matlab 实现线性调频信号以及分析处理
里面有关于实现matlab的算法以及分析处理山国科技记文在线分布的时频平面作直线积分投影的变换,统称对信号作变换在分布的时频平面里惯用轴的截距和斜率为参数表小直线。因此,当需要沿作直线积分时,可将积分路径(直线)的参数(u,a)替换成()日两对参数之间的关系为:m=-cot,w=! sina。若求信号的变换,并以参数表示积分路径,则有:D.a=PQ线w, (t, wB u-u du∫r(,n)ma(w-mn-m)nh∫m(,w[一(m+motcw lt, wo +mt dt/sinaWo=u/sina上式表明,若是参数为和的信号,则积分值最大;而当参数偏离与或时,积分值迅速减小,即对‘定的信号,其变换会在对应的参数处呈现尖峰。我们自然会想到:多分量的信号的特性在平面里更加突出。即表现为各个尖峰,因而更有利于区别交叉项和噪声。利用变换一定能够获得更好的性能。作为时频分析方法之一,分数阶傅里叶变换ˉ与分布()变换()分别有着一定的数学关系,借助它们的联系,可进一步说明分数阶傅里叶变换的物理意义。信号的分布函数的定义为t+=xtde作为能量型时频表示满足许多期望的数学性质,这里给出其边缘特性X tt wdvXw=wtwat对WD旋转C角度,即对分布实施变换,其结果是RWIW=∫f山国技记文在线而信号的阶分薮阶傅里叶变换X。t的就是将信号的旋转c角度,即对于分数阶傅里叶变换只有旋转不变性,所以有X u= wtP可以看出,对时间轴与频率轴的积分分别是信号在时刻的瞬时功率和信号在频率的谱密度,而信号的对与时间成c角度的轴的积分投影对应着角度为a的分数阶傅里叶变换的幅度平方,这进步从能量的角度说明分数阶傅里叶变换作为广义傅里叶变换的含义。正弦信号在时频平面是一条平行于时间轴的直线,即它的频率不随时间变化,可视为旋转角度为°的完全时间域表示;冲击朕数在时频平面是一条平行于频率轴的直线可视为旋转角度为°的完全频率域表示;信号在时频平面是一条斜率为调频率的直线,当该信号的某一角度的分数阶傅里叶变换与其调频率一致时,在无限长度的理想情况下,表现为幅度为无穷大的冲击,在信号长度有限的情况下,其分数阶傅里卟变换呈现极大值这就是信号在分数阶傅里叶变换域的特点。离散 Chirp fourier变换是最近提出的一种有效的线性调频信号检测技术,它 Fourier变换的一种推广形式,可同时匹配 chirp信号的中心频率和调频率。本文利用修正离散Chirp- Fourie交换( MDCFT)实现干扰信号的检测和参数估计,从而实现对干扰的自适应抑制。分析和仿真表明,该方法可对FM干扰有着极好的抑制效果;同时,由于 Chirp- Fourie变换是维的线性变换,可借助快速傅里叶变换(FFT〕实现,与基于WVD的算法相比,不仅避免了交叉项十扰,而且降低了计算的复杂度,其实现更为简使3.基于Mat1ab的上机仿真过程及结果分析3.1对单分量信号的仿真及结果分析():输入解析信号为x()=eb的分布:40,图单分量信号的分布山国科技论文在线在上述解析信号中加入噪声后,用分布分析其性能图加入噪声的单分量信号的分布由图可以看出实际结果与前面的理论推导致。在实际应用中,信号长度总是有限长的,此时分布呈背鳍状。由图可以得到变换对噪声不太敏感,时频变换后信噪比较高。但当干扰的幅度大到一定程度时,变换的结果会严重变差,甚至分析不出结果。():前两个图是输入解析信号为x(t)=em的变换,后两个图是在这个解析信号中加入噪声以后用变换对其进行的分析:400C501m01501020100150图单分量信号的变换由理论分析可知,当旋转角度与线性调频信号的斜率相這应时,变换将出现一个峰值。这个分析在图中得到了证实。():图前两个图是输入解析信号为x()=e的分数阶傅里叶变换,后两个图是在山国科技论文在线这个解析信号中加入噪声以后用分数阶傅甲叶变换对其进行的分析:分数阶傅甲叶变换变换与变换的紧密联系在图和图的仿真中也可以得到证实HOD50图单分量信号的分数阶傅里叶变换():图的前两个图是输入中心频率是,调频率是的单分量线性调频信号后的Chirp- Fourier变换,后两个图是在这个信号中加入噪声以后用 Chirp-Fourier变换对其进行的分析。