双通道数字伺服系统在航空测试中的应用

根据单通道表征飞行高度误差大的问题,文中采用粗精双通道伺服系统,提高了测试精度.介绍了双通道数字伺服系统的原理,给出了粗精角度分离的方法.基于DSC转换模块设计了粗精双通道数字伺服系统,实现了伺服系统的数字化,满足了航空维修手册规定的测试科目要求.采用单片机做控制器,实现了数字一自整角机信号的转换.提出一种测量谐振电容的新方法.分析了系统的静态特性和动态特性,采用最小二乘法对测量数据进行了捏合,试验结果证明模块转换精度较高,线性度良好.     

基于改进CORDIC算法的正余弦编码器信号细分技术

为了获取更精确的电机位置等实时反馈信息,提高数控系统等闭环控制系统的反馈精度,主要设计了基于改进坐标旋转数字计算(CORDIC)算法的正余弦编码器高分辨率信号处理方法.首先通过信号调理电路对编码器信号进行差分放大和整形滤波等处理;然后四倍频计数得到粗码信息,并通过基于改进CORDIC算法的电子学细分方法获得精插补位置信息;最后,将粗码和精码信息整合,得到高分辨率和高精度的电机角位置信息.实验结果显示,与算法优化改进前相比,该方法信号测量误差明显减少,精度较高.     

基于FPGA的多极旋转变压器粗、精数据组合双速处理器的设计与实现

采用多极旋转变压器的粗、精轴角组合可以大大提高轴角测量精度.依据粗、精轴角组合误差产生及其纠错原理,提出了基于FPGA器件实现多极旋转变压器粗、精数据组合与纠错的两种双速处理器技术方案,并解决了FPGA器件应用中的资源、速度有限的关键技术,研制出了粗精组合双速处理器.     

基于FPGA的旋转变压器CORDIC解码算法的研究

针对旋转变压器解码系统测量精度不高、解码周期长、占用FPGA资源多的问题,设计一种改进型流水线结构的旋转变压器CORDIC(座标旋转数字计算法)解码算法.通过分析反正切函数的特征,对旋转变压器的输出信号进行角度变换,对测量角度进行全平面扩展,将CORDIC解码算法中复杂的三角函数运算转化为一系列简单的移位和求和运算.算法以FPGA为硬件载体,采用Verilog HDL语言实现.研究结果证明,改进型的CORDIC解码算法测量精度可达1％,动态响应小于1μs,满足电机转速测量的高精度、低延时需求,对复杂环境下的电机转速研究和应用具有重要的价值.     

基于DDS的旋转变压器接口电路设计与实现

针对21BRCX旋转变压器的设计要求,采用FPGA控制DDS芯片AD9850实现对励磁信号的产生,同时,通过AD2S90芯片,实现对旋转变压器信号的控制系统信息的转换。实验结果表明,该方法能够较好地实现旋转变压器21BRCX的接口电路的设计与实现。     

基于RTLinux和AD2S80A的角位置测量系统设计与实现

基于RTlinux和AD2S80A的角位置测量系统,选用旋转变压器和感应同步器作为测量系统的传感器,利用AD2S80A轴角变换器将两种测量传感器输出的模拟信号转换为相应的数字信号。根据双通道测角系统粗精耦合的原理,在RTLinux嵌入式系统中对两种数字信号进行耦合处理,并对耦合后信号的进行补偿处理,实现角位置的高精度测量。检测数据表明,这种测量系统可以实现以内的测量精度。     

基于新型磁编码器的快速解算方法研究

在介绍新型磁编码器工作原理的基础上,基于线性霍尔元件的输出信号,提出了一种针对磁编码器的快速解算方法,并给出了详细的解算步骤及方法.实践表明,该解码算法完全满足全数字伺服系统位置反馈的性能要求,具有很强的实用价值,尤其对车用磁阻式旋转变压器的解码问题,有一定的参考意义.     

