PID算法的FPGA实现

【实例简介】本文根据双闭环串级调速系统的数学模型，按照工程设计的方法，在转差率 为O—I范围内，分别对电流调节器和速度调节器的PI参数进行了计算，其参数和动奄性 能指标受转差率 的影响很小，适应较宽的调速范围．本文举出了一十设计实例．并提出 参数测量的实验方法．

不错的MIKE21中文教程，主要介绍MIKE21水动力模块方面的内容Www.Zlvo.Com42.7风场( Wind forcing)···;;;·36注意:42.8冰盖( ce coverage)4.2.9引潮势( Tidal potential)42.10降水-蒸发( Precipitation- Evaporation)….4142.1波浪辐射应力( Wave radiation)424212源( Sources4342.13水工结构物( Structures)454.2.14初始条件( nitial conditions)42.15边界条件( Boundary conditions)6142.16温度/盐度模块(Tcmpcraturc/Salinity Module)6742.17湍流模块( Turbulence module)42.8解耜( Decoupling)….…6742.9输出( Outputs)…特别说明:本手册部分内容来源于网络。Www.Zlvo.Com第一章模型介绍11简介MIKE21是一个专业的工程软件包,用于模拟河流、湖泊、河口、海湾、海岸及海洋的水流、波浪、泥沙及环境。MIKE21为工程应用、海岸管理及规划提供了完备、有效的设计环境。高级图形川户界面与高效的计算引擎的结合使得MIKE2I在世界范围内成为了一个水流模拟专业技术人员不可缺少的工具。丹麦水力研究所开发的平面二维数学模型MIKE21,曾经在丹麦、埃及、澳洲、泰国及中国香港、台湾等国家和地区得到成功应用,在丬面二维白由表面流数值模拟方面具有强大的功能。目前该软件在中国的应用发展很快,并在一些大型工程中广泛应用,如:长江口综合治理工程、杭州湾数值模拟、南水北调工程、重庆市城市排污评价、太湖富营养模型、香港新机场工程建设等。12MIKE21软件特点(1)用户界面友好,属于集成的 Windows图形界面;(2)具有强大的前、后攵理功能。在前处理方面,能根据地形瓷料进行计算网格的划分;在后处理方面具有强大的分析功能,如流场动态演示及动画制作、计算断面流量、实测与计算过程的验证、不同方案的比较等;(3)多种计算网格、模块及许可选择确俫用户根据自身需求来选择模型(4)可以进行热启动,当用户因各种原因需暂时中断MIKE21模型时,只要在上次计算时设置了热启动文件,再次开始计算时将热启动文件调入便可继续计算,极大地方便了计算时间有限制的用户;(5)能进行干、湿节点和干、湿单元的设置,能较方便地进行滩地水流的模拟:(6)具有功能强大的卡片设置功能,可以进行多种控制性结构的设置,如桥墩、堰、闸、涵洞等(7)可广泛地应用于二维水力学现象的研究,潮汐、水流,风暴潮,传热、盐流,水质,波浪紊动,湖震,防浪堤布置,船运,泥沙侵蚀、输移和沉积等,Www.Zlvo.Com被推荐为河流、湖泊、河∏和海岸水流的二维仿真模拟工具。1.3水动力模块原理131控制方程模型是基于三向不可压缩和 Reynolds值均布的 Navier-SLokes方程,并服从于 Boussinesq假定和静水压力的假定。二维非恒定浅水方程组为Ch Chu chvhSChu ahauvan h6x+=1-a=欧h-a(1-22pa ax po po ph)+-(h12)+hu,Schv chuy chvfuh-ghan h apay po aygh ap2 Po ay Po po po、ax11)+hS式中:t为时间:x,y为笛卡尔坐标系坐标;n为水位;d为静止水深;h=n+d为总水深;tn,v分别为x,y方向上的速度分量;f是哥氏力系数,f=2 osin p,(为地球白转角速度,为当地纬度;g为重力加速度;p为水的密度;Sx、SS分别为辐射应力分量;S为源项;(uy,ν)为源项水流流速。字母上带横杠的是平均值。例如,矿、ν为沿水深平均的流速,由以下公式定义hu= udz, hvdzWww.Zlvo.Com为水平粘滞应力项,包括粘性力、紊流应力和水平对流,这些量是根据沿水深平均的速度梯度用涡流粘性方程得出的:T=2A2A13,2数值解法)空间离散计算区域的空间离散是用有限体积法( Finite volume method),将该连续统体细分为不重叠的单元,单元可以是任意形状的多边形,但在这里只考虑三角形和四边形单元。在MKE软件2007版本只能是三角形网格。浅水方程组的通用形式一般可以写成上(U)=S(U)(1-6)式中:U为守恒型物理向量:F为通量向量;S为源项在笛卡尔坐标系中,二维浅水方程组可以写为OU O(F-F)O(FY-Fy)S(1-7)式中:上标/和分别为无粘性的和粘性的通量。