最有效的。对于一个给定的N 维矢量和信源概率密度函数，希望设计出一种最佳量化器，对于给定的码书大小L ，使得给定的失真准则最小化。理想情况下，应当同时确定码字l g 和分割区域l B 使得平均失真最小，然而最优解难以找到。可以使用替代的方法，首先对给定的码字l g ，分割区域l B 应该使所有区域上平均失真最小，其次对于给定的分割区域l B ，码字的选择应当使该区域内的失真最小。

在运动矢量场2维矢量量化实验过程中分别使用了256大小的码书，并且使用重构后的运动矢量场应用于预测图像的重构，并比较重构图像与原始图像的PSNR 值。

四、实验步骤

具体实验步骤如下：

1、读入图像，对当前帧分块，这里块的大小我们取16*16；

2、对在参考帧的搜索窗内搜索并计算MAD 值；

3、比较各块MAD 值的大小，找到当前块在参考帧里对应的最匹配块（此块对应的MAD 值最小），并保存相应的运动矢量；

4、接着用得到的运动场和参考图估计当前帧图像，并计算补偿残差；

5、对运动矢量的俩分量分别进行矢量量化编码（具体操作参见作业一）。

五、实验结果分析

（一）、全搜索运动估计

我们取视频的第1和第3帧进行运动补偿。实验参数如下：

块大小16x16；搜索范围dmax=7；搜索精度：1像素；视频大小720*400。

运动估计结果：

参考帧 当前帧

预测图像 补偿误差

051015202530354045

运动矢量图

（二）、运动矢量场的量化编码

实验采用LBG算法获取码书设计，码字大小为4×4的子像素块，码书大小为256。

编码后运动矢量图

051015202530354045

编码结果如下：

由预测图和原图对照可以看出：利用运动估计方法，可以大大减少时间轴上相邻两帧之间的数据冗余，这样在编码后可以大大减少需要传输的码流，提高编码器的性能。

实验验证了EMBA、运动补偿技术在视频编解码过程中的应用，以及运动矢量的无损编码传输对于重构图像质量的影响。所以准确的运动估计，以及无损的运动矢量场传输对于提高视频编解码器的性能非常重要。

六、参考文献

[1] 章毓晋. 图象工程(上册)—图像分析和处理. 北京：清华大学出版社，1999

[2] 陈磊. 视频编码中快速块匹配运动估计算法的研究. [学位论文]，2008.05

[3] 张基宏,谢维信. 一种快速模糊矢量量化图像编码算法. [期刊论文] -电子学报，1999(2)

距离矢量和链路状态区别

距离矢量和链路状态区别 距离矢量（DV）是“传说的路由”，A发路由信息给B，B加上自己的度量值又发给C，路由表里的条目是听来的，虽说“兼听则明，偏信则暗”，但是选出最优路径的同时会引发环路问题，当然，DV协议也使用水平分割，毒性逆转，触发更新等特性来避免，无奈的是，这种问题对于竞争对手LS而言是天生免疫的。 链路状态（LS）是“传信的路由”，A将信息放在一封信里发给B，B对其不做任何改变，拷贝下来，并将自己的信息放在另一封信里，两封信一起给C，这样，信息没有任何改变和丢失，最后所有路由器都收到相同的一堆信，这一堆信就是LSDB。然后，每个路由器运用相同的SPF算法，以自己为根，计算出SPF Tree（即到达目的地的各个方案），选出最佳路径，放入转发数据库中（即路由表）。 链路状态协议有三样看家本领：LSDB，SPF算法，SPF Tree。还有三张表：邻居表，拓扑表，路由表，但这三张表并不是DV和LS的根本区别，EIGRP作为高级的距离矢量路由协议同样有这三张表，关键点在于表的内容和传递信息的过程。 DV的拓扑表事实上是邻居通告的路由条目的集合，依据算法从中选出最佳的放进路由表，它并不完全了解网络拓扑；而LS的拓扑表是真正意义上的网络拓扑，路由器对网络信息完全了解，所以可以独立的做出决策，确定最佳路由。举例来说，如果我是DV的思维，我从华师去火车东站，通过询问知道，我可以在走到师大暨大车站坐515路车，也可以走到坐177路车，这样问下来有几种方案，我再选一个最优的，以这样的方式我就知道广州市内的一些地方该怎么去；而如果我是LS的思维，我会先去四下打听，搜集信息然后汇总成一张广州市区的地图，然后依据这张地图自己决定如何去火车东站以及其它地方。 路由过滤器对DV和LS的影响也是不同的。运行DV的路由器基于自身的路由表来通告路由信息，其结果是路由过滤器将会对通告产生影响。 运行LS的路由器是基于自身的链路状态数据库来计算出自己的路由，路由过滤器对两路状态的通告和链路状态数据库没有影响，所以只会影响本路由器的路由表的安装，正是因为这种特性，路由过滤器主要被用在进入链路状态域的重新分配点上，即在ASBR执行重发布时，控制那些要进入或离开的路由. ------------------------------------------------------------------- 所以我们总结一下链路状态选择协议的优缺点如下: 链路状态路由选择的优点: 1.收敛速度快:触发更新在每个路由器上进行 2.没有路由环路:才用SPF算法 3.分等级设计网络和路由,更合理的利用网络资源 4.和距离矢量路由协议相比,链路状态路由协议的

