浅谈两位十进制加法器的设计

采用4位超前进位加法器与门电路的组合、4位超前进位加法器与数据比较器的组合两种方法设计两位十进制加法器的实验电路,为学生在数字电路实验中提供十进制加法的电路。     

三旋光结构一步无进位加法器的设计

针对现阶段光学计算机研究中涉及的光学加法器硬件制备困难,输入有限定性等问题,基于MSD(Modified Signed-Digit)加法原理及对称MSD编码技术,设计并实现了一种全新的光学加法器-三旋光结构一步式无进位加法器。阐述了该加法器的主光路结构设计过程和方案,给出了三旋光器抽象结构,分析和设计了控制光路的光路结构,并给出了易于硬件制备的电路实现具体方案。该加法器制备简单,对输入没有限制,并且可以一步并行完成数以千位的加法。针对上述光路和电路实现方案进行了实验验证,完成了13位以内的二进制数的无进位加法运算。实验结果表明:本文所设计的一步式无进位加法器原理正确、方案合理,并具有众多数据位数并行运算的潜力。     

基于加法生成器的低功耗测试

本文提出了一种基于算术加法生成器的测试或内建自测试的低功耗测试方法。该方法对原测试矢量进行伪格雷码编码,优化被测电路的开关活动率,从而实现低功耗测试。8位行波进位加法器和16位超前进位加法器的实验分析表明,编码后的测试矢量显著地降低了被测电路的开关活动率;基于FPGA的实验结果表明,对于8位行波进位加法器,该方法将电路的平均动态功耗降低了15．282%,对于16位超前进位加法器,则降低了12．21%。该测试方法能侦测到被测电路基本组成单元的任意组合失效;由于原电路中加法器的复用,该测试方法可将测试硬件开销降至最小,但不会降低测试性能。     

应用于汽车FMCW雷达的超前进位锁相环研究

近年来汽车FMCW雷达广泛应用于新能源及智能网联领域,来测量外部目标的相对间距和速度。针对当前FMCW雷达系统灵敏度差、缺少灵活性、测量范围窄的问题,设计了一种应用于FMCW雷达领域的超前进位全数字锁相环。根据雷达对物体距离和速度的测量原理,采取集成电路芯片技术实现了对该环路结构的设计,利用Matlab软件搭建环路系统Z域模型并进行了稳定性分析对比,通过硬件描述语言(VHDL)编写环路程序,并联合调用Modelsim软件完成了仿真试验,最后结合仿真结果在硬件上验证设计的准确性。实验结果表明,基于超前进位的全数字锁相环有效提高了锁相频率,降低了系统延时,大幅度拓展了调频范围。     

基于公理设计的滑板输送机可重构模块化设计

在分析滑板输送机结构和设计参数的基础上,提出了一种基于公理设计理论的模块化设计方法,该方法以公理设计为基础,根据用户的需求分析,确定功能需求集,建立滑板输送机的设计矩阵,将设计矩阵转化为设计结构矩阵,然后构建滑板输送机的设计关联矩阵,采用可拓聚类算法进行产品模块聚类,利用独立公理对模块进行功能独立性验证,最终得到满足功能和结构均独立的滑板输送设备模块,可通过模块的重构来实现滑板输送机的快速设计,提高了设计效率,降低了设计成本。     

具有邻域子空间电路模块的低功耗测试设计

本论文提出了具有邻域子空间电路模块的基于累加器测试的低功耗测试方法.该方法将测试矢量进行伪格雷码编码以降低电路的开关活动率,从而减少测试功耗.FPGA实现的由3~2计数器构成的8位行波进位加法器的实验表明,该方法降低了约17%的测试动态功耗.接着研究了该低功耗测试的硬件实现.通过复用电路中的加法器,巧妙、成功地避免了额外逻辑异或功能模块的引入.该设计将测试的额外硬件开销降至最低且不需要电路结构的调整.该低功耗测试方法能测试出邻域子空间对应电路基本组建模块内的任意固定性组合失效,且不会降低原电路的性能.     

基于设计关联矩阵与可拓聚类的产品模块划分方法

针对大规模定制与产品平台战略技术,模块化设计是一种有效的设计方法,而模块的划分是该方法的关键.文中结合公理设计与设计结构矩阵,利用独立公理进行产品功能划分,建立产品设计矩阵,再结合设计矩阵与设计结构矩阵,构建产品设计关联矩阵,然后利用可拓聚类算法对该关联矩阵进行聚类运算,以此来完成产品设计的模块划分;并将所划分的模块用独立公理再次做功能独立性分析,最终确定产品模块.最后以桥式起重机起重小车模块划分为例,验证了该设计方法有效性和可行性,提高了产品设计效率,降低了设计成本.     