各项分别如下:0hCu+g(FhuyOu Cha0Fk=lhAolhugh42Www.Zlvo.Comadh2thPu cy Pogn+fuhpe gn opythiPo oy Po对方程(46)第i个单元积分,并运用 Gauss原理重写可得出「a(Fa)-JA(1-9)式中:A1为单元g2的面积;I;为单元的边界;ds为沿着边界的积分变量这里使用单太求积法来计算面积的积分,该求积点位于单元的质点,同时使用中点求积法水计算边界积分,方程(49)可以写为∑FnAT=S(1-10)式中:U和S分别为第个单元的U和S的平均值,并位于单元中心;NS是单元的边界数;^厂,为第j个单元的长度阶解法和二阶解法都可以用于空间离散求解。对于二维的情况,近似的Riemann解法可以用来计算单元界面的对流流动。使用Roc方法时,界面左边的和右边的相关变量需要估计取值。二阶方法中,空间准確度可以通过使用线性梯度重构的技术来获得。而平均梯度可以用由 jawahar和 Kamath于2000年提出的方法来估计,为了避免数值振荡,模型使用了二阶TVD格式。(2)时间积分考虑方程的一般形式aU=G(U)1-11)对于二维模拟,浅水方程的求解有两种方法:一种是低阶方法,另一种是高阶方法。低价方法即低阶显式的Euer方法Un1=Un+△G(Un)(1-12)式中:为时间步长。高阶的方法为以如下形式的使用了二阶的 Runge kuttaWww.Zlvo.Com方法n12=Un+△G(U,)Un+1=Un+△G(Un+12)(1-13)(3)边界条件1)闭合边界沿着闭合边界(陆地边界),所有垂直于边界流动的变量必须为0。对于动量方程,可以得知沿着陆地边界是完全平稳的。2)开边界开边界条件可以指定为流量过程或者是水位过程3)千湿边界处理动边界问题(T湿边界)的方法是基于赵棣华(1994)和 Sleigh(1998)的处理方式。当深度较小时,该问题可以被重新表述,通过将动量通量设置为零以及只考恳质量通量来实现。只有当深度足够小时,计算不考虑该网格屮元。每个单元的水深会被监测,并且单元会被定义为干、半干湿和湿。单元面也会被监测,以确定淹没边界。满足下面两个条件单元边界被定义为淹没边界:首先单元的一边水深必须小于hn,且另一边水深必须大于h;第二,水深小于hn的单元的静水深加上另一单元表面高程水位必须大于零。满足下亩两个条件单元会被定义为干单元:首先单元中的水深必须小于干水深hn;另外,该单元的三个边界中没有一个是淹没边界。被定义为干的单元在计算中会被忽略不计。单儿破定义为半干:如果单元水深介于h和hm之间,或是当水深小于hy但有一个边界是淹没边界。此时动量通量被设定为0,只有质量通量会被计算。单元会被定义为湿:如果单元水深大于ha。此时动量通量和质量通量都会在计算中被考虑。如果模型中的区域是处在τ湿边交替区,为了避免模型计算岀现不稳定性,使用者可以启用 Flood and Dry选项。在这个情形下使用者必须设定一个干水深Www.Zlvo.Com( drying depth),淹没深度( flooding water depth)和湿水深( wetting depth)者必须满足hn

SODATA算法是在k-均值算法的基础上，增加对聚类结果的“合并”和“分裂”两个操作，并设定算法运行控制参数的一种聚类算法。迭代次数会影响最终结果，迭代参数选择很重要。

这本培训手册是为了帮助用户顺利地开始Mimics软件的使用而编写的，并不能够代替Materialise公司提 供的培训。 这本培训手册在不同的练习中使用了 Mimics 17.0 的模块，如果没有相关模块的使用权无法完成练习。 请注意: 这本培训手册的使用以熟悉Windows系统操作技能为前提Materialise software目录Mmcs培训手册公告BBBB暑 NeAA日品EB园 8NaNANOEN冒品 RaRE曹BB总BBBB即总 98D6NNENnAMms0筒介Mimics模块导入图像5练1.导人如imap图像6练习2:导入DCOM图像…导航&项目管理器,77是BBB品B日BB日B品 0n00EDdD自2B日出BBBB自BBB目B自BBB国BBB即D日BBD国国练习,导航2仟务1.一键导航、放大缩小、平移…12任务2.快捷键的使用…13任务3帮助文档练习2.项日管理器,…14任务1.熟悉项目管理器的使用.14任务2.视窗操作.14任务3.体渲染15/测量工具9练习1.测量工只20任务1.距离测量.20任务2.角度测量任务3.测量的导出着国面21任务4.密度测量.21练习2.剖面线练习3.评注22基本阈值分割&三维模型操作,,25练习1.能部的分割.26任务1阈值分割(使用剖面线任务2.计算三维模型27任务3.区城增长28练习2.分离动脉…网值法任务1.阙值分割(使用剖面线)和区域增长30任务3.计算三维模型.…练习3.分离动脉∥33动态区域增长法33任务1.动态区域增长…33练习4.三维导航团道任务1.一键导航、敖大缩小、移、旋转……35任务2.使用快捷方式进行导疽.36练↓5.从骨盆上分离脊推37练习6.三维工具……40练习7.提取膝关#443D性套索功能任务1:使用3D磁性套索提取胫骨导出功能www.materialise.comMaterialise China- 1803, No 800, DongfangRoad-Shanghai-Chinamimics@materialise.com.cnMaterialisedriving your innovations米Materialise software练习1.