永磁同步电机矢量控制简要原理

关于1.5KW永磁同步电机控制器的初步方案 基于永磁同步电机自身的结构特点，要实现对转速及位置的伺服控制，采用矢量控制算法结合SVPWM技术实现对电机的精确控制，通过改变电机定子电压频率即可实现调速，为防止失步，采用自控方式，利用转子位置检测信号控制逆变器输出电流频率，同时转子位置检测信号作为同步电机的启动以及实现位置伺服功能的组成部分。 矢量控制的基本思想是在三相永磁同步电动机上设法模拟直流 电动机转矩控制的规律，在磁场定向坐标上，将电流矢量分量分解成产生磁通的励磁电流分量id和产生转矩的转矩电流iq分量，并使两分量互相垂直，彼此独立。当给定Id=0，这时根据电机的转矩公式可以得到转矩与主磁通和iq乘积成正比。由于给定Id=0，那么主磁通就基本恒定，这样只要调节电流转矩分量iq就可以像控制直流电动机一样控制永磁同步电机。 根据这一思想，初步设想系统的主要组成部分为：主控制板部分，电源及驱动板部分，输入输出部分。 其中主控制板部分即DSP板，根据控制指令和位置速度传感器以及采集的电压电流信号进行运算，并输出用于控制逆变器部分的控制信号。 电源和驱动板部分主要负责给各个部分供电，并提供给逆变器部分相应的驱动信号，以及将控制信号与主回路的高压部分隔离开。 输入输出部分用来输入控制量，显示实时信息等。

原理框图如下： 基本控制过程：速度给定信号与检测到的转子信号相比较，经过速度控制器的调节，产生定子电流转矩分量Isq_ref，用这个电流量作为电流控制器的给定信号。励磁分量Isd_ref由外部给定，当励磁分量为零时，从电机端口看，永磁同步电机相当于一台他励直流电机，磁通基本恒定，简化了控制问题。另一端通过电流采样得到三相定子电流，经过Clarke变换将其变为α-β两相静止坐标系下的电流，再通过park变换将其变为d-q两相旋转坐标系下电流Isq，Isd，分别与两个调节器的参考值比较，经过控制器调节后变为电压信号Vsd_ref 和Vsq_ref，再经过park逆变换，得到Vsa_ref和Vsb_ref作为SVPWM

计算机网络原理 距离矢量路由

计算机网络原理距离矢量路由 距离矢量路由选择（Distance Vector Routing）算法是通过每个路由器维护一张表（即一个矢量）来实现的，该表中列出了到达每一个目标地的可知的最短路径及所经过的线路，这些信息通过相邻路由器间交换信息来更新完成。我们称这张表为路由表，表中按进入子网的节点索引，每个表项包含两个部分，到达目的地最优路径所使用的出线及一个估计的距离或时间，所使用的度量可能是站段数，时间延迟，沿着路径的排队报数或其他。 距离矢量路由选择算法有时候也称为分布式Bellman-Ford路由选择算法和Ford-Fulkerson算法，它们都是根据其开发者的名字来命名的(Bellman，1957；Ford and Fulkerson，1962)。它最初用于ARPANET路由选择算法，还用于Internet和早期版本的DECnet 和Novell的IPX中，其名字为RIP。AppleTalk t Cisco路由器使用了改进型的距离矢量协议。 在距离矢量路由选择算法中，每个路由器维护了一张子网中每一个以其他路由器为索引的路由选择表，并且每个路由器对应一个表项。该表项包含两部分：为了到达该目标路由器而首选使用的输出线路，以及到达该目标路由器的时间估计值或者距离估计值。所使用的度量可能是站点数，或者是以毫秒计算的延迟，或者是沿着该路径排队的分组数目，或者其他类似的值。 假设路由器知道它到每个相邻路由器的“距离”。如果所用的度量为站点，那么该距离就为一个站点。如果所用的度量为队列长度，那么路由器只需检查每一个队列即可。如果度量值为延迟，则路由器可以直接发送一个特殊的“响应”（ECHO）分组来测出延时，接收者只对它加上时间标记后就尽快送回。

矢量控制由于异步电机的动态数学模型是一个高阶

矢量控制由于异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。上世纪 70 年代西门子工程师 F.Blaschke 首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量(转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。简单的说，矢量控制就是将磁链与转矩解耦，有利于分别设计两者的调节器，以实现对交流电机的高性能调速。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。矢量控制算法已被广泛地应用在siemens，AB，GE，Fuji 等国际化大公司变频器上。矢量控制方式采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。鉴于电机参数有可能发生变化，会影响变频器对电机的控制性能，目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。以异步电动机的矢量控制为例：它首先通过电机的等效电路来得出一些磁链方程，包括定子磁链，气隙磁链，转子磁链，其中气息磁链是连接定子和转子的．一般的感应电机转子电流不易测量，所以通过气息来中转，把它变成定子电流．然后，有一些坐标变换，首先通过３/２变换，变成静止的 d-q 坐标，然后通过前面的磁链方程产生的单位矢量来得到旋转坐标下的类似于直流机的转矩电流分量和磁场电流分量，这样就实现了解耦控制，加快了系统的响应速度．最后再经过２/３变换，产生三相交流电去控制电机，这样就获得了良好的性能．矢量控制（VC）方式矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1 相当于直流电动机的励磁电流；It1 相当于与转矩成正比的电

