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  • 平衡常数

    2013-04-14 18:43:48
    用浓度计算平衡常数以KC表示。用分压力计算平衡常数以KP表示。例如氨的合成:N2+3H2=2NH3在压力(或各物质的浓度)不大时,平衡常数在温度一定的情况下保持不变。从平衡常数的大小,可确定在该温度下可逆反应中...
  • 重力和物质波动之间平衡导致了液力偶合器运行的固定点。 随着跨普朗克制中动量尺度的降低,逼近了它,从而导致了普朗克尺度上的轨距耦合的唯一预测值。 预测的精细结构常数的精确值取决于整体模型的物质含量。 它...
  • 计算机并行计算考试重点总结

    千次阅读 2016-12-06 22:21:28
    Amdahl法则:处理速度应与存储器容量和I/O速度相平衡 实现:ü粗略地估计每秒一百万指令(MIPS)的计算速度,应与1MB存储器容量和1Mb/s的I/O速率相平衡 并行系统50%法则ü并行程序性能取决于:Ø负载不平衡;Ø并行...

    **计算机体系结构由程序设计者看到的计算机系统的属性,抽象的概念性的结构和功能属性。
    计算机组成:是计算机体系结构的逻辑实现。
    计算机实现:是计算机组成的物理实现。
    重点内容
    计算机系统的层次结构 现代并行计算机的组成
    ü硬件核心:处理机、存储器和外围设备组成了计算机系统。
    ü互连:外围设备可以直接或通过局域网和广域网与主机相连。
    ü映射是一种算法结构与硬件结构相匹配的双向过程。包括处理机调度、存储器映象、处理器间的通信等..存在的问题:不能以通用和可移植方式进行并行程序设计。将着眼点放在语言执行的效率、对不同机器的可移植性、与现有的顺序语言的兼容性、并行性的表达和编程的简便性
    改进编译器:预处理程序、预编译器、并行化编译器
    ü预处理程序:采用顺序编译器和目标计算机的低层程序库实现高级并行结构。
    ü预编译器:需要程序流分析、相关性检查和有限的优化来检测并行性。
    ü联接过程的效果取决于预处理程序、预编译器、并行化编译器、加载程序
    和操作系统支持的功效。由于程序行为的不可预测,现有的编译器在检测
    所有类型的并行性时都不是完全自动或完全智能进行的。有效的办法:p将编译器命令插入源代码,帮助编译器做出较好的结果。这样,用户可与编译器进行交互重构,这已被证明对提高并行计算机性能是十分有用的。
    物理结构
    üMISD(多指令流单数据流)机在执行不同的指令流时,同一数据流通过处理机线性阵列就是所谓 流水线执行特定算法的脉动阵列(Systolic arrays)。
    并行计算机有两大类:共享存储型多处理机、消息传递型多计算机
    早期的超级计算机可分为:
    流水线向量机:用带有少量带有向量硬件,但性能很高的处理机来装备.
    SIMD计算机:强调开发大规模数据并行性
    pSIMD计算机开发的是PE之间的空间并行性;p存储器分布的SIMD计算机由同一阵列控制部件控制的PE阵列组成;p程序和数据通过主机装入控制存储器;
    p指令是送到控制部件进行译码;ü标量操作或控制操作,则将直接由与控制部件相连的标量处理机执行;ü向量操作,则将它广播到所有PE并行地执行;p划分后的数据集合通过向量数据总线广播到所有PE的本地存储器;pPE通过数据寻径网络互连。数据寻径网络执行PE间的通信,如移数、置换和其它寻径操作。控制部件通过执行程序来控制数据寻径网络。PE的同步由控制部件的硬件实现;p所有PE在同一个周期执行同一条指令;p可以用屏蔽逻辑来决定任何一个PE在给定的指令周期执行或不执行指令
    共享存储器模型:是一种PE使用共享存储器的SIMD计算机。PE和存储器之间的通信网络是一个对准网络,它也受控制部件控制。
    抽象机模型的概念与意义
    ü并行计算机的理论模型是从物理模型抽象的;
    ü为开发并行算法提供了一种方便的框架;
    ü用这些模型可求得并行计算机的理论性能界限;
    ü可在芯片制作前估算芯片区的VLSI复杂性和执行时间。
    计算机求解一个规模为s的问题的算法复杂性取决于:Ø执行时间Ø存储空间
    一个抽象机模型用语义属性和性能属性进行描述
    语义属性:同构性、同步性、交互机制、地址空间、存储器模型、原子操作(不可分,有限)
    性能属性:包括机器规模、时钟频率、工作负载、执行时间(顺序/并行)、速度、加速比、效率以及利用率等
    语义属性具有较长的延续性,并行计算机换代时仍保持不变。
    性能属性高度依赖系统结构平台,随着计算机换代而改变。
    并行程序的操作类型:计算操作、并行性操作、交互操作
    并行程序的开销源:并行性开销、通信开销、同步开销、不平衡开销
    并行随机存取机模型 PRAM:用途:可用来开发并行算法和分析可扩展性及复杂性。MIMD、细粒度、严格同步、零开销、共享变量。特点:在PRAM上的一个并行程序由n个进程组成,其中第i个进程留驻在第i个处理器上,且由一串指令所组成。在每个基本时间步(称为周期),每个处理器执行一条指令。指令包括数据传送、算/逻、控制流以及I/O指令,在典型的顺序计算机中均有这些指令。①规模为1的PRAM退化为传统的RAM机。这种机器为SISD机。②当处理器多于1个时,一个PRAM将访问多个数据流,且通常可执行多个指令流。因此PRAM是一个MIMD机。 MIMD的特例:
    如果在每一周期,所有处理器必须执行相同指令,即只有一个指令流时,则PRAM就成为单指令流、多数据流(SIMD)机器。
    SPMD计算:单程序、多数据,所有进程执行同一程序,而由进程指标加以参数化。
    SIMD和SPMD间的差别是,在SPMD计算中,同一周期可以执行不同指令。
    ①进程同步是严格的,任何处理器的存储器写操作或转移操作之前,必须完成其他处理器的存储器读操作。②PRAM是在指令级同步的。③实际的MIMD并行机是异步的。每个进程有自己的速率,与其他处理器进程速率无关。 在PRAM模型中,进程间通过共享变量(或共享存储器)进行交互,进程间通过共享变量进行交互的异步MIMD机,常称为多处理机。
    进程间通过消息传递进行交互的异步MIMD机,常称为多计算机
    ①理论PRAM模型中,所有进程对所有存储单元均有相等的访问时间。这种机器为均匀存储器访问(UMA)。②若采用非均匀存储器访问(NUMA),将演变为异步PRAM模型(APRAM)。③ PRAM模型不合适多计算机。
    多计算机中,每个处理机有它自己的分离地址空间。这些机器被称为具有多地址空间。正是由于此原因,多计算机的处理机间通信不是通过共享变量,而是借助消息传递。
    存储器模型:主要目的是协调写冲突问题,有四种PRAM模型方案。 ①EREW-PRAM模型——互斥读、互斥写。禁止一台以上处理机同时读、写同一存储单元。 这是限制最大的PRAM模型。②CREW-PRAM模型——并发读、互斥写。用互斥使写冲突避免。可以并行读同一存储单元。③ERCW-PRAM模型——互斥读、并发写。允许互斥读或并行写同一存储单元。④CRCW-PRAM模型——并发读、并发写,允许在同一时刻并行读或者并行写。PRAM模型常用EREW和CRCW规则优点:PRAM模型略去很多细节,形式简单,便于开发并行程序,在此模型基础上开发的并行算法易于改进成实用的并行算法。缺点:与物理模型存在差异,实际上,这种并行计算机是不存在的。原因在于零通信开销和指令级同步的不现实假设。共享存储器的SIMD机是与PRAM模型最接近的结构
    块同步并行模型 BSP特点:(1)一个BSP程序有n个进程,每个驻留在一个结点上。基本时间单位是周期(或时间步)。(2)程序按严格的超步序列执行。(3)同步路障迫使进程等待。(4)BSP计算机是MIMD系统。(5)BSP模型是超步级的松同步。(6)在一个超步中,不同进程以不同速率异步执行。(7)BSP模型交互机制是共享变量或是消息传递。
    h关系的定义:(1)一个h关系是任何通信操作的抽象,在其中,每个结点最多发出h个字到各结点,并且每个结点最多接收h个字。(2)在一个BSP计算机中,实现任何h关系的时间不会超过gh个周期,g是由机器平台决定的一个常数。一个超步执行时间的确定计算时间w:处理器中完成计算操作所需的最大周期数;路障同步开销为L;通信开销为gh周期,g是实现h关系的比例系数,常数;执行一个超步的时间为:w+gh+L
    优点:与PRAM模型相比,BSP模型更为实际,更接近物理模型,BSP模型除了用于进程管理的并行性开销外,它考虑了所有其他开销
    阶段并行模型基本描述:一个并行程序以一系列阶段加以执行,当前阶段的所有操作未完成之前,不能开始下一阶段操作
    三类阶段的定义:并行化阶段主要涉及进程管理的开销阶段;计算阶段一个或多个处理器执行若干局部计算操作;交互阶段完成交互操作所执行的任务。。特点:不同的计算阶段可以不同的工作速度执行不同的工作负载;不同的交互操作可取不同的时间
    可扩展性范围包括资源可扩展性是指通过增加处理器数、更多的存储部件(高速缓存,主存,磁盘)以及增加软件等方法,使系统具有更高性能或功能。涉及三方面:Ø规模可伸缩性、Ø资源扩展、Ø软件可扩展性。
    ü当前的并行计算机规模的扩展:Ø加入更多处理器、Ø增加互连网络、接口以及通信软件在内的子系统、有效地利用更大并行性,即如何为扩大的系统进行编程
    ü计算机系统中发展最快的部件是处理器进展最慢的部分是程序设计语言
    SMP和MMP只具有有限的空间可扩展性;ü因特网则具有最好的空间可扩展性
    可扩展设计原理:ü独立原理ü平衡设计原理ü可扩展性设计原理、时延隐藏原理
    独立原理:应努力使系统中的各个组成部分(硬、软件)相互独立如果无法达到完全独立,则应尽力使相关程度减至最小并使相关性尽量清晰。优点:ü使独立扩展成为可能,ü使异构可扩展性成为可能、要求部件不受制于一个特别的体系结构或系统
    ü消息传递接口(MPl)是使用少量独立(正交)语言特征的成功范例。üMPI基于4个相互正交的主要概念:数据类型、通信操作、通信子集、虚拟拓扑
    实现独立原理的两种通用技术:ü将体系结构和实现分开、ü使用标准组件
    平衡设计原理:ü应努力最小化任何性能瓶颈ü应避免不平衡系统的设计ü应避免单点失效,即一个部件失效将使整个系统崩溃
    Amdahl法则:处理速度应与存储器容量和I/O速度相平衡 实现:ü粗略地估计每秒一百万指令(MIPS)的计算速度,应与1MB存储器容量和1Mb/s的I/O速率相平衡
    并行系统50%法则ü并行程序性能取决于:Ø负载不平衡;Ø并行化开销;Ø通信启动开销(t0);Ø以及每字节通信开销(tc);ü50%法则:4个开销因素的每一个使性能衰减都不大于50%,那么就认为此并行系统是平衡的