导出切层50任务1.导出DCOM任务2.导出BMP.50任务3.导出电影.50练习2.导出S752高级分割53练习1.分离脑组织…任务1.修剪感兴趣的区域…….54任务2.形态学操作:消蚀.….55任务3.在三维视下编辑mask.57任务4.形态学操作:膨胀…57仟务5.千动编辑59任务6.多层编辑…60MedcADB即即BB身总BDB即原总自D即国B国即即DBB即 anDOng90且BBBD63练习1.通过多义线拟合球体练习2.通过多义线拟合表面66任务1.拟合股骨主干的表面任务2.拟合大转了的表面67练习3动脉中心线69任务1计算中心线9任务2.中心线测量70仟务3.中心线末端切面∴71任务4.分支分组仟务5.对控制点的操作…72于术模拟…74练习1.使用多义下面切割练习2.植入体评价练习3调整入体的位练习4评价骨量179FEA…,,n,,,n,n82练习1.股骨的网格优化83任务1.打开网格优化器…83任务2.股骨的几何简化83任务3.检查网格.……,85任务4优化三均片质量任冬5.生成体网格……∴88练小2.赋材质……90练3.并流形装配.97任务1.创建非流形装配91仟务2.优化网格93任务3.创建体K格.95仟务4.分离非流型装配以及导出网格文件恭喜您98Mimics nnovation Suite用户俱乐部98www.materialise.comMaterialise China- 1803, No 800, DongfangRoad-Shanghai-Chinamimics@materialise.com.cnMaterialisedriving your innovations米Materialise softwareMmis简介Mimics是一个迕接二维图像数据(CT,MRl,工业扫描数据.)和三维工程学应用的图像处理工具。应用领域包括:解剖学测量、三维分析、有限元分析(FEA)、客制化植入体或装置设计、加法制造(也被称为维打印)以及手术计划和模拟通过使用 Mimics的图像分割方法,用户能够从医学数据中选择特点的感兴趣区域,将结果计算成精确的三维模型。Mimics的功能模垬为用户提供了其它应用领域的接口。这意味着 Mimics的功能可以方便的根据用户的需要进行组合。另外, Mimics是 Mimics innovation suite的一部分,这一套装也包括了3mabc0。在套装中, Mimics被用来生成精确的三维模型,之后3-ma加被用来在解剖学模型的基础上进行设计和网格操作。因比3-ma极大稈度的扩展了 Mimics在基于解剖数据的工程学方面的应用的可能性Mimics被广泛的应用在骨科、颌面外科以及心血管行业的学术及商业硏究领域Mimics的主要优势:Mimics界面友好容易掌握。快遮的分割工具(基于阈值和轮廓)和精确的三维计算保证了快捷的取道精细的三维模型Mimics在|sO环境下开发,只有CE和FDA市场认证Mimics基于市场要求持续开发,每年有两个版本的更新。当 Mimics和3- matic被联合应用时,用户可以直接在STL文件的基础上进行设计和网格操作尤需逆向工程。这使用户可以:基于解剖数据改进植入体o设计客制化的植入体和手术导板● Mimics的开发商 Materialise是创新软件和加法制造技术的世界领跑者。www.materialise.comMaterialise China- 1803, No 800, DongfangRoad-Shanghai-Chinamimics@materialise.com.cnMaterialisedriving your innovations米Materialise softwarem/模块Mimics包括多个模块。下方的图片给出了基础模块与功能模块之间的链接,以及)要的应用领域。ImportMimics @Innovation SuiteExportMimicsFEAMedCADSurgicalRP-sliceSimulationCAD3- matic②MATLAB BImpartsStatisticestanPoint cloudAnalysisEngineeringPoint cloudManufacturing(RP/CAMywww.materialise.comMaterialise China- 1803, No 800, DongfangRoad-Shanghai-Chinamimics@materialise.com.cnMaterialisedriving your innovations米Materialise software导入图像这一章的练习公帮助您了解如何导入bmp图像以夂对图像尺寸进行修改如何自动导入D|COM数据■确认图像方向注意Mimics不仅支持 Dicom格式数据,而且能够直接导入扫描原始数据。这些数据可以通过硬盈、光盘或磁盘导入。 Mimics也支持BMP,JPEG以及TFF格式文件的导入。源文件可以通过在 importwizard的第一步选择, force manual import"的方式手动导入在开始之前保证您已经安装了培训数据 Training Data2011.eXe、头影测量数据库以及牵引器数据库。