采用五对极旋转变压器的新型CNC机床位置检测单元

位置检测单元是中、高档CNC机床闭环数字伺服系统的重要组成部分。其作用是检测位移并以数字量的形式送入控制计算机构成闭环数字控制。实践表明:一个设计完善的闭环数字伺服系统,其定位精度与加工精度主要由位置检测单元所决定。位置检测单元一般由测量元件加位置检测接口组成。若为模拟式测量元件,由其输出信号的幅值或相位来得到位移计数值就形成两种不同的检测系统,即幅值检测系统与相位检测系统。当前在各类CNC 机床上,由旋转变压器(以下简称“旋变”)构成的幅值检测系统和相位检测系统均获得广泛     

基于AD9833的多通道信号发生器设计

系统以高速微控制器为核心，利用直接数字频率合成（DDS）技术，产生多通道、多类型的单一输出信号（正弦、方波、三角信号及直流），同时可将这些单一信号作为傅立叶级数的各项分量，合成一路任意周期的输出信号。各单一信号频率、幅值、初相位可通过小键盘及LCD设定，DDS芯片产生设定频率和初相位、但幅值固定的输出信号，数字电位器、微控制器片内A／D则实现了信号幅值的闭环调节，极大地降低了幅值误差，实测结果表明该系统输出信号具有较高的精度。     

FPGA控制DDS与AGC的精密信号发生系统研究

信号频率分辨率和幅值分辨率是信号发生源性能好坏的重要指标。基于现场可编程门阵列(FPGA)的嵌入式系统,分别采用直接数字合成技术(DDS)和自动增益控制技术(AGC)实现了频率和幅值精密可调的信号发生系统。该信号发生源的频率由FPGA提供的频率控制字决定。信号发生源的信号幅值由AGC增益控制电压决定,FPGA通过控制DAC的输出模拟量改变增益控制电压。论文设计研究的信号发生系统频率分辨率可达0. 1 Hz,幅值分辨率达0. 1 V。     

基于AD9859的宽带自动稳幅信号发生器设计

介绍了直接数字频率合成(DDS)技术和压控增益放大器,阐述了一种幅值稳定数控可调的正弦波信号发生器的基本原理.利用ADI公司设计的高性能DDS芯片AD9859以及压控增益放大器AD8336,结合峰值检测电路和STM32微控制器芯片实现宽带幅值稳定数控可调的信号发生器设计.设计能够产生频率准确、幅值稳定的正弦波信号,正弦波频率范围10 kHz～10 MHz连续可调,幅值0～5VPP数控可调,是一种性能良好且简易的数字信号发生器设计,可作为实验室常用的正弦波信号源方案设计.     

时分复用数字闭环电容式微加速度计接口电路

为实现电容式微加速度计的数字输出闭环,设计了一种数字输出闭环ASIC(Application Specific Integrated Circuit)接口电路,以降低电路输出噪声并提高测量量程。对已有的电容式微加速度计ASIC电路进行了改进,分时段在中间极板上加载差分电容读出信号和由脉宽调变(PWM)波控制的反馈信号,然后由控制器实现闭环,利用Sigma Delta调制器实现模数转换。通过分析差分电容读出电路和Sigma Delta调制器的原理和特性,建立了该数字输出闭环电容式微加速度计的模型,进行了系统的设计与仿真。实验结果表明,该数字输出闭环电容式微加速度计的噪声水平为9.6μg/√Hz,量程为±3g。这些结果验证了时分复用方案的可行性和本文所提出模型的正确性。     

基于FPGA的双DDS任意波发生器设计与杂散噪声抑制方法

研究基于DDS(直接数字频率合成)的任意波信号产生的机理,在FPGA内嵌SOPC,配置了32位的软微处理器NiosII,利用FPGA实现双DDS的相位累加器,通过数字方法直接实现任意波形的各种频率调制.分析了高速相位累加器截断误差,幅度量化误差和D/A非线性引起的杂散分量产生的原因.推导出DDS相位噪声模型,针对信号的频谱成份设计了高阶低通滤波器对输出信号滤波.结合NiosII,设计硬件电路对输出信号进行幅频校正,保证了信号幅值的稳定输出及实际显示数值的一致性.测试表明,信号波形发生器能输出稳定、高带宽、高速度、高精度、低衰减的任意波形,三角波的输出频率大于1 MHz,输出信号幅度峰峰值在50 mV～20 V范围内以10 mV的步进调节.     