    单结点速度P1”表示的是“计算速度”;“渐进带宽r∞=1/tc”表示的是“通信速度”。
    设计“平衡的”由两个慢速部件(处理器速度、网络速度)构成的系统。优于设计“不平衡的‘一个快速(处理器速度)一个慢速(网络速度)构成的系统。平衡设计可以改善系统的性能
    ü计算机系统设计理念:Ø在设计一个可扩展的系统时,应该从一开始就将可扩展性作为主要目标,而不是设计完成后再来考虑这一问题。Ø为系统将来可能扩展以提供更高性能或缩小以使价格降低或是有更大的成本有效性作好准备。
    可扩展性设计的两种流行方法:过度设计、向后兼容性
    过度设计:是指系统在设计时不单纯地只是为了满足目前系统的最低需要,设计必须包括一些附加特性,以期在未来的扩展系统中性能得到改进
    ü地址空间大小:即处理器能直接访问的字节单元数。
    向后兼容性:在设计硬件或软件部分时,必须兼顾缩减系统的需求。向后兼容性并不表示一个旧系统的所有特性都应保留。应该剔除陈旧的特性,在应用过度设计技术时,应考虑成本问题且不应对未来期待过多,虽然有时过度设计确实能减少总的开发和生产成本。
    缺少合适的并行软件是阻碍主流用户接纳并行计算的主要原因。并行系统软件和应用软件不仅数量很少,而且功能性也相当原始。困难:p并行编程中有许多不同的模型是一个更复杂的智力活动。并行程序的环境要比串行程序落后得多
    编程模型(虚)即是程序员在开发一个并行程序时所见到和使用的模型。自然模型(实)是由一个特定并行计算机平台所提供的、用户可见的最低层的编程模型,其他的编程模型可在此自然模型上加以实现
    环境工具是指任何硬件和软件的实用程序,以帮助用户程序的开发和执行,ü是那些通常与操作系统或程序设计语言无关的工具集
    ü大多数程序基于命令式机器模型,中心概念是状态更新ü一个命令式程序可看成是一个状态机(或一个自动机)
    程序变量集:数据变量、控制变量
    ü开始时,进程为不存在状态。当它的创建者,父进程执行进程创建操作后,它才出现。一个新创建的子进程准备执行,但仅在被调度后,它方可开始运行(执行其代码)。
    ü重量级的并行进程不适用于可扩展并行计算机,除非并行进程具有粗计算粒度。要开发较细粒度并行性,必须使用轻量级进程
    OS进程和线程间的主要差别:在重量级的OS进程中,多个线程能共存于进程(包括进程描述符)的同一地址空间,并且共享;当创建一个(重量级)进程时,通常它有一个单线程,称为基本线程;通过执行一个线程创建操作,任何进程能创建另外的线程
    颗粒度是指在两次并行性操作之间所执行的计算负载。
    单线程:从程序员的观点,一个数据并行程序中由一个进程执行,具有单一控制线;使得一个数据并行程序就像一个顺序程序。并行操作子聚合数据结构上:数据并行程序的一个单步(语句),可指定同时作用在不同数据组元素或其他聚合数据结构上的多个操作;松散同步(LooselySynchronous):在数据并行程序的每条语句之后,均有一个隐含的同步,这种语句级的同步是松散的(相对于SIMD机器每条指令之后的紧同步而言);全局命名空间:数据并行程序中的所有变量均驻留在单一地址空间内,所有语句可访问任何变量,只要满足通常的变量作用域规则;隐式相互作用:因为数据并行程序的每条语句之末存在着一个隐含的路障,所以不需要一个显式同步;通信可由变量指派而隐含地完成。隐式数据分配:程序员不必要明确地指定如何分配数据,可将改进数据局部性和减少通信的数据分配方法揭示给编译器
    分别对应数据并行模型 消息传递模型 共享变量模型
    并行程序的并行度(degree of parallelismDOP)通常定义为可同时执行的分进程数。
    颗粒度;指在两次并行性操作或交互操作之间所执行的计算负载
    通信操作类型:数据交换、同步操作、聚集操作
    宏基准程序
    NPB基准程序组由5个核心(EP、MG、CG、FT和IS)和3个模拟应用(LU、SP和BT)程序组成。
    核心程序:EP 基准程序、MG基准程序、CG基准程序、FT基准程序、IS基准程序。模拟应用程序:BT、LU、SP
    PARKBENCH基准程序组:低层基准程序、核心基准程序、压缩应用基准程序、HPF编译器基准程序
    并行STAP程序组:APT、HO-PD、BM、EL等4个基准程序的结构
    用户经常提到6种性能:执行时间;速度;吞吐率;利用率;成本有效性;性能/成本比
    工作负载(W):是程序中的计算操作数 Ppeak:是处理器的峰值速度
    处理速度;是指单位时间的工作负载(W)的处理,W 表示“工作负载”,其单位是“Mflop(兆
    浮点运算)”,处理速度:Pn=W/Tn,其单位是Mflop/s
    提高系统吞吐率的两个方法:流水化、无相关的分配
    利用率 Un=Pn/(nPpeak)指一个给定计算机实际可达到速度与峰值速度之比
    成本有效性:单位成本实现的工作负载。衡量单位: Gflop/$
    3个指标来测量程序C的计算工作负载:执行时间;执行的指令数;执行的浮点操作数;
    存储器层次结构的主要指标:存储器容量、存储器时延、存储器带宽
    并行性开销的来源:进程管理、分组操作、进程查询操作。交互开销的来源:同步、聚集、通信