您可以在培训光盘中找到这些安装程序。www.materialise.comMaterialise China- 1803, No 800, DongfangRoad-Shanghai-Chinamimics@materialise.com.cnMaterialisedriving your innovations米Materialise software练习1.导入bma图像从主工具栏中选择 new project wizardSelet the media or files tha contain the images x irpotDICOM Input Application (D-AFavoritesDriversIrldyeRuuLaMedDataA.UDotascts山 extra datasetsImportTEST. RTTMAPD DICOM簧 Add : o feveritearget folder: 3: SUpportRobert Atwooda mercer aw inport show Import logCarTEl2.浏览 Training Data文件夹( CMed DataTraining Data),选择 BITMAP文件夹。点击Mex3.在 Image properties窗口标示出扫描分辨率。像素大小为256μm,层距为4mm。然后选择Mexwww.materialise.comMaterialise China- 1803, No 800, DongfangRoad-Shanghai-Chinamimics@materialise.com.cnMaterialisedriving your innovations米Materialise softwareNew project w zardMcnary ncad=d (conmprc33cc/uncomprcaacd): 128 Mb/256 Mb Mcrory availzbc: 20E2 Mbv7023277sia+S vL_/62341/b_akIa +000.8(-J00 bmpv70234770ad+00160-00v76234776axi+00200-00.mv76237681+002C00bm画7.8C- 00.hmnv762]4768i5+00360-00.brpv/6234baxa+004-.mpv7624776ai+048C-hrmnvi70234770ad+002C-00uv76234776ai110056C00.bmv7623763x8+0060000mp76)3x776xia+0-0mp画w70234770did+008C-00Jmp烟v762]4768+00720-00mp1A1,∩ nTEr nn LSorting orde- custom-15775sh?informatonK701∞Y7z40mnkmPatent name n/a□ Forcc sotropi: samplingrebate n/o4.在下个窗口 Edit images,您可以涠过调节图像周围的线框的大小来对该项目进行修剪。dit imag esf vol maco/caac #l ixel mappingMin X 30x MaK< X 51Min Y 115MinZ o px Msx Z 511 psInput: 512* 512 x :12 Output 182x 213x 51?100, JUUUOUPlxel sze:1.fUlllt:1Skip mages: JInput: 402? Outut: 402x 21Jx512www.materialise.comMaterialise China- 1803, No 800, DongfangRoad-Shanghai-Chinamimics@materialise.com.cnMaterialisedriving your innovations米Materialise software5.在这个窗口,您也可以编辑像素映射图的属性。完成编辑后,点击Mex6.在方向窗口标示出图像的方向。点击OK打开 Mimics项目,您就可以开始进行图像分割了!Check orientationverify if the proposed or entatior is correctDizor mage orien ation: xXXCurrent orientationR吕T0BA□Risht-dick on an orientation character to chance it.OK Cancel Hepwww.materialise.comMaterialise China- 1803, No 800, DongfangRoad-Shanghai-Chinamimics@materialise.com.cnMaterialisedriving your innovations米

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