前馈式多轴CNC系统跟随误差补偿控制模块的设计

采用不变性原理构建前馈补偿控制系统的理论结构模型,并进行系统幅值误差的分析。建立零件空间线性轮廓误差的数学模型,并由此确定前馈补偿量的算法。设计了以单片机为核心的前馈补偿控制模块的硬件原理电路和补偿数据处理程序的软件结构。通过仿真实验,验证了控制模块的补偿功能。结果表明,该设计能够有效地消除计算机数控(CNC)系统的相位滞后和幅值误差,提高普通数控系统对零件轮廓的加工精度。     

基于布尔偏振编码逻辑代数(BPLA)的MSD算术运算模块的设计

天然的并行特性以及单指令多数据流特性（SIMD），使得光学极易用于实现数字计算机所需要的逻辑与算术运算。但是在二进制数算术运算中，由于两数算术运算总存在进位（或借位）的传递，因此这种运算并没有充分利用光学的并行特性。为此光计算研究人员提出了超前进位法及其他数制系统来避开这一问题。MSD数的算术运算其进位仅仅与该位的左边两位数有关，因此MSD数的算术运算可在三步内实现。目前MSD数算术运算主要集中于SS替换，地址寻址存贮器逻辑（LAM）．这两种方法由于需要一系列的任符号替换算法，实现起来极其复杂。其他方法还有内容寻址存贮器（CAM），PROM器件法，二值输入逻辑门，三输入逻辑门。我们首次提出了完整的布尔偏振编码逻辑代数理论BPLA（BooleanPolarization－encodedLogicAlgebra），并以此理论为基础，设计了可编程可集成光电混合液晶编码32比特加法器，光学并行列逻辑门，光反馈反转矢量光学全加器。本文通过对MSD运算的T，W，T，W变换进行化简，首次将MSD运算用BPLA来表示，并给出了用液晶显示器实现各变换模块以及总体模块。     

面向空间太阳能电站的模块机器人网络故障诊断算法

介绍了面向空间太阳能电站的模块机器人M-lattice的网络拓扑结构,提出一种用于该机器人网络的位置坐标定义规则,分析了该机器人系统可能出现的故障特点。结合机器人网络的拓扑结构和机器人可能出现的故障,设计了一种针对M-lattice模块机器人的故障诊断算法,目的是让控制机器人的上位机能够对模块机器人网络的运行状况进行有效的监控。通过仿真计算验证了该算法的有效性。     

基于单片机的自识别象棋机控制系统设计

采用单片机对自识别象棋机的控制系统进行了设计。对集棋模块、摆棋模块、升降模块等控制系统电路进行了介绍,并对对应的控制流程进行了分析,最后通过试验验证了控制系统的各项功能。     

某导引头电子模块力学特性分析

小型化、精密化、功能集成化是当今导引头结构设计的三大发展趋势,在丰富了设计思路的同时也对导引头的环境适应性提出了更为严苛的要求,对导引头电子模块进行力学分析可以校核验证弹载加速、冲击、随机振动环境下结构的可靠性。文中基于有限元分析的方法对某导引头电子模块进行加速度、模态分析、正弦及随机振动和冲击分析,提取结构对于不同载荷的力学响应,通过变形、加速度响应和应力云图分析数据,验证结构的刚强度,并对结构改进提出针对性意见。仿真结果表明,该电子模块在较严苛的环境条件下满足结构刚强度要求,设计安全可靠。最后进行环境条件最为苛刻的冲击试验,通过试验结果与仿真结果的对比,证明有限元分析的精确性和有效性。     

水下七功能电动机械手设计研究

以适用于水下自主作业的电动机械手为研究对象,通过设计一个具有六自由度和夹钳剪切功能机构,组建了一个水下自主作业七功能电动机械手。机械手主要包括三个基本运动模块和一个夹钳剪切模块,具有质轻,作业范围大,回收状态良好等特点;机械手实现了内部走线,深海密封作业,关节绝对位置的检测和高精度控制。介绍了水下七功能电动机械手的整体结构,典型运动模块结构和工作原理,并对机械手进行运动学分析及作业空间分析,对其关键关节进行静力学分析,动力学仿真和有限元分析,验证机械手结构设计的可行性。     