    并行程序中的开销可分为3类:负载不平衡开销、并行性开销、交互开销。执行一个并行程序所需的时间为: T= Tcomp+Tpar+Tinteract
    并行性开销的来源:进程管理、分组操作、进程查询操作
    交互开销来源:同步、聚集、通信
    数据并行:在理想环境下于每个时钟内可并发地执行500到3500个算术操作。
    指令级并行:并行度较低。指令级并行性的极限约在5左右,很少超过7。一个合理设计的超标量处理器上,可期待每周期并发执行2.0到5.8条指令。
    加速比分析:
    n是并行系统中处理器数。W是问题规模(给定问题的总计算量)Ws=W1为顺序工作负载,Wp为并行工作负载 。为顺序分量比例,=Ws/W;1-为并行分量比例Ts=T1为顺序执行时间,Tp为并行执行时间。S为加速比;E为效率。
    考虑开销的加速比说明:
    并行加速比不仅受限于程序的顺序分量,而且也受并行程序运行时的平均开销影响。
    Amdahl定律结论:固定负载加速比随顺序瓶颈α和平均开销的增加而急剧下降。顺序瓶颈问题不能用单纯增加机器规模(处理器数目)的办法来解决。
    存储受限的加速定律:基本思想:只要存储空间许可,应尽量增大问题规模,以产生更好和更精确的解(此时可能使执行时间略有增加)
    受限存储器加速比定义:此时工作负载仍然表示为W=αW+(1-α)W。Ø令因子G(n)反应存储容量增加到P倍时工作负载的增加量,扩大后的工作负载为:W’=αW+(1-α)G(n)W**