数字闭环加速度计的带宽测试

为了测试数字闭环加速度计系统的带宽,对国军标1037A-2004中的电模拟法进行了改进。首先,讨论了用国军标1037A-2004中的电模拟法测试数字闭环加速度计带宽存在的不足,然后,对加入激励信号的数字闭环加速度计系统的检测电路及闭环控制模型进行分析。分析显示,在系统的反馈回路加入激励信号最终可以在输入端等效为外界输入加速度,且该系统的动态模型与传统机械激励测试法系统的动态模型一致。最后,提出一种在数字闭环加速度计的反馈回路外加激励信号来测试该系统带宽的方法。实验表明:数字闭环加速度计系统的实测-3dB带宽值为320Hz左右,与理论值(345Hz)基本吻合。该方法具有精度高、误差源少、便于在线测试等特点,可满足大多数数字闭环加速度计的带宽测试要求。     

(Φ)6通径2D数字阀高频电-机械转换器的研究

为提高数字伺服阀的频率特性和响应速度,对弹射系统用(Φ)6通径,2D数字阀选用低惯量的两相混合步进电机作为其电-机械转换器,介绍了其工作原理并设计了2D数字伺服阀专用DSP控制器,用电流和位置双闭环算法对其性能进行了实验研究.实验结果表明,该电-机械转换器在幅值100%最大阀开口的阶跃信号输入下,上升时间为5 ms;正...     

基于LabVIEW的正弦信号检测仪的设计

介绍基于LabVIEW的虚拟信号检测仪的工作原理、系统组成、设计步骤以及系统调试与仿真方法.运用FFT的选频特性及相位校正实现对正弦信号中的直流分量、幅值、频率和相位(差)的精确测量.结果表明,系统测量精度高、抗干扰能力强.     

基于Symlets小波滤波的滚珠丝杠伺服进给系统频响特性辨识

高速、高加速度条件下,滚珠丝杠进给系统所具有的弹性特性会对其频率响应特性造成很大影响.通过分析转矩输入信号和加速度输出信号的幅值和相位关系可以实现对进给系统频响特性的辨识.通过集中质量方法对弹性滚珠丝杠传动系统进行建模,由拉格朗日能量法和状态空间分析对系统的频响特性进行计算.并进一步利用试验方法完成进给系统频响特性的辨识.为了减少量化噪声、白噪声和有色噪声对辨识信号的影响,提出通过Symlets小波滤波方法对有限差分方法得到的加速度信号进行小波滤波处理后,再进行幅值和相位信号的提取和频响函数的拟合.仿真和试验最终证明Symlets小波滤波方法能有效地减少噪声对加速度信号的影响,提取出有效信号,实现对进给系统频响特性更为精确地辨识.     

科氏质量流量计数字闭环系统的设计与实现

提出并实现了一种科氏质量流量计的新型数字闭环系统。其闭环幅度控制基于数字信号处理方法和数字控制律，改善了系统的动态品质、稳态精度和抗干扰能力；系统设计综合了模拟技术和数字技术优势，降低了硬件成本和算法复杂度。     

非接触测量系统的主从式闭环运动控制系统设计

针对球面孔系位置非接触测量系统计算复杂、运动控制实时性强、精度要求高的特点,设计了一种用单片机实现前端实时闭环控制,用台式机完成后台数据处理的主从式闭环运动控制系统,采用单片机扩展下位单片机串口,实现了反馈数据实时缓存及多电机闭环控制,达到了系统测量精度和测量效率的要求。     

基于能量整型方法的永磁同步直线电机位置控制

针对永磁同步直线电机(PMLSM)的位置控制问题,从能量整型控制的角度进行了研究。基于哈密顿反馈耗散控制方法,结合系统的物理能量特性,在dq旋转坐标系下建立了包含电能和动能的永磁同步直线电机闭环系统哈密顿函数,通过反馈耗散方法对永磁同步直线电机进行速度控制器设计,保证了系统在稳态运行点达到输入/输出能量的动态平衡。为了提高系统响应性能,提出了阻尼参数PID自整定方法实现阻尼参数的自调节,并通过设计位置控制外环构成了包含位置、速度的双环控制系统,实现了PMLSM位置控制。实验结果表明,所设计的控制器具有良好的稳定性、快速的位置跟踪性和抗干扰能力。     