基于多功能数据采集卡和变速PID的转台控制系统设计

为了提高采用转台对惯性导航系统和惯性仪表进行误差模型标定时的可靠性和精度,对角位置转台的控制系统进行了研究;首先借助NI公司PXI-8101控制器和功能强大的数据采集卡PXIe-6363对转台控制系统进行了硬件设计;随后在对转台常规PID控制方法研究的基础上提出了一种能随系统调节偏差自动改变积分项累加速度的变速PID控制方法;接着又对基于软件实现的双通道旋转变压器轴角解调算法进行了研究并提出了一种粗精组合角纠错方法;最后文章设计的转台控制系统进行了测试实验,结果表明提出的轴角解调算法具有较好的解码速度和精度,并且变速PID控制方法大大提高了转台控制系统的自学习能力和鲁棒性,显著地改善了转台控制过程的稳定性.     

基于PXI总线的高精度惯导姿态数据采集卡设计

为了满足惯导故障监测诊断系统实时高精度地采集惯导姿态数据的需要,研制了基于PXI总线的高精度惯导姿态数据采集卡。该数据采集卡能多块卡同步对惯导航向、纵摇和横摇数据进行采集。每块卡对正余弦多极旋转变压器粗精通道信号进行同步A/D转换后,利用软件对A/D转换后的数字量进行粗精组合,得到高精度的角度量供后续分析处理。介绍了采集卡PXI总线接口的硬件设计及双通道多极旋转变压器粗精组合模糊位软件消除方法。     

基于FPGA的无刷直流电机转子位置及转速测量电路设计

设计基于FPGA和旋转变压器的无刷直流电机转子位置及转速测量电路,利用FB9412PB将旋转变压器输出的正余弦模拟信号转换为角度和速度数字信号,并以并行口的方式输出,存储在FPGA内部RAM中,通过数字低通滤波算法处理后实时输出给电机控制器.该电路现已成功应用于某电动舵机控制系统中,具有简便、实用、可靠的特点.     

一种可输出A、B、Z三相脉冲信号的旋转变压器解码装置

旋转变压器作为一种精密角度传感器,可应用在环境恶劣的军工及高端工业领域,目前旋转变压器测角系统未能输出与光栅编码器兼容的ABZ三相脉冲接口信号,这限制了其应用。本文提出一种新型解码装置,以AD2S1210芯片构建传感处理单元与旋转变压器匹配后实现激励及模数信号的转换,随后再通过基于stm32微处理器的主控单元对模数转换后的数字信号进行融合处理成角度值,最后再经由基于逻辑门电路以及AM26LS31芯片构成的脉冲转换单元将角度值转换为可与光栅编码器兼容的ABZ三相脉冲接口信号,从而大幅提升旋转变压器测角系统的市场竞争力。     

基于AD698的旋转变压器驱动及解码电路设计

主要设计了一种基于AD698芯片的旋转变压器的驱动和解码电路,该电路结构简单,采用AD698信号调理添加简单的外接元件产生旋变所需的励磁信号.信号的解码采用AD698芯片A通道作为主要控制端口,B通道作为信号调理端口,通过信号的调制解调来线性采集角度信号,并由A/D采集卡采集标准信号.该驱动解码电路板已成功应用于某舵机试验台直流无刷电机测速装置中.     

Position error signal generation in hard disk drives based on a field programmable gate array (FPGA)

The position error signal (PES) in current hard disk drives is generated from the embedded servo data and used as the input for the track following controller. The servo pattern design and the decoding are both quite complicated in terms of the servo writing and servo detection, but they are important for the system dynamics study and track following controller design. In this paper, a novel scheme based on discrete fourier transformation (DFT) to decode the servo signal from a special magnetic servo pattern and generate the PES is proposed. In the scheme adjacent magnetic tracks with different frequencies are recorded to the disk and used as servo tracks to encode the position information. Simulation results show that the amplitudes at the two writing frequencies in the readback spectrum depend on the magnetic head position. The quadrature PES defined by the difference of the amplitudes is almost linear between the two adjacent tracks The simulation and off-line experimental results analysis agree with each other and prove the feasibility of this scheme. A real-time signal acquiring and processing system with a commercial field programmable gate array (FPGA) and ADC/DAC chips was built, and the proposed scheme was implemented in the FPGA to do the high-speed signal analysis. The magnetic head position information is extracted from the readback spectrum in the FPGA and transferred to a PC host for real-time graphic display using a labview interface. The system demonstrates an ability to generate the PES at 25 K samples per second with a resolution around 3 nm. The sampling rate can be enhanced further to 125 kHz if more servo sectors are written to the disk. This system provides a re-configurable research stage for studying the dynamic behavior of hard disk drives and for developing the control algorithm for track following.     