通过这个仿真,还将证明一个重要性质: Chirp- Fourier变换可同时匹配线性调频信号的中心频率和调频率的82a图单分量信号的 Chirp fourier变换比较结论:从以上几个仿真图形可以看出,对单分量的信号而言,上述几个变换山国科技论文在线都有非常好的时频聚集性,特别是分布与理论结果完仝一致。在抗噪声方面,对比几个图可知,变换和 Chirp- Fourier变换要比分布和分数阶傅里叶变换吏好。而对于分数阶傅里叶变换和分布,分数阶傅里叶变换的抗噪声性能要好3.2对多分量信号的仿真及结果分析个多分量的线性调频信号的D15020心Dm图多分量信号的一个多分量的线性调频信号的变换50.540多分量信号的变换山国科技论文在线个多分量的线性调频信号的分数阶傅甲叶变换:图多分量信号的分数阶傅里叶变换个多分量的线性调频信号(含两个分量,中心频率和调频率分别为k=)的 Chirp- Fourier变换50299,Q图多分量信号的 Chirp-fourier变换比较结论:从以上四个图可以看出,对于多分量信号,分布由于存在交叉项,时频面模糊不清,而其他三种变换则可以检测到两个信号。从图中还可以看到,Chirp- Fourier变换的效果是最好的。而且我们从图中还可以清楚地看到线性调频信号的中心频率和调频率。4LFM信号的应用线性词频)信号广泛地应用于雷达、声纳和通信等信息系统中。在这类系统中,信号的检测与参数估计是个重要的研究课题,受到特别的关注。下面给出一个基于FRT的MTD雷达信号处理过程的防真实例。假设有一个运动目标,回波信号为Stjn∫t-jwt+nt,其中nt为杂波信号,信号参数为nt是均值为零,方差为的高斯白噪声,信噪比为,观测时间为,采样频率为采样点数为N采用分数阶域的扫描上算法对该冋波信号作计算机仿真,仿真结果如图所从图中可以清楚看到一个LFM信号的存在,而闬目标的峰值非常突出,受杂波的影响相对较小。因此采用FRT的MTD雷达的抗干扰能力较强。另外由于日标的特征非常明显,可以通过适当提高杂波门限的方法来减小虚警概率山国科技论文在线图基于ⅣRFT的MTD雷达信号处理过程的防真5结束语非平稳信号是现代信号处理的主要研究对象之一,对其有很多种理论分析方法。本文介绍的分布,变换,分数阶傅里叶变换,变换是其中比较常用和重要的几种。本文对这几种变换做了初步的介绍,进而对它们进行了一些比较这有助于进一步了解各种变换的性能和作信号分析时选择合适的变换。时频分布之所以受到很多研究人员和信号处理领域的工程人员的重视,是因为它有很多传统傅立叶变换所不具备的性质。由时频分析的定义可知时频表示能给出信号在时域和频域的信息。经过儿年的发展,时频分析理论趋于成熟,并遂渐在实际应用中崭露头角,近年来已在实际的非平稳信号处理中获得了十分广泛的应用。如:信号检测与分类,吋频域滤波,信号综合,系统辩识和谱估计等。在的期刊和国际会议上发表的与采用时频工具处理非平稳干扰有关的论文及研究报告共有余篇,其中以美国大学教授的成果最为显著。时频分析是一个前景很广阔的研究方向,虽然取得了一定的成就,但理论体系尚不十分完备,需要进一步的发展。参考文献[1ˉ张贤达,保铮《非平稳信号分析与处理》[M1998年9月第1版国防工业出版社[2ˉ沈民奋,孙丽莎《现代随机信号与系统分析》M年月第版科学出版社[3丁凤芹,曹家麟《基丁分数阶傅里叶变换的多分量 Chirp信号的检测与参数估计》《语音技术》2004年第1期[4_孙泓波,郭欣,顾红,苏上民,刘国岁《修正 Chirp- Flourier变换及其在SAR运动目标检测中的应用》《电子学报》2003年第1期山国技记文在线[5董永强,陶然,思永,王越《基丁分数阶傅里叶变换的SAR运动目标检测与成像》《兵工学报》1999年第2期L6_陶然,齐林,王越《分数阶 Fourier变奂的原理与应用》LM」2004年8月第1版清华大学出版社[7董永强,陶然,周思永,王越《含未知参数的多分量 chirp信号的分数阶傅里叶分析》《北京理工大学学报》1999年第5期[8ˉ陈辉,王永良《利用离散 