数字电压放大系统的精度问题及相应解决措施

分析了一个数字电压信号功放大系统的输出精度和误差产生的因素。对产生误差的途径进行硬技术隔离,并利用DSP数字处理器高速的处理能力,对系统实现高性能的算法控制,实现幅值和相位的误差进行补偿,从而实现该数字电压放大系统的高精度输出。     

一种闭环式神经电刺激系统的设计

为了在脑电信号波形的特定相位处施加电刺激,利用NI公司的通用数据采集卡和LabVIEW虚拟仪器环境,开发了一种闭环式电刺激系统。采集卡的A/D通道采样大鼠大脑海马区的场电位信号,LabVIEW程序分析幅值和周期特性,预测即将到来的场电位θ节律的波峰或者波谷,并在指定相位处经由采集卡的数字口或者D/A通道输出所需的刺激信号,以实现闭环式刺激。实验结果表明,θ节律波峰和波谷的预测正确率分别达到92%和86%。该电刺激系统的通用性和灵活性使其能够用于多种神经节律波相位以及其他信号特征的预测,为神经电生理研究和大脑疾病的电刺激治疗提供了一种新型闭环控制刺激方法。     

时栅传感器高精度激励信号源设计

针对时栅位移传感器在测量过程中存在低次误差的问题,分析了激励信号源误差对时栅测量精度的影响。为提高时栅位移传感器的测量精度,设计了一种基于闭环控制的高精度激励信号源。对两相激励信号进行数据采集,计算相位差及比较幅值,并将处理结果反馈到激励信号数据源,控制其相位和幅值,以满足两相激励信号的幅值相等及相位正交。试验结果表明,这种基于闭环控制的方案提高了激励信号源的精度,从而使时栅的测量精度提高了30%。     

基于C8051F020的频率特性测试仪的设计

采用新型单片机C8051F020-5高集成度DDS器件AD9851相结合,设计一种具有低成本、高测试精度的频率特性测试仪。该测试仪器中,以C8051F020单片机为控制核心,实现了对被测网络频率特性的测量和数据的实时采集与处理;AD9851产生扫频信号源,用模拟检波和数字鉴相的方法实现对被测网络幅频特性和相频特性的测量。实验与仿真结果表明,该系统不仅能实现各种测试功能,而且具有较高的测试精度和较高的实用价值。     

基于单片机的随动控制系统设计

介绍了以51单片机为控制核心的数字式随动控制系统的硬件组成及软件设计。整个系统为一个三闭环的复杂多功能控制系统。其中两个模拟内环为电流环和速度环，数字外环（位置环）采用三只高精度的14位绝对式轴角编码器作为角位移传感器。该系统具有结构简单，接口功能强大，通用性强等特点，可广泛应用于负载较大的机电设备的伺服控制中。     

铁路人员上线作业流程闭环安全卡控系统设计

为提高铁路上线作业双向闭环工作的有效管理和稳定性,保证操作人员生命安全,提出并设计了一种上线作业流程闭环安全卡控系统,通过比例控制规律与积分控制规律相结合,减少或清除系统稳态误差.以比例 积分控制规律下调节器作为位置控制,得到反馈通道、广义对象构成的全闭环系统结构,设计登录模块、故障记录模块、卡控过程展示、信息交互以及系统数据库工作表,结合 PID 闭环安全控制算法,跟踪目标的运动轨迹,实现铁路人员的安全卡控的目的.实验证明,所提方法在外界干扰信号较强的情况下,仍然能够实现信息交互,有效保证卡控系统实时性和鲁棒性.     

低惯量电-机械转换器动态特性研究

设计基于DSP永磁盘式步进电机控制系统,并将该系统作为数字伺服阀低惯量电-机械转换器,采用位置和电流双闭环反馈控制研究其动态特性。实验结果表明:该电-机械转换器在100%幅值下阶跃响应达到3.5ms;25%幅0值下对应相位角滞后90°频宽达到275Hz。