新型无扇区空间矢量脉宽调制算法的研究概要

新型无扇区空间矢量脉宽调制算法的研究 李丹 周波 黄佳佳 方斯琛 （南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室， 南京， 210016） 摘要：传统的空间矢量脉宽调制（SVPWM ）算法需要进行扇区判断，编程实现复杂。本文提出了一种基于新坐标系下的电压空间矢量脉宽调制的新算法。该算法无需扇区判断即可直接求解三相桥臂开关的占空比；实现了对开关信号的直接求解。与传统调制方法相比,大大简化了数字实现，提高了实时性。仿真及实验结果表明了该方法的正确性和可行性。 关键词：空间矢量脉宽调制;三相逆变器;坐标系;新型调制算法; 1 引 言 在控制电机的三相逆变器中，空间矢量脉宽调制（SVPWM ）和正弦脉宽调制（SPWM ）为两种常用调制方式。与SPWM 近似正弦的输出电压不同，SVPWM 的调制方法将逆变器和电机视为一个整体，着眼于使电机实现幅值恒定的旋转磁场。与SPWM 相比，功率器件的开关次数可以减少1/3，直流电压利用率可提高15%，能获得较好的谐波抑制效果，具有快速的响应等特点；并且，SVPWM 调制方式更适合数字实现。 SVPWM 的一系列优点使其得到了广泛应用，但缺点是数字控制复杂，因此许多文献致力于寻找SVPWM 的简化算法[1]~[3]。文献[1] 改变了扇区划分方式，减少了一定的运算步骤；文献[2]使用新的扇区标号判别方法减少了三角运算，提高了运算速度。 以上这些改进一定程度上简化了SVPWM 的数字实现，但由于简化都是针对传统调制算法的具体运算步骤进行的，因此改进有限。本文通过对SVPWM 的本质分析，提出了一种无扇区的全新实现方法。该方法改变了SVPWM 调制算法的实现思想，将整个向量空间视为整体，省略扇区的概念来达到算法的简化，与传统调制方法相比减小了编程难度，提高了运算实时性，有利于数字实现。 2 传统电压空间矢量脉宽调制方法 三相全桥逆变器共八种开关模式，分别对应八个基本电压空间矢量U 0~U 7，如图1所示。两个零矢量U 0、U 7幅值为0，位于原点。其余六个非零矢量幅值相同，相邻矢量间隔60o 。根据非零矢量所在位置将空间划分为六个扇区。空间矢量脉宽调制就是利用U 0~U 7的不同组合，组成幅值相同、相位不同的参考电压矢量U ref ，从而使矢量轨迹尽可能逼进基准圆， U 456Ⅴ T 1/T pwm *U 1 U 1O

距离矢量协议和链路状态协议的区别

距离矢量协议和链路状态协议的区别 一．什么是距离向量路由协议以及什么是链接状态路由协议？ （1.）这类协议使用贝尔曼-福特算法（Bellman-Ford）计算路径。在距离-矢量路由协议中，每个路由器并不了解整个网络的拓扑信息。它们只是向其它路由器通告自己的距离、也从其它路由器那里收到类似的通告。（如果在90秒内没有收到相邻站点发送的路由选择表更新，它才认为相邻站点不可达。每隔30秒，距离向量路由协议就要向相邻站点发送整个路由选择表，使相邻站点的路由选择表得到更新。这样，它就能从别的站点（直接相连的或其他方式连接的）收集一个网络的列表，以便进行路由选择。距离向量路由协议使用跳数作为度量值，来计算到达目的地要经过的路由器数。） 每个路由器都通过这种路由通告来传播它的路由表。在之后的通告周期中，各路由器仅通告其路由表的变更。该过程持续至所有路由器的路由表都收敛至一稳定状态为止。 这类协议具有收敛缓慢的缺点，然而，它们通常容易处理且非常适合小型网络。距离-矢量路由协议的一些例子包括：路由信息协议（RIP）内部网关路由协议（IGRP） （2.）链接状态路由协议更适合大型网络，但由于它的复杂性，使得路由器需要更多的C P U 资源。 在链路状态路由协议中，每个节点都知晓整个网络的拓扑信息。各节点使用自己了解的网络拓扑情况来各自独立地对网络中每个可能的目的地址计算出其最佳的转发地址（下一跳）。所有最佳转发地址汇集到一起构成该节点的完整路由表。 与距离-矢量路由协议使用的那种每个节点与其相邻节点分享自己的路由表的工作方式不同，链路状态路由协议的工作方式是节点间仅传播用于构造网络连通图所需的信息。最初创建这类协议就是为了解决距离-矢量路由协议收敛缓慢的缺点，然而，为此链路状态路由协议会消耗大量的内存与处理器能力。 （它能够在更短的时间内发现已经断了的链路或新连接的路由器，使得协议的会聚时间比距离向量路由协议更短。通常，在1 0秒钟之内没有收到邻站的H E L LO报文，它就认为邻站已不可达。一个链接状态路由器向它的邻站发送更新报文，通知它所知道的所有链路。它确定最优路径的度量值是一个数值代价，这个代价的值一般由链路的带宽决定。具有最小代价的链路被认为是最优的。在最短路径优先算法中，最大可能代价的值几乎可以是无限的。） 如果网络没有发生任何变化，路由器只要周期性地将没有更新的路由选择表进行刷新就可以了（周期的长短可以从3 0分钟到2个小时）。 链路状态路由协议的例子有：开放式最短路径优先协议（OSPF），中间系统到中间系统路由交换协议（IS-IS） 二．具体理解链路状态和距离矢量路由协议 距离矢量（DV）是“传说的路由”，A发路由信息给B，B加上自己的度量值又发给C，路由表里的条目是听来的，虽说“兼听则明，偏信则暗”，但是选出最优路径的同时会引发环路问题，当然，DV协议也使用水平分割，毒性逆转，触发更新等特性来避免，无奈的是，