Chirp- Flourier变换技术估计调频信号参数》《空军雷达学院学报》2001年第1期[9ˉ齐林,穆晓敏,朱春华《系统中基于 Chirp- Fourier变换的扫频干扰抑制算》《电讯技术》年第期[10]李勇,徐震等《 MATLAB辅助现代工程数字信号处理》[M2002年10月鷥1版西安电子科技人学出版社「111胡昌华,周淘,夏启兵,张伟《基于 MATLAB的系统分析与设计—时频分析》「M12001年7月第1[2]干小宁,许家栋《离散调频-傅里叶变换及其作雷达成像中的应用》《系统工稈与电子技术》2002年第3期
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单片机控制的太阳能充电器
单片机控制的太阳能充电器(硬件).单片机控制硬件电路设计中国矿业大学毕业设计任务书学院信电学院专业年级电气工程与自动化2005-1学生姓名ⅩXⅩ任务下达日期:2009年2月16日毕业设计日期:2009年2月16囗至2009年6月20口毕业设计题目:单片机控制的太阳能充电器(硬件)毕业设计专题题目:毕业设计主要内容和要求:(1)主观上能以认真的态度对待毕业设计;(2)能积极主动与教师联系;们n豆丁(3)具有较强的动手能力4)掌握太阳能电池板的工作原理和蓄电池充电方法5)掌握51系列单片机的使用;(6)完成 Protel制作的单片机控制的太阳能充电器的原理图;om7)完成与毕业设计内容有关的英文翻译(近三年的文献),不少于3000汉字;8)完成毕业设计论文。院长签字指导教师签字:摘要在污染和能源口趋紧张的背景下,太阳能作为一种新型的绿色可再生能源,具有储量大、利用经济、清洁环保等优点。因此,太阳能的利用越来越受到人们的重视。本文试图设计一种切实可行的太阳能充电控制器,通过对蓄电池充电,满足小功率的用户需求。本文重点研究了用AT89S52实现太阳能充电控制技术。详细介绍了100瓦太阳能电池板向12伏蓄电池充电的太阳能控制器硬件系统,包括系统的硬件电路设计、各部分电路的功能、工作原理和电子元器件型号的选取。硬件系统由直流稳压电源电路,AD实现对蓄电池端电压的动态监测及转换、AT89S52控制以及输出继电器开关电路四个部分组成,完成了整个太阳能充电控制器电路原理图的设计和制作。用 PROTEUS仿真软件进行了电路仿真,并且制作了相应的电路板但是由于时间关系,没能完成实物的实验测试。本文还对太阳能电池的结构原理、太阳能电池板的伏安特性、常用的铅酸蓄电池原理及工作情况作了详细介绍,并在此基础上介绍常用的蓄电池充电方法关键词:太阳能;蓄电池;充电控制:AT89S52;ADC0809godIn. comABSTRACTAgainst the background of energy shortage and its pollution, solar energy as a newkind of energy has a lot of advantages such as large reserves, economic, cleanliness andso on. So, people begin to pay more attention to the use of solar energy. The paperdesigns a feasible solar energy charging controller and storage batteries are charged tomeet the needs of low-power usersThis article focuses on the use of single-chip realization of solar charge controltechnology. 