基于AM335 X的多功能智能车设计

基于AM335X微控制器设计一款具有GPS定位、视觉识别、自动避障、轨迹跟踪等功能的智能车。使用超声波传感测距;使用GPS定位,摄像头路障识别和路径规划;搭载无线通信模块,实现对智能车的远程控制和监测;利用PID算法实现车辆后轮驱动和前轮转向控制。车的硬件主要包括微处理器模块、电源模块、电机驱动模块、通信模块、导航定位模块和避障模块。控制系统中加入PID算法实现车辆前进驱动控制和转向控制,并进行了仿真验证和实车实验。     

基于FPGA的多路数据采集模块硬件设计

为了实现对58路模拟信号进行不同频率的采集,设计了一种以现场可编程门阵列(FPGA)为核心的多路模拟信号采集模块.该模块采用FPGA芯片XC2S30作为系统的核心控制器件来实现对A/D转换器的控制、多路模拟开关的选通控制以及数据的编帧和并串转换等功能.该设计方案结构灵活、控制简单、可靠性高,并且通过试验已验证了其功能的正确性.     

融合TEB与Stanley的移动机器人路径规划控制算法

移动机器人根据TEB(timeelasticband)算法优化求解出轨迹点序列，然后通过时间差分计算移动机器人所需的控制量，这种方式在实际应用时由于速度与角速度的频繁跳变，导致对阿克曼底盘移动机器人的运行控制不佳、转向不平稳等问题。为了改善控制效果，将TEB下发的移动机器人控制量进行了改进，融合Stanley算法考虑机器人实际位姿与最优轨迹点之间的航向误差与横向误差，定义基于误差的非线性比例函数来求解移动机器人实时跟踪的控制率，以此设计移动机器人的运动控制器，并搭建基于ROS平台的路径规划控制模块进行仿真和实车测试，实验结果验证了所设计融合算法的有效性，可以实现阿克曼形式的底盘移动机器人可靠、平稳的路径规划和运动控制功能。     

CORDIC算法在倾角传感器中的应用

介绍了CORDIC算法理论的矢量模式，在分析比较得出位串行CORDIC结构优于位并行CORDIC结构之处的基础上，提出了解决位串行迭代结构溢出的方法，并设计了结构图。设计实现反正切函数模块，在Modelsim平台上仿真验证了其准确度和精度。     

基于公理设计和设计关联矩阵的产品平台设计新方法

产品平台是产品族设计的核心内容,合理地构建产品平台是提高产品设计可适应能力的关键。以公理设计为指导框架,以功能需求分析为出发点,提出一种产品平台设计新方法。该方法借鉴Kano模型,从用户需求的角度,将产品功能要求分为基本功能要求、期望功能要求和附加功能要求;基于公理设计原理,将产品功能要求映射为产品设计参数,建立设计矩阵;通过分析设计参数与各类功能要求之间的影响,构建产品设计关联矩阵,利用可拓聚类算法对设计关联矩阵进行聚类运算,将实现产品族基本功能要求的模块定义为公用模块;在此基础上,通过分析设计参数的灵敏度来选择公共平台参数,利用聚类分析以规划它们在产品平台中的共享策略。通过电力液压块式制动器产品族的平台设计实例,验证了该方法的有效性和可行性。     

基于可拓理论的产品配置设计

为实现计算机支持下的产品快速响应设计,提出了一种基于物元模型和可拓理论的产品快速配置设计方法.该方法首先建立形式化表达模块和模块族的物元模型.以产品族为基础,针对具体的客户需求,利用质量功能配置瀑布式分解方法对期望产品进行层次性展开,以获得期望模块物元.基于期望模块物元,采用相似匹配算法从模块族中模糊匹配出相似存在模块,以形成产品的初步配置方案.通过解析结构建模方法,确定相似存在模块变换的结构层次.通过相似存在模块的可拓变换,得到具体的期望模块,以建立产品结构方案.最后,以堆垛机为例,验证了产品快速配置设计方法的可行性.     

水下控制系统测试台设计及试验研究

针对水下控制模块测试需求,文中设计了一种多功能水下控制模块测试台。水下控制模块(SCM)作为水下生产系统的核心部分,其安装成本高、难度大,且不便于在水下维护,因此,在其入水前必须对其进行严格的功能测试,确保在水下工作的可靠性。首先,对关于水下控制模块测试的相关技术和标准进行研究,得出水下控制模块在测试台上进行的测试主要包括内部静水压力测试、液压内部泄漏测试和液压系统功能测试;然后,基于被测水下控制模块的性能指标对测试台的机械结构和液压系统进行了设计,并对上述测试内容的测试方法进行了研究;最后,通过试验对测试台的测试功能进行验证。文中研究为我国设计和研制国产水下生产系统测试设备提供了宝贵经验。