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  • 能量控制 ...带负载时就是机械时间常数,不带负载就是电机时间常数。这和PID参数设置也有关系。 回复引用举报 波恩 个人主页给TA发消息加TA为好友发表于:2010-03-20 13:37:4...

    原文:http://bbs.gongkong.com/D/201003/326405_1.shtml

    能量控制 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2010-03-20 12:44:31 1楼
     就是带负载和空载时的阶越响应达到稳态的时间。带负载时就是机械时间常数,不带负载就是电机时间常数。这和PID参数设置也有关系。
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    波恩 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2010-03-20 13:37:41 2楼
     

    伺服电机的机械时间常数根据定义:tm = R*J/Ke*Kt,即与绕组电阻、转子转动惯量、电机反电势系数、电机力矩系数有关。据说拖动电机的机械时间常数与空载从零速加速到平衡转速的63.2%所需的时间相当。在伺服系统中,该常数可能与系统的速度环阶跃响应时间在数量上相当。

     

    伺服电机的电气时间常数一般是指定子绕组的电感与电阻的比值(te=L/R),与伺服系统的电流阶跃响应时间有关,但未必相当。

     

    (已编辑修改)

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    能量控制 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2010-03-20 14:05:26 3楼
     

    "伺服电机的电气时间常数一般是指定子绕组的电感与电阻的比值,与伺服的电流阶跃响应时间有关,但未必相当。 "

    没学过电机原理,看来我概念不清。不过实践中,一般都做个速度阶跃响应,通过观察达到最大速度的时间来决定运动控制器最大加速度设定,以免出现跟踪偏差过大。我觉得大多数应用,伺服都设在速度或位置模式。力矩模式相对用的比较少。

    按你的说法,伺服驱动器设在力矩模式,给个阶跃信号才是测电机时间常数的正确办法?这个时间常数和我设定运动控制参数(加减速度)怎样关联呢?

    PID参数不同好像时间常数也不同(基于速度阶跃响应),是否能说“电流阶跃响应”是电机本身特性,与PID设定无关呢?

    谢谢!

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    波恩 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2010-03-20 15:19:48 4楼
     

    准确地讲,两个常数在定义和概念上只和电机本身的特性有关,加上驱动后的外特性与之相关,但不直接,因此才会有PID参数不同,加速能力不同的现象和问题,这是电机加驱动构成伺服系统后的响应问题,而不是电机本身的特性。

     

    另外,需要注意的是,电机的反电势系数Ke与力矩系数Kt之间的关系,在直流伺服电机中Kt=9.55*Ke,其中Kt的单位是Nm/A,Ke的单位是V/rpm,当Ke和Kt同为国际单位制时,Ke=Kt。这一点与永磁交流伺服电机中Ke与Kt的关系稍有差别,多数企业的永磁交流伺服电机手册中如果同时给出Ke和Kt,则一般Kt=9.55*Ke*1.732,当Ke和Kt同为国际单位制时,Kt与Ke之间差1.732倍(即:根号3倍),原因在于Ke一般会以线反电势的形式给出。

     

    有些供应商不舍得提供Ke和Kt参数,好在力矩系数Kt可以根据额定力矩和额定电流导出,导出力矩系数后,就可以根据Kt=9.55*Ke*1.732间接导出线反电势系数Ke了,即:

    Ke=0.1047*Kt/1.732,单位V/rpm;

    或者:Ke=104.7*Kt/1.732,单位V/Krpm,或mV/rpm。

     

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    当时明月 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2010-03-20 15:54:47 5楼
     “PID参数不同好像时间常数也不同(基于速度阶跃响应)” 不是时间常数不同,是响应时间不同。
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    能量控制 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2010-03-22 13:51:26 6楼
     

    谢谢楼上两位的指正。我觉得作为搞应用的,更关心怎样通过协调速度环与位置环的增益来达到最佳控制效果。在实践中通过开环速度响应时间来调整速度环增益,然后再调位置环增益是比较方便实用的办法,因为涉及的参数不多。

    如果楼上二位有利用电机时间常数,在负载已知的前提下,自动计算速度环与位置环增益的办法,希望能给大家介绍一下,叫大家都受益。

     

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    当时明月 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2010-03-22 20:19:49 7楼
     关于速度环增益的自动计算,本人仅略知皮毛,还是根据一些日系伺服说明书和教科书推测的,简单说一下,偏颇之处请见谅。

    根据常见的速度环PI调节器设计方法,简化控制对象模型后,速度环比例增益正比于 f*J/Kt,之中f相当于速度环的截止频率,取值范围从数十Hz到数百Hz不等,J为折算到电机轴上的总惯量,Kt为转矩系数。一些日系伺服中所谓增益自适应中常用的一种方法,就是通过参数设定自适应的刚度,即f,多数都会提供一个对照表,以供选择相应的截止频率(与机械系统有关),然后在反复加减速运行中,根据运动方程Te=J*a+TL+Tx(Te为电磁转矩,a为加速度,TL为负载转矩,Tx为其它)估算出总惯量J,从而计算出速度环的比例增益~

    这种方法由于基于模型,并且采取了很多简化措施,所以应用中有不少限制,很多场合下实际效果并不理想~~

    由于对此方面尚未进行深入研究,其它方法就不甚了解了~
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    波恩 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2010-03-23 09:10:33 8楼
     自动的方法看起来很美,对于用也只是便于给出貌似优化的可用值,真要用得好,还得凭经验,手工调。
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    波恩 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2010-05-17 13:59:42 9楼
     

    “根据常见的速度环PI调节器设计方法,简化控制对象模型后,速度环比例增益正比于 f*J/Kt,之中f相当于速度环的截止频率,取值范围从数十Hz到数百Hz不等,J为折算到电机轴上的总惯量,Kt为转矩系数。”———初看没觉得有什么,回头看的确有启示意义!