100-watt solar panels to 12-volt solar battery charge controller hardwaresystem is detailed, including system hardware circuit design, the various parts of thecircuit functions, working principles and models of selected electronic componentsHardware system is composed of four parts, which are DC regulated power supplycircuit, A/D to achieve on the battery terminal voltage of the dynamic monitoring andconversion, at89S52 relay control and output switching circuit. And finish the entiresolar charge controller circuit schematic design and production. PROTEUS Simulationwith circuit simulation software was accomplished, and a corresponding circuit boardwas produced. However, due to time constraints, failed to complete the kind ofexperimental test.In this paper, also the structure of the principle of solar cells, solar panels of theVolta metric characteristics of lead-acid batteries commonly used in the work ofprinciple was detailed, and the basis of methods commonly used on rechargeablebatteries was introducedKey words: solar; battery; charge control; AT89S52; ADC0809目录摘要…ABSTRACTi1绪论南·.非非。和着非和,着g非串,非串;自自非市非非非审库非非自非非着南。非非着,非自非非,非串;非非着非非串非非南非自非即自,自自自自非1.1课题研究背景1.1.1当前面临的能源和环境问题.…….1.1.2太阳能的开发和利用113光伏发电的特点12蓄电池充电系统121充电器的发展及其简单的类型1.22太阳能充电器123334513本课题研究的主要内容·::·:··中::;:丰中:·:·丰····和·丰2太阳能电池的研究和分析……21太阳能电池的原理22太阳能电池的分类623太阳能电池的等效电路中中++·+++··++++++++++··+·+·"+++++++;·+++++++++·++**+++++++++2.4太阳能电池板的输出特性及影响因素241光伏电池的主要参数…788242太阳的光照强度对光伏电池转换效率的影响24.3温度对光伏电池输出特性的影响10244本系统所采用的光伏电池.1125本章小结…123蓄电池133.1蓄电池的概念及其一般特性3.1.1电池的定义3.1.2主要参数指标133.1.3充放电特性11353.2铅酸蓄电池……....1632.1铅酸蓄电池的电极反应.