《电机矢量控制技术》矢量控制综述资料

福建工程学院 研究生课程论文 课程名称电机及其系统分析教师姓名 研究生姓名 研究生学号 研究生专业电气工程 研究方向电力工程 年级一年级 所在学院信息学院 日期2016年01 月13日

评语

矢量控制技术的发展以及在应用中的改善 摘要：电机在很多场合得到了广泛的使用，因为它具有的独特优点，例如它为现代运动控制系统提供了一种具有诸多优点和适用广泛的装置。异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。在上世纪70年代西门子工程师F.Blaschke 首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩问题。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。 关键词：矢量控制,异步电机,解耦 ABSTRACT:In many occasions, the motor has been widely used because it has unique advantages, such as it provides a lot of advantages and is suitable for a wide range of modern device having the motion control system. Dynamic mathematical model of the induction motor is a high order, nonlinear, strongly coupled multivariable systems. In the 1970s, Siemens engineers F.Blaschke first proposed induction motor vector control theory to solve the problem of the AC motor torque. The basic principle of vector control is achieved by measuring and controlling asynchronous motor stator current vector, based on the principle of field-oriented asynchronous motor excitation current and torque current control, respectively, so as to achieve the purpose of control of induction motor torque. Key Word ： Vector control ，Induction motor ，Decoupling 0、序言 异步电动机的数学模型是一个极其复杂的模型。总的归结起来可以异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统[1]。而且在研究三相异步电动机的复杂的数学模型中，我们常常会做出以下几方面的假设。第一，我们往往会忽略空间谐波。第 二、忽略磁路饱和。并且假设它们的自感和互感都是线性的。第三、忽略铁芯损耗。第四、不考虑频率和温度对绕组的影响。由于感应电动机的励磁和电枢都是同一个绕组，所以转矩和磁链之间就相对比较复杂。电磁转矩的物理表达式为 22?φCOS I C T T e = 可以知道感应电动机各个参量相互耦合，这也是感应电动机难以控制的根本原因[2]。由于矢量控制具有转矩控制的线性特性，控制效率很高，调节器的设计也比较容易实现。而且，速度的调节较宽在接近零转速时仍然可以带动额定负载运行，具有良好的起制动性能，所以矢量控制技术才会被人们慢慢的所利用[3]。异步电机数学模型的电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程如下： 电压方程：

距离矢量路由算法原理

距离矢量路由算法原理实验 【实验目的】 1、要求实验者利用路由选择算法模拟软件提供的通信功能，模拟距离矢量路由选择算法的初始化、路由信息扩散过程和路由计算方法； 2、掌握距离矢量算法的路由信息扩散过程； 3、掌握距离矢量算法的路由计算方法。 【预备知识】 1、路由选择算法的特征、分类和最优化原则 2、路由表的内容、用途和用法 3、距离矢量算法的基本原理 【实验环境】 1、分组实验，每组4~10人。 2、拓扑： 虚线表示节点之间的逻辑关系，构成一个逻辑上的网状拓扑结构。 3、设备：小组中每人一台计算机。 4、实验软件：路由选择算法模拟软件（routing.exe ） 【实验原理】 路由选择算法模拟软件根据给定的拓扑结构，为实验者提供基本的本地路由信息，并能发送和接收实验者所组织的路由信息，帮助实验者完成路由选择算法的路由信息扩散过程、路由计算过程和路由测试过程。 1、模拟软件的功能（图2-1） ● 在局域网内根据小组名称和成员数量建立一个模拟网络拓扑结构，每个成员模拟拓扑中的一台路由器，路由器上的本地路由信息由实验软件提供。 ● 向实验者指定的发送对象发送实验者自行组织的发送内容。 ● 提示实验者有数据需要接收，并显示接收内容。 N 路由节点2 路由节点N-1 N = 4 ~ 10

●为实验者提供记录路由计算结果的窗口——路由表窗口。 ●为实验者提供分组逐站转发方法来验证路由选择的结果。 图2-1 路由选择算法模拟软件主界面 2、模拟软件的使用方法 1）建立小组 通过建立小组，每个小组成员可以获得本节点的编号和本地直连链路信息。 a）4～10人一组，在实验前自由组合形成小组。小组人数尽量多些，每人使用一台计算机。启动实验软件后点击“建立小组”按钮。（图2-2） 图2-2 选择建立小组 b）在建立小组的窗口内填入小组名称和成员数量。同一小组成员必须填写同样的小组名称和成员数量才能正确建立小组。（图2-3） 图2-3 建立小组窗口图2-4 小组建立过程