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    鹞子8661 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2010-10-12 14:12:58 10楼
     

    波恩,你们讨论的很认真,我是做电机的,愿意加为好友吗?

    你有qq吗?

    我的qq,513910755

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    波恩 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2010-10-12 19:47:21 11楼
     波恩是用电机的,很少用QQ,来过这儿,就是网友,有事发帖,有空常来。
     回复 引用 举报
    ACScontrol 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2010-10-15 13:30:30 12楼
     

    “有些供应商不舍得提供Ke和Kt参数,好在力矩系数Kt可以根据额定力矩和额定电流导出,导出力矩系数后,就可以根据Kt=9.55*Ke*1.732间接导出线反电势系数Ke了。”

    个人感觉力矩常数大部分还是由峰值力矩和峰值电流导出的,有些电机根据额定力矩和额定电流导出值和用峰值力矩和峰值电流导出值是一样的,不过好像大部分有些差别,这个可以多找些不同品牌电机验证的。虽然在电机的参数中力矩常数的单位是Nm/A,在驱动器配置参数的时候好像不少是Nm/Apk

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    ACScontrol 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2010-10-15 14:02:44 13楼
     

    关于机械时间常数直流伺服电机maxon样本上是这样说的

    “ Mechanical time constant m [ms]        is the time required for the rotor to accelerate from standstill to 63% of its no-load speed.”

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    江苏成振 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2010-10-15 15:20:16 14楼
     

    "从静止加速到空载速度63%所需要的时间."

    我翻译的,不知准确与否  ?

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    波恩 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2010-12-02 09:52:17 15楼
     

    Ke往往是由空载线反电势的均方根值导出;

    Kt的导出相对复杂,毕竟伺服电机的出力存在目标温升下的额定力矩,目标温升下的堵转力矩,以及峰值力矩等等,欧美部分厂家甚至会给出不同目标温升的额定力矩和堵转力矩,不同供电电压下的额定力矩等等,而根据这些力矩导出的力矩系数必然存在差异。

    所以说,Kt=9.55*1.732*Ke的关系式只是理论公式,可能与厂家给出的具体参数对不上,不过考虑铁损和粘滞摩擦等因素,由该公式从Ke导出的Kt有可能比厂家标定的Kt偏大一些。

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    ACScontrol 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2010-12-15 14:24:56 16楼
     

    最近查资料时,无意看到对这个参数的解释,比较笼统,特汇总共享一下:

    1.Electrical Time Constant is time it takes for motor value to reach 63% of its final current after a step change
    in voltage.



    2.Thermal Time Constant is time it takes for motor temperature to reach 63% of its final value after a step
    change in power.



    3.Mechanical time constant [ms] is the time required for the rotor to accelerate from standstill to 63% of its no-load speed.
     

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    伺服小Y 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2014-11-29 23:08:44 17楼
     

    很久以前的帖子了,不过还是想说两句。

    机械时间常数的定义中“.Mechanical time constant [ms] is the time required for the rotor to accelerate from standstill to 63% of its no-load speed.”说的阶跃响应,应该是在不附加任何控制器的条件下,直接从电机测出来的。简单的说,就是直接跟电机加一个电压,然后从得出的响应曲线中获取这个值。大家可以在matlab中仿真一下,在任何电压输入下,得出的值是一样的。

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    混世魔王 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2017-06-06 17:17:00 18楼
     

    看完受益良多,各位大侠如今在何处,论坛今非昔比

     
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  • 线性平衡模型:吸附和解吸同时发生,并使用平衡常数进行描述; 仅吸附模型(Lungu-Moffatt模型):动态吸附而不解吸,仅用吸附速率描述。 整体矩给出了流体中溶质的分数(),质心()和流体中溶质分布的方差()。 ...
  • 玻尔兹曼常数(Boltzmann constant),通常使用表示,是指有关于温度及能量的...根据统计力学原理,处在热平衡下电子的动能分布遵循 「玻尔兹曼分布」: 这样,外部总电流为: 下面是实验所使用的电路图。 后级的.