…3.2.2铅酸蓄电池的充放电特性重重申自日非1833太阳能—蓄电池充电技术研究203.3.1恒流充电203.3.2恒压充电……:丰·;·中·421333恒压限流充电223.34两阶段、三阶段充电……123.35快速充电223.3.6智能充电2334本章小结·*+“··+**·*·中····*·“····234太阳能充电控制器的研究及设计…244.1太阳能充电器原理非自非·非申申着非非和自非非自非非非自非非自自自自着,申申非非非·自非非非非非非自着非非自非24411主控芯片的设计··········*···:·-·······+··244_1.2模数转换模块ADC0809简介*·“········*·中···**··+···2841.3电源模块的设计丰申丰丰中非丰:丰…30414分频器的设计3041.5外围电路的设计30416ADC0809与AT89S52接口,324.1.774LS00···:····申42单片机的防干扰技术··+++·+·+++··+·中+·“·+“+··+····+····+·+“·+++“·++·+“++++“··++·*····++354,2.1干扰分析··**·*·······*·····*··························**···**·*···**··········*····354,22硬件抗干扰方法3643系统的软件设计概述3744本章小结·甲····中·39结论…4.051全文工作总结aa,a,,aa,;,a,a,;a,aa。 nnnnnnn0nnnnnnnDnD,a,a;,a,,申;*。aaaa;a·4052进一步工作设想致谢重非南42参考文献43翻译部分.·“···中·“·45中文译文…··中+中··中···+···"·······45英文原文.1153www.docin.com中国矿业大学2009届本科生毕业设计第1页1绪论1课题研究背景11前面临的能源和环境问题1234能源犹如人体的血液。能量以电的形式出现,是现代社会文明的重要标志和基础,“电力技术是通向可持续发展的桥梁”这个论断已经成为共识。人们总是尽可能把一次能源转换为电能使用,电力在终端能源中的比例正在不断提高。但是随着电能利用比例的提高,也带来了很多的问题。方面,用于发电的传统一次能源如煤、石油等的储藏量有限。随着经济的发展、人口的增加,目前人类所利用的石油、天然气和煤炭等化石能源正在逐步消耗,能源危机已经展现在人类面前。根据目前所探明的储量和消费量计算,石油可用40多年,天然气可用60多年,煤可用200年左右。中国的能源资源储量情况更是危机逼人,中国各种一次能源资源均低于世界平均水平,中国的能源需求面临着更严重的挑战。国家1999年政府白皮书估计,目前我国石油可供开采20年;天然气可供开采60年;煤炭剩余量稍显富裕,但可供开采不足百年。而且随着科技的进一步发展、人口的持续增长等,整个世界面临着能源需求量成倍增长的挑战。另一方面,成倍的能源供应的背后蕴藏着巨大的危害,并且其影响越来越大,这就是由此带来的环境问题。当前,化石燃料的燃烧已经给人们的生活环境带来严重的挑战:大气中的颗粒物和二氧化硫浓度增高,由此带来的直接灾难就是酸雨,在严重被污染的大气中人类和其他生物的健康遭受着痛苦的折磨:大量碳化物的燃烧使得大气中的二氧化碳浓度持续增加,温室效应越趋明显,并且这种势头正在延续,由此带来的直接灾难就是大气变暖、水平面上升等。这种由环境污染衍生的环境效应具有滞后性,往往在污染发生的当时不容易被察觉或预料到,然而一旦发生就表示环境污染已经发展到相当严重的地步。环境污染所带来的最直接、最容易被人们所感受的后果就是使人类环境的质量下降,影响人类的生活质量、身体健康和生产活动。如不采取积极措施,保护生态环境,将会严重威胁到人类社会的生存空间。随着经济和贸易的全球化,环境污染也日益呈现国际化趋势。因此,无论是从确保长期的能源供应,还是从保护环境的角度岀发,开发利用取之不竭而又没有公害的新能源己是势在必行。由此在开发和使用能源的同时,保护好人类赖以生存的地球环境与生态已经成为一个全球性的重要问题。因此节约能源、发展清洁干净的新能源和再生能源是势在必行的。12太阳能的开发和利用42学209届本科生毕业设计中国矿业大第2页正如上面所说的一样,能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础,21世纪是世界能源结构发生巨大变革的世纪。当前,包括我国在内的绝大多数国家都以石油、天然气和煤炭等矿物燃料为主要能源。随着矿物燃料的日益枯竭和全球环境的不断恶化,传统能源(如煤、石油、天然气等)的供给已出现严重短缺局面,人类开始将目光转向可再生能源的发展。