工业重载液压系统的位置伺服控制

本文以清华大学自动化系设计并制造的国内首台具有自主知识产权的HMK 1800重载轧辊荒磨机为背景,介绍其液压系统的位置伺服控制方法. 液压系统是荒磨机最关键的执行机构, 本文设计的位置伺服控制系统采用双闭环结构, 内环是活塞速度闭环, 外环是油缸位置闭环, 位置设定值通过线性插补的方式给定. 这种结构在恒位置磨削的时候可以保证位置控制精度, 在磨削臂进给的时候可以控制进给速度. 本文整定了两套PID参数以适应模型参数的变化, 并采用增量式PID从而实现控制参数的无扰动切换.     

基于FPGA的伺服电机转速控制系统研究

构建了基于FPGA的伺服电机转速控制系统,选用高精度光电编码器作为位置传感器,结合同步时间信号,实现了对电机转速的闭环反馈控制。首先,采用RS-422串行通信总线和ADM3485接口芯片实现了编码器与FPGA之间的数据传输;其次,运用三模式以太网MAC、GTP高速串行收发器等Xilinx IP核、88E1111 PHY芯片和UDP通信协议,实现了FPGA与上位机之间的高速以太网数据通信;最后,运用ChipScope Pro在线逻辑分析仪对设计方案进行在线仿真。仿真和实验结果表明,该控制系统具有较高的控制精度和响应速度,能够执行较为复杂的伺服控制算法,可实现对伺服电机转速的精确控制。     

基于可编程器件FPGA的控温电路仿真设计

为了解决目前FPGA在控温电路中的设计难题,使可编程器件FPGA更好地为广大编程技术人员所掌握,在方法上采用对时间计数器（时钟）、状态机（时序电路）、显示驱动、输入输出信号和相应管脚等设置的编程,使用verilog语言设计控制器来实现对整机电路的控制,用开发系统下载芯片进行功能检查并完成调试仿真（检查仿真波形）,详细描述控制事件的处理过程,并通过实例演示了该方法的实际效果。对于从事FPGA的研发技术人员在控温电路的设计思路上将提供一定的帮助。     

一种基于FPGA模拟微硬盘读写通道伺服信号系统的设计

模拟微硬盘读写通道伺服信号对微硬盘通道的设计以及测试都起着重要的作用,文章提出了一种基于高集成化直接数字频率合成技术的程控信号发生器实现模拟微硬盘读写通道伺服信号的设计方案,方案采用超大规模FPGA(field-programmable logic)集成高速PDSP(programmable digital signal processor)和直接数字频率合成技术(DDFS)设计,经试验证明,与传统使用分离器件和集成电路设计方案相比,通过该设计方案产生信号的质量高,波形光滑,不用再另接滤波电路且能输出2－100次谐波,电路设计有集成化、低功耗,简单化、易现场修改、便于程控等优点.     

基于DSP和FPGA直接数字频率合成系统的设计

在研究微硬盘读写通道时，模拟伺服信号的信号发生器必不可少。本文研究了一种基于DSP和FPGA直接数字频率合成技术组成的程控信号发生器，其频率分辨率可达0．001Hz，波形输出的频率、幅值和相位精度高，稳定性好，且失真度低。该方法与传统实现方式相比，电路实现简单、易修改，便于程控并可模拟各种伺服信号。