TI公司官网源代码基于TMS320F2812的永磁同步电动机空间矢量控制的算法实现

往链点点通共享资源，了解更多请登录https://www.wendangku.net/doc/4118003614.html, 第7章基于TMS320F2812的永磁同步电动机控制例1、空间矢量算法实现 SVGEN_DQ对象结构体定义 typedef struct { _iq Ualpha; // 输入：α轴参考电压 _iq Ubeta; // 输入：β轴参考电压 _iq Ta; // 输出：参考相位a开关函数 _iq Tb; // 输出：参考相位b开关函数 _iq Tc; // 输出：参考相位c开关函数 void (*calc)(); // 函数指针 } SVGENDQ; typedef SVGENDQ *SVGENDQ_handle; SVGEN_DQ模块调用方法： main() { } void interrupt periodic_interrupt_isr() { svgen_dq1.Ualpha = Ualpha1; // 提供输入参数：svgen_dq1 svgen_dq1.Ubeta = Ubeta1; // 提供输入参数：svgen_dq1 svgen_dq2.Ualpha = Ualpha2; // 提供输入参数：vgen_dq2 svgen_dq2.Ubeta = Ubeta2; // 提供输入参数：svgen_dq2 svgen_dq1.calc(&svgen_dq1); // 调用函数模块svgen_dq1 svgen_dq2.calc(&svgen_dq2); // 调用函数模块svgen_dq2 Ta1 = svgen_dq1.Ta; // 访问运算结果svgen_dq1 Tb1 = svgen_dq1.Tb; // 访问运算结果svgen_dq1 Tc1 = svgen_dq1.Tc; // 访问运算结果svgen_dq1 Ta2 = svgen_dq2.Ta; // 访问运算结果svgen_dq2 Tb2 = svgen_dq2.Tb; // 访问运算结果svgen_dq2 Tc2 = svgen_dq2.Tc; // 访问运算结果svgen_dq2 } 为进一步了解空间矢量算法的基本原理，下面给出空间矢量模块的源代码：void svgendq_calc(SVGENDQ *v) { _iq Va,Vb,Vc,t1,t2;

SVPWM算法程序

第6章空间矢量脉宽调制技术 例1、CLARK变换的DSP实现 图CLARK变换实现波形图 /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- CLARKE变换相关变量定义 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/ typedef struct { float32 As; // 输入：A相定子电流 float32 Bs; // 输入：B相定子电流 float32 Alpha; // 输出：静止坐标系d轴定子电流 float32 Beta; // 输出：静止坐标系q轴定子电流 void (*calc)(); // 计算函数指针 } CLARKE; typedef CLARKE *CLARKE_handle; /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 定义CLARKE变换初始化参数 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/ #define CLARKE_DEFAULTS { 0, \ 0, \ 0, \ 0, \ (void (*)(Uint32))clarke_calc } /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- CLARKE变换函数原型CLARKE.C ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/ void clarke_calc(CLARKE_handle); #include "dmctype.h"

实验四 配置距离矢量协议RIP实验

实验四配置距离矢量协议RIP实验 一、背景知识： RIP（Routing information Protocol，路由信息协议）是应用较早、使用较普遍的内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP），适用于小型同类网络的一个自治系统（AS）内的路由信息的传递。RIP协议是基于距离矢量算法（Distance Vector Algorithms，DVA）的。它使用“跳数”，即metric 来衡量到达目标地址的路由距离。它是一个用于路由器和主机间交换路由信息的距离向量协议，目前最新的版本为v4，也就是RIPv4。 在路由实现时，RIP 负责从网络系统的其它路由器接收路由信息，从而对本地IP 层路由表作动态的维护，保证IP 层发送报文时选择正确的路由。同时负责广播本路由器的路由信息，通知相邻路由器作相应的修改。RIP 协议处于UDP 协议的上层，RIP 所接收的路由信息都封装在UDP协议的数据报中，RIP 在520号UDP端口上接收来自远程路由器的路由修改信息，并对本地的路由表做相应的修改，同时通知其它路由器。通过这种方式，达到全局路由的有效。 二、实验目的 实验目的：了解RIP协议的工作原理及距离矢量算法生成路由表的过程；在路由器上通过设置运行RIP协议，并查看在路由器上所生成的最终路由表，是否和按照工作原理和距离矢量算法所生成的路由表相同，并对路由器建立路由表有一个深刻的认识。 三、实验内容： 实验内容：1、用Boson Network Designer画出网络拓朴结构图；2、对路由器、pc机进行设置，配置RIP 协议；3、检验配置是否成功。 四、实验步骤： （一）画出网络拓扑结构图： 用Boson Network Designer画出网络拓朴结构图，如下所示： 其中，路由器选择思科2514。