    在这里插入图片描述
    玻尔兹曼常数(Boltzmann constant),通常使用表示,是指有关于温度及能量的一个物理常数。玻尔兹曼是一位奥地利物理学家,在统计力学的理论有重大贡献,玻尔兹曼常数具有相当重要的地位。
    在这里插入图片描述
    1.基于2N3904的Boltzmann常数
    在PN结两边,存在一个由电子-空穴扩散而形成的耗散区,以及伴随着的接触电位区,只有热量动能超过的电子才能够从n型区域穿越到p型区域。根据统计力学原理,处在热平衡下电子的动能分布遵循 「玻尔兹曼分布」:
    在这里插入图片描述
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    这样,外部总电流为:
    在这里插入图片描述
    下面是实验所使用的电路图。
    在这里插入图片描述
    后级的 「AD8601ART」组成电流-电压转换电路,根据电路中的参数,XMM2测的电压与流经2N3904电极电流之间的关系为:V=10000*Ic

    1. Excel测量数据分析
      仿真测试数据如下:
      在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述
      由公式(3)可以知道,参数b与Boltzmann常数之间的关系:
      在这里插入图片描述
      将常数e, T = 300(27摄氏度)代入上面公式,可以得到:
      excel表格的指数曲线拟合,没有c项,b=38.654,
      计算的K为1.38149*10^-23,这个数值非常精确了。

    2. Labview 数据分析
      excel表格的指数曲线拟合没有c项,与公式(4)有点差异,现在用labview编程做拟合:
      在这里插入图片描述
      分析结果K=1.38808*10^-23:
      在这里插入图片描述

    3. Multisim与Labview联合仿真
      如1项测试所示时,测试时需要手工改变R2电阻值,然后手工记录两个测试电压,如果测试点很多是非常繁琐重复性的工作,能不能用labview编程自动调用multisim工程做仿真并自动记录分析数据?这是可以的:
      在这里插入图片描述
      运行结果:
      在这里插入图片描述
      程序详细分析见以下视频:

    multisim

    关注微信公众号: RiscV与IC设计
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  • 并行计算中的BSP模型

    千次阅读 2016-04-21 14:41:06
    所谓计算模型实际上就是硬件和软件之间的一种桥梁,我们可以借助它来设计分析算法,在其上髙级语言能被有效地编译且能够用硬件来实现。在串行计算时,冯•诺依曼机就是一个理想的串行计算模型。BSP(Bulk ...

    计算模型

    所谓计算模型实际上就是硬件和软件之间的一种桥梁,我们可以借助它来设计分析算法,在其上髙级语言能被有效地编译且能够用硬件来实现。在串行计算时,冯•诺依曼机就是一个理想的串行计算模型,在此模型上硬件设计者可设计多种多样的冯•诺依曼机而无须考虑那些将要被执行的软件;另一方面,软件工程师也能够编写各种可在此模型上有效执行的程序而无须考虑所使用的硬件。

    不幸的是,在并行计算时,尚未有一个类似于冯•诺依曼机的真正通用的并行计算模型。现在流行的计算模型要么过于简单、抽象(如PRAM);要么过于专用(如互连网络模型和VLSI计算模型)。因而急需发展一种更为实用、能够较真实反映现代并行机性能的并行计算模型。我们在之前的文章中已经讨论过PRAM模型。读者可以参考我的博客文章《PRAM模型与Amdahl定律》

    简而言之,PRAM模型,即并行随机存取机器,也称之为共享存储的SIMD模型,是一种抽象的并行计算模型。在这种模型中,假定存在着一个容量无限大的共享存储器;同时存在有限(或无限)个功能相同的处理器,且其均具有简单的算术运算和逻辑判断功能;在任何时刻各处理器均可通过共享存储单元相互交换数据。根据处理器对共享存储单元是否可以同时读、同时写的限制, PRAM模型又可分为:EREW、CREW、CRCW等几种类型。

    下面本文将介绍另外一种并行计算模型——BSP模型


    BSP模型

    BSP(Bulk Synchronous Parallel)模型,字面的含义是 “大”同步模型,它最早由Leslie和Valiant 在 1990 年提出。作为计算机语言和体系结构之间的桥梁,BSP使用下面三个参数(或属性)来描述的分布存储的多处理器模型:

    1. 处理器/储器模块: A BSP abstract machine consists of a collection of p abstract processors, each with local memory, connected by an interconnection network.
    2. 执行以时间间隔L为周期的所谓路障同步器:the time to do a barrier synchronization.
    3. 施行处理器/储器模块对之间点到点传递消息的选路器: the rate at which continuous randomly addressed data can be delivered

    所以BSP模型将并行机的特性抽象为三个定量参数pgL,分别对应于处理器数、选路器吞吐率(亦称带宽因子)、全局同步之间的时间间隔。

    BSP模型中的计算行为:在BSP模型中,计算过程是由一系列用全局同步分开的周期为L的超级步(supersteps)所组成的。A (abstract) program consists of p processes or threads distributed over n processors and is divided into supersteps。在各superstep中,每个处理器均执行局部计算,并通过选路器接收和发送消息;然后做一全局检查,以确定该超级步是否已由所有的处理器完成:若是,则前进到下一超级步,否则下一个 L 周期被分配给未曾完成的超级步。
    每个superstep都包含:

    • a computation where each processor (executing the threads assigned to it) uses only locally held values;
    • a global message transmission from each processor to any subset of the others;
    • a barrier synchronization.