大规模地开发利用可再生洁净能源,以资源无限、清洁干净的可再生能源为主的多样性的能源结构代替以资源有限、污染严重的石化能源为主的能源结构己成为人们关注的焦点。虽然在可预见的将来,煤炭、石油、天然气等矿物燃料,仍将在世界能源结构中占有柑当的比重,但人们对核能以及太阳能、风能、地热能、水力能、生物能等可再生能源资源的利用日益重视,在整个能源消耗中所占的比例正在显著地提高。在未来的一段时间内,可再生能源将能够与矿物燃料相抗衡,从而结束矿物燃料一统天下的局面。其中,可再生能源主要有以下几个方面:①太阳能:据天文物理学家的计算表明,太阳系还能存在45亿年,太阳每年辐射到地球的总能量相当于人类能源消耗的1.2万倍。②氢能源:利用自然界大量存在的水,由电解水产生氢,或者由太阳能光催化水分解氢。③风力发电、小水电与潮汐发电:可提供可观的电力。④生物能:包括城市垃圾的转化、人类粪便的转化等。这些能源原本是人类的废弃物所转化过来的,只要有人类的存在,就会有生物能,所以这种能源也可以说是用之不竭的。⑤核能:与传统能源的发电厂相比,核能的利用率较高,对环境的污染小,并且使用核燃料的成本远远低于传统燃料的成本,而核燃料所释放岀来的能量却远远高于传统能源所释放出来的能量。其中,太阳能作为一种新型的绿色可再生能源,与其他新能源相比利用最大,是最理想的可再生能源。特别是近几十年来,随着科学技术的不断进步,太阳能及其相关产业成为世界发展最快的行业之一。因为它具有以下的特点:①存储量巨大:太阳能是取之不尽的可再生能源,可利用量巨大。太阳放射的总辐射能量大约是375×1030W,是极其巨大的。其中到达地球的能量高达173×104KW,穿过大气层到达地球表面的太阳辐射能大约为81×103KW。在到达地球表面的太阳辐射能中,到达地球陆地表面的辐射能大约为17×103w,相当于目前全世界一年内消耗的各种能源所产生的总能量的三万五千多倍。太阳的寿命至少尚有40亿年,相对于人类历史来说,太阳可源源不断供给地球能源的时间可以说是无限的。中国矿业大学2009届本科生毕业设计第3页②取之不尽,不需要开采和运输。③清洁无污染,无任何物质的排放,既不会留下污染物,也不会向大气中排放废气。113光伏发电的特点1443太阳能利用可分为热利用和光伏发电两种方式,热利用主要在采暖领域多,形式比较单一;而光伏发电可以把太阳能转换为当今最普遍的能源利用形式电能,从而具有热利用不可比拟的优势。太阳能发电又分为光电发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。光伏发电是利用光伏电池这种半导体器件吸收太阳光辐射,使之转化成电能的直接发电形式,光伏发电当今太阳能发电的主流。与常规发电和其他绿色发电技术相比,光伏发电系统具有如下的优势:①是真正的无污染排放、不破坏环境的可持续发展的绿色能源。太阳能不用燃料,运行成本很小,并且发电部件不易损坏,维护简单;②利用的场合广泛和灵活,既可以独立于电网运行,也可以与电网并行运行;③可作为电力用户供电可靠或提高电能质量的不停电电源;④接近负载中心,减少电网的线损;⑤发电的效率不随发电规模的大小而变;⑥就地可去,无需运输。光伏发电系统建设周期短,由于是模块化安装,不仅可用于小到太阳能计算器的几个毫伏,大到数十兆瓦的光伏电站,而且可以根据负荷的增减,任意添加或减少太阳电池容量,既方便灵活,又避免了浪费。由于太阳能存在上述的优势,光伏发电在世界范围內受到高度的重视,发展很快。但是,目前光伏发电与电网供电的比较,光伏发电价格还比较高,不过其维修费用很少,随着发电量的增加,其价格会下降,优势才逐渐体现出来12蓄电池充电系统2-3121充电器的发展及其简单的类型充电方式的选择直接影响着电池的使用效率和使用寿命,充电技术近年来发展非常迅速。充电器的发展经历了三个阶段限流限压式充电器最原始的就是限压式充电,然后过渡到限流限压式充电,它使用的方式就是浅充浅放,其寿命表述就是时问间,没有次数,比如10年。这种充电模式的效果较差②恒流限压式充电器
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