空间矢量PWM算法的理解_Revise

空间矢量PWM算法的理解 姜淑忠 上海交通大学电气工程系(上海200030) 摘要：继正弦波PWM（SPWM）开关算法之后，空间矢量（Space Vector）PWM （SVPWM）已成为三相或多相逆变器的开关算法。本文以SVPWM的基本原理为基础，计算开关时间，讨论开关向量的选择原则，并用数字信号处理器（DSP）实现SVPWM算法。最后根据电压综合向量，推导相电压有效值与交流输入电压有效值的关系。 关键词：SVPWM，开关向量，开关时间，相电压有效值 Understanding of Space Vector PWM Algorithm S.Z. Jiang Department of Electrical Engineering, Shanghai Jiao Tong University (Shanghai 200030) Abstract: Following the SPWM algorithm, SVPWM algorithm has been adopted in three-phase and multi-phase inverters. Based on the principle of SVPWM, the calculation of switch time, the selection of switch vector and the realization on DSP are presented in this paper. Finally the relation between the rms of phase voltage and the rms of ac source is derived from the complex voltage vector. Keywords: SVPWM, Switch vector, Switch time, RMS of phase voltage 1、前言 无论是一般的变频调速，还是磁场定向控制，当计算出静止直角坐标系中的电压综合向量后，都要采用SVPWM算法获得三相逆变器六个开关器件的开关信号。早期

力学分析运动趋势常用矢量三角形法

力学分析运动趋势常用矢量三角形法 矢量三角形法同平行四边形法则在处理矢量的合成和分解时是相同的，也是作图法解决问题的方法之一。应用矢量三角形法则主要解决的试题类型：如果只有某一个力的大小和方向发生变化，而另外两个力的方向不变，用矢量三角形来判断力的大小变化趋势比较简单。 1、如图所示，用细绳将均匀球悬挂在光滑的竖直墙上，绳受的拉力为T，墙对球的弹力为N，如果将绳的长度增加，则（） A．T、N均不变B．T减小、N增大C．T、N均增大D．T、N均减小 2、如图所示，清洗楼房光滑玻璃的工人常用一根绳索将自己悬在空中，工人及其装备的总重量为G，且视为质点．悬绳与竖直墙壁的夹角为α，悬绳对工人的拉力大小为F1，墙壁对工人的弹力大小为F2，则（） A．F1=Gsinα B．F2=Gtanα C．若工人缓慢下移，增加悬绳的长度，则F1与F2的合力变大 D．若工人缓慢下移，增加悬绳的长度，则F1减小，F2增大 3、如图所示，用拉力F将质量为m的滑块沿光滑的半圆柱面极缓慢地拉到顶端，在这个过程中，拉力F的方向始终沿圆柱面的切线方向，则下列说法正确的是（） A．拉力F的大小在不断减小B．物块受到的支持力在不断增大 C．拉力和支持力的合力大小和方向均不变

D．拉力和支持力的合力大小不变，方向不断改变 4、某欧式建筑物屋顶为半球形，一警卫人员为执行特殊任务，必须冒险在半球形屋顶上向上缓慢爬行（如图），他在向上爬的过程中（） A. 屋顶对他的支持力变大B．屋顶对他的支持力变小 C．屋顶对他的摩擦力变大D．屋顶对他的摩擦力变小 5、如图所示，小球用细绳系住放在倾角为θ的光滑斜面上，当细绳由水平方向逐渐向上偏移时，绳上的拉力将() A．逐渐增大B．逐渐减小 C．先增大后减小D．先减小后增大 另外一问：球对斜面的压力（） A．逐渐增大B．逐渐减小C．先增大后减小D．先减小后增大 6、如图8—1所示，细绳跨过定滑轮，系住一个质量为m的球，球靠在光滑竖直墙上，当拉动细绳使球匀速上升时，球对墙的压力将（） 图8—1 A．增大B．先增大后减小C．减小D．先减小后增大 7、用两根绳子系住一重物，如图8—2所示.绳OA与天花板间夹角θ不变，当用手拉住绳子OB，使绳OB由水平方向转向竖直方向的过程中，OB绳所受的拉力将（）