    在superstep结束时,the transmitted messages become available as
    local data for the next superstep。下图是BSP里一个superstep中的计算模式示意图:



    BSP模型的性质和特点:BSP模型是个分布存储的MIMD计算模型,其特点是:

    • 它将处理器和选路器分开,强调了计算任务和通信任务的分开,而选路器仅施行点到点的消息传递,不提供组合、复制或广播等功能,这样做既掩盖了具体的互连网络拓扑,又简化了通信协议; With the program divided into supersteps it is easier to provide performance guarantees than with unregulated message-passing systems. Because communication all happens together at the end of the computation phase of the superstep, it is possible to perform automatic optimisation of the communications pattern. This is particularly important on machines where the start-up cost of a communication is high: if during a superstep processor i sends two messages to processor j , then it will often be quicker to bundle the messages together and send the bundle from
      i to j than it would be to send each message separately. Similarly, the communication pattern can be reshuffled to avoid network congestion, and intelligent routing techniques can be used to detect and avoid hot spots。
    • 釆用路障方式的以硬件实现的全局步是在可控的粗粒度级,从而提供了执行紧耦合同步式并行算法的有效方式,而编程开发人员并无过分的负担,BSP model eliminates the need for programmers to manage memory, assign communication and perform low-level synchronization. Threads of the program are assigned (typically in a randomized way) by the machine to the processors.;
    • 在分析BSP模型的性能时,假定局部操作可在一个时间步内完成,而在每一个superstep中,一个处理器至多发送或接收 h 条消息(称为h-relation)。 假定 s 是传输建立时间,所以传送 h 条消息的时间为 gh+s,如果 gh2s ,则 L 至 少应 gh 。很清楚,硬件可将L设置尽量小(例如使用流水线或宽的通信带宽使 g尽量小),而软件可以设置L之上限(因为L愈大,并行粒度愈大)。在实际使用中,g可定义为每秒处理器所能完成的局部计算数目与每秒选路器所能传输的数据量之比。如果能合适地平衡计算和通信,则BSP模型在可编程性方面具有主要的优点,它可直接在BSP模型上执行算法(不是自动地编译它们),此优点将随着g 的增加而更加明显;

      • 为PRAM模型所设计的算法,均可釆用在每个BSP处理器上模拟一些PRAM处理器的方法实现之。This leads to optimal efficiency (i.e., within a constant factor performance of the PRAM model) provided the programmer writes programs with sufficient parallel slackness。理论分析证明,这种模拟在常数因子范围内是最佳的,只要并行宽松度(Parallel Slackness),即每个BSP处理器所能模拟的PRAM处理器的数目足够大(When programs written for p threads are run on n processors and p >> n (e.g. p = n log n) then there is some parallel slackness)。在并发情况下,多个处理器同时访问分布式的存储器会引起一些问题,但使用散列方法可使程序均匀地访问分布式存储器。在 PRAM-EREW情况下,如果所选用的散列函数足够有效,则 L 至少是对数的,于是模拟可达最佳,这是因为我们欲在拥有p个物理处理器的BSP模型上,模拟 vplogp 个虚拟处理器,可将 v/plogp 个虚拟处理器分配给每个物理处理器。在 一个supersetp内, v 次存取请求可均匀摊开,每个处理器大约 v/p 次,因此机器执行本次超级步的最佳时间为 O(v/p) ,且概率是高的。同祥,在 v 个处理器的 PRAM-CRCW模型中,能够在 p 个处理器(如果 v=p1+ϵ,ϵ>0 )和 Llogp 的BSP模型上用 O(v/p) 的时间也可达到最佳模拟。
      • BSP成本分析(Computational analysis):Consider a BSP program consisting of S supersteps. Then, the execution time for superstep i is

        Tsuper=maxprocesseswi+maxghi+L

        其中, wi 是进程 i processi)的局部计算函数, hi 是进程 i 发送或接收的最大数据包,g是带宽的倒数(时间步/数据包), L 是路障同步时间(注意我们不考虑I/O的传送时间)。所以,在BSP计算中,如果使用S个超级步,则总运行时间为:
        TBSP=i=0S1wi+gi=0S1hi+SL

        Call wi and W the work depths of the superstep and the program, respectively。其中,
        W=i=0S1wi


        参考文献

        【1】陈国良,并行计算——结构 • 算法 • 编程,高等教育出版社,2003
        【2】陈国良,并行算法的设计与分析(第3版),高等教育出版社,2009

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