基于空间矢量PWM算法的全数字化调速系统_詹长江

基于空间矢量PWM算法的全数字化调速系统 A Fully Digitalized AC Speed Regulation System Based on Space Vector PWM Control Algorithem 华中理工大学 詹长江 陈 坚 康 勇 段善旭 (武汉 430074) 摘要:提出一种基于空间矢量PWM算法的全数字化交流调速系统。该系统采用双80C196K C单片机控制结构,双机之间数据并行通讯由双口RAM来完成。此外,还提出了一种新颖的定子电流检测方法,该方法基于空间矢量P WM算法,在逆变器零开关矢量作用时间内进行电流采样,采样值波动性小。实验结果表明该系统具有优良的性能。 Abstract:A fully dig italized A C speed regulation system based on space vector PWM control algorit hm is descr ibed in detail.T he control structure composed by double80C196K C chips is adopted.T he par allel commu-nicatio n can be fulfilled with the dua-l po rt-RAM.F uthermore,a new method for testing the stator current based on space vector PWM algor ithm i s proposed.T he good performance of the system is verified by ex per-i mental r esults. 叙词:调速系统 脉宽调制 数字化/空间矢量 Keywords:speed regulation system;PWM;digitalization/space vector 1 引 言 近年来,采用PWM技术的交流变频调速系统逐渐应用于工业领域中[1]。就PWM而言,本质在于优化开关函数,使得逆变器按一定规律输出电压或电流。德国学者H.W.Vander Broek等提出的基于电压空间矢量控制,不仅使得电机转矩脉动降低、电流波形畸变减小,而且与常规SPWM技术相比直流电压利用率亦有很大提高[3]。 由于交流电机本身具有非线性和强耦合性,故其控制方式复杂,用常规的模拟和数字电路难以完成复杂的控制功能,而且系统实时性的要求往往使得用一个单片机很难达到较好的控制效果[5]。而采用双单片机控制结构,既兼顾了成本方面的要求,又得以实现如矢量控制一类复杂的控制方式[6、7、8]。 交流调速系统数字化控制的另一个关键是定子电流的有效、快速、可靠的检测。通常的采样办法的最大缺点在于易受逆变器开关噪声的影响,这样采样值易受干扰而偏离原值,且波动性很大。 本文提出的基于电压空间矢量PWM算法的双80C196KC单片机控制的交流调速系统,双机之间的通讯由双口RAM芯片IDT7130硬件实现,既加快了数据传送率,又提高了系统的可靠性。另外,文中介绍的基于电压空间矢量PWM算法的定子电流检测方式可在逆变器零开关矢量作用时间内完成定子电流的检测和采样,理论上避免了开关器件开通和关断引起的开关噪声,这样采样值波动性小,增加了系统动态响应性能。 2 电压空间矢量PWM算法 图1所示主电路中,忽略电机定子绕组电阻R s,当定子绕组施加三相理想正弦电压时,由于电压合成空间矢量为等幅旋转矢量,故气隙磁通以恒定角速度旋转,轨迹为园形。实际运行中,逆变器只有六个有效开关矢量V 1~V 6和两个零开关矢量V 和V 7 ,其输出电压只可能有八种状态,因此,只能用V 0~V 7八个矢量的线性组合去近似模拟等幅旋转矢量,这时实际的电机气隙磁通轨迹近似圆形。 由文献[2、3、4]可知,逆变器输出参考电压合成空间矢量落在第I扇区时,有效开关矢量工 /3- )/2 sin /2 (1)

动态图象运动矢量多重跟踪搜索算法及实现

动态图象运动矢量多重跟踪搜索算法及实现 皇甫正贤钱昱明 (东南大学自动控制系,南京210096) 摘要针对动态图象运动矢量搜索过程中,使用普通的对数搜索方法有可能无法搜索到真实最优运动矢量的问题,分析了产生该问题的原因,并提出使用运动矢量多重跟踪方法进行运动矢量搜索。在图象匹配的过程中应用亚采样模板有效地降低了该方法的计算量。对大量数据的分析试验证实,该方法具有很好地适应多极点匹配图象的 特点,能准确搜索到真实最优运动矢量点。 关键词图象压缩,图象匹配,运动矢量,多重跟踪,亚采样模板 1 引言 在各种动态图象压缩编码中,为达到较高的压缩率,一般都采用帧相关压缩的技术,以使相邻帧之间的数据冗余度最小。不论采用何种压缩方法进行帧相关的压缩,对运动矢量的搜索计算都是必不可少的,而运动矢量的精确获得又对尽可能大地压缩数据量至关重要,因此如何能够即快又准地搜索到运动矢量就关系到整个压缩算法的优劣。目前已经有一些广泛使用的帧搜索算法,如全局搜索[1,2],2-D搜索[2],对数搜索[3,4],以及其他一些滤波匹配算法[5~7],就精度而言,全局搜索的精度显然最高,它在选定的搜索范围内对所有位移情况进行评价,选取最为匹配的位移作为运动矢量,因此可以将其搜索结果作为近似的真实运动矢量,但这种方法的计算量过大而不实用,从而有了改进的2-D搜索策略,但仍过于费时。对数搜索策略的产生使计算量降低到可接受的范围之内,但就搜索精度而言较全局搜索差,很多情况下搜索不到运动矢量的最优点。这种情况的产生主要是由于图象内容具有复杂性,导致匹配的结果具有多极值的特点。本文据此进行了研究,提出一种运动矢量多重跟踪搜索策略,该策略是对数搜索策略的改进算法,使其能够适应多极值的匹配结果,进而搜索到真实的运动矢量。试验结果表明该搜索方法比对数搜索方法的准确度有较大提高,而计算量却没有显著增加。 2 图象匹配的多峰值特性 图1显示了一个典型的图象多峰值匹配结果,该图是使用全局搜索方法在某2幅连续图象间选取40×40点阵进行逐点匹配的结果。 由图中可以看出,匹配的结果具有2个凹点,前方的凹点是真实的最优匹配点,而后方的凹点属于假匹配。在该图中取不同的初始点作对数运动矢量搜索,得到的结果肯定是这2点之一,但最后的结果属于哪一个凹点则由于初始点取值及所采用搜索策略的不同而不同。如果进行对数搜索,对这一过程可以进行以下分析:由于对数搜索策略搜索方向的选取规则是在8个方向分别取一点进行匹配,取其匹配值最小点所在方向为新的初始点,并缩小网格距离,进行二次匹配,直到网格距离缩小到1/2点距。这正如图2所示,由于匹配结果的不均匀性和多极点性,很可能出现某次匹配时真实最优点附近的匹配值反而比虚假最优点附近的匹配值大,导致搜索方向向虚假最优点前进,从而使搜索范围脱离真实最优点区间而进入虚假最优点的收敛区间,最终的搜索结果收敛于虚假最优点。

专题：矢量图解运动问题

专题4矢量图解运动问题 文/沈晨 教你一手 一、矢量加、减运算的图示 矢量的加、减运算，即矢量的合成与分解是处理物理问题必备的数学方法．矢量加减依据平行四边形定则，也可简化为三角形（多边形）法．其图解方法如图4-1，若已知矢量A、B、（如图4-1(a)），当求R=A+B，即作矢量的加法时，可将A、B两矢量依次首（有向线段箭头）尾（有向线段未端）相接后，由A的尾画到B的首的有向线段即为R（如图4-1(b)）；当求R=A-B，即作矢量的减法时，通常将表示A、B两矢量的有向线段未端重合，即从同一点出发分别画出两相减矢量，由B的有向线段箭头画到A矢量箭头的有向线段即为R（如图 4-1(c)）．运用这种方法可以进行多个矢量的连续相加或相减．我们可归纳如下： 图4-1 图解方法求矢量和：相加各矢量依次首尾相接后，连接第一个“加数”尾与最后一个“加数”头的有向线段即为各矢量之和． 图解方法求矢量差：末端共点地分别作相减二矢量，连接两箭头、方向指向“被减数”的有向线段即为该二矢量之差． 二、运动的合成与分解 当物体实际发生的运动较复杂时，我们可将其等效为同时参与几个简单的运动，前者称作合运动，后者则称作物体实际运动的分运动．这种双向的等效操作过程叫运动的合成与分解，是研究复杂运动的重要方法．运动的合成与分解遵循如下原理： １．独立性原理 构成一个合运动的几个分运动是彼此独立、互不相干的，物体的任意一个分运动，都按其自身规律进行，不会因有其他分运动的存在而发生改变． ２．等时性原理 合运动是同一物体在同一时间内同时完成几个分运动的结果，对同一物体同时参与的几个运动进行合成才有意义． ３．矢量性原理 描述运动状态的位移、速度、加速度等物理量都是矢量，对运动进行合成与分解时应按矢量法则即平行四边形定则作上述物理量的运算． 将一个复杂运动分解为几个分运动，通常有两种方法：⑴引入中介参照系．例如船过河的运动，是以静止的河岸为参考的一个复杂运动，我们可以取一个动参考物——运动的河水

路由算法介绍

路由算法介绍 网络层的作用：1、路由选择 2、网络互连 3、拥塞控制 4、为上层提供服务 网络层的主要功能是将分组从源机器路由到目标机器。完成路由选择的路由算法是网络层设计的最主要内容。 路由算法：它负责确定一个进来的分组应该被传送到哪一条输出线路上。 如果是数据报子网，将在每一个分组到达时作此决定 如果是虚电路子网，是在虚电路建立时决定，该连接上所有分组都将沿此线路传输 路由算法设计必须考虑的问题：正确性简单性健壮性稳定性公平性最优性路由算法的原则：按照某种指标(传输延迟,所经过的站点数目等)找到一条从源节点到目标节点的较好路径。 静态算法：不会根据当前测量或者估计的流量和拓扑结构，来调整它们的路由决策，所有的路由选择是预先在离线情况下计算好的，在网络启动的时候被下载到路由器中。 1、最短路径路由：

如图所示，图中的每个节点代表一台路由器，每条弧代表一条通信线路，线路上的数字是它的开销。现在我们想找到从A到D的最短路径。过程： （1）节点A标记为永久节点，依次检查每一个与A相邻的节点，并检查它们与A之间的距离。 （2）如果新的标记距离小于该节点原来的标记，说明找到了一条更短路径，该节点需要重新标记，作为暂时性标记 （3）检查整个图中所有有暂时性标记的节点，使其中具有最小标记的那个节点成为永久节点，并且作为下一个工作节点。 （4）重复上述过程，直到没有新的永久节点为止。 如下图所示 2、扩散法：每一个进来的分组将被发送到除了它进来的那条线路之外的每一条输出线路上。 产生的问题：会产生大量的重复分组。

解决办法： 在数据包头设一个计数器初值，每经过一个节点自动减1，计数值 为0 时，丢弃该数据包 在每个节点上建立登记表，则数据包再次经过时丢弃 缺点：重复数据包多，浪费带宽 优点：可靠性高，可用于并发数据库更新。极好的健壮性，可用于军事应用。常作为衡量标准，评价其它路由算法 现代计算机网络通常使用动态的路由算法（自适应算法），而不是上面介绍的静态路由算法，因为静态路由算法不会考虑到网络的当前负载情况。 自适应算法：随拓扑结构和流量的变化改变它们的路由决策，又称为动态路由算法。 1、 距离矢量路由：每个路由器维护一张表（即一个矢量），表中列出了当前抑制的到每个目标的最佳距离，以及所使用的线路。通过邻居之间互相交换信息，路由器不断更新它们内部的表。 举例： B A E F D C 2 3 7 6 1 8 5 4 延迟信息B