基于StarFabric交换式总线的系统结构优化方法

提出一种基于StarFabric的交换式总线优化实时分布式计算系统结构的方法.针对传统航电网络共享式总线固有的缺点,采用交换式总线相结合的方式,优化航电网络系统结构,突破结点计算机的系统结构设计、实时高速总线设计、系统冗错软件设计等关键技术,构建了基于Pentium处理器和MPC8245 PowerPC处理器的分布式计算系统.该系统具有冗错和分布式计算能力,同时具有高速数据传输能力,能够完成高速实时计算.     

基于ARM+FPGA架构的PC/104总线智能诊断系统设计

分析了PC/104总线时序特点,针对不同信号总线特性,提出了诊断方法。设计了一种基于FPGA＋ARM系统架构的智能诊断系统,实现了对CPU模块PC/104总线的智能诊断。该系统具有体积小、功耗低、成本低的优点,可作为工业现场中PC/104标准模块的诊断设备用,也可作为PC/104标准模块生产过程中检测设备用。     

高速列车座椅间距对乘员二次碰撞伤害的影响

为研究高速列车座椅间距对乘员碰撞伤害的影响,在欧洲列车乘员伤害仿真、试验和评价标准的基础上,参考我国列车客室设施与布置,采用MADYMO Hybrid Ⅲ 50％假人,建立高速列车碰撞事故乘员二次碰撞仿真模型．通过仿真分析比较不同座椅间距对乘员伤害的影响．研究表明,合适的座椅间距能减小乘员的HIC（Head Injury Criterion）值和碰撞的相对速度,从而减小乘员伤害概率．     

基于红外通信技术与适配器的高速数据采集系统设计

针对高速数据传输稳定性较低、多源数据传输过程非线性干扰较大的问题,设计了基于红外通信技术与适配器的高速数据采集系统。使用系统高速数据采集层的多个高速适配器,完成各待采对象的高速信号数据采集,将其通过通信层的通信接口上传到红外通信模块,利用该模块将所得信号数据复原成真实数据后并传送到服务层,该层的多源数据融合模块运用主成分分析方法,融合接收到的全部数据,同时采用展示层的液晶显示模块,呈现完整的高速数据采集结果。实验结果表明：该系统在不同信号数据长度下,均能以较高采样速率完成不同类型数据的精确采集;该系统能保证各通信信道在不同通信距离下的高速数据传输稳定性,且所得高速数据融合结果能清晰、完整地呈现全部高速数据采集结果。     

Leveraging Bioinspired Structural Constraints for Tunable and Programmable Snapping Dynamics in High-Speed Soft Actuators

Creating high-speed soft actuators will have broad engineering and technological applications. Snapping provides a power-amplified mechanism to achieve rapid movements in soft actuators that typically show slow movements. However, precise control of snapping dynamics (e.g., speed and direction of launching or jumping) remains a daunting challenge. Here, a bioinspired design principle is presented that harnesses a reconfigurable constraint structure integrated into a photoactive liquid crystal elastomer actuator to enable tunable and programmable control over its snapping dynamics. By reconfiguring constrained fin-array-shaped structure, the snapping dynamics of the structured actuator, such as launching or jumping angle and height, motion speed, and release force can be on-demand tuned, thus enabling controllable catapult motion and programmable jumping. Moreover, the structured actuators exhibit a unique combination of ultrafast moving speed (up to 2.5 m s⁻¹ in launching and 0.22 m s⁻¹ in jumping), powerful ejection (long ejection distance of ≈20 cm, 35 mg ball), and high jumping height (≈8 cm, 40 times body lengths), which few other soft actuators can achieve. This study provides a new universal design paradigm for realizing controllable rapid movements and high-power motions in soft matter, which are useful for building high-performance soft robotics and actuation devices.     

基于电机参数在线修正的高速永磁同步电机无位置传感器算法研究

针对运行环境恶劣的无位置传感器高速永磁同步电机(HSPMSM)系统,无位置传感器算法的参数依赖性是热门研究方向之一。研究了一种基于估计旋转坐标系下扩展反电动势的无位置传感器算法,利用系统稳定性分析法对算法模型的电机参数依赖性进行了定性分析。通过建立四阶扩展卡尔曼滤波观测器对电机参数进行在线辨识,并结合参数依赖性规律,实时修正位置观测器算法模型中的电机参数,有效解决了运行过程中参数变化导致系统失稳的问题。在额定功率、转速分别为60 kW与45 000 r/min的高速离心压气机系统中通过仿真验证了所提方法的有效性。     

一种高速高共模瞬态抗扰度电平位移电路

设计了一种适用于GaN栅驱动的高速、高共模瞬态抗扰度的电平位移电路。电路受PWM信号和短脉冲协同控制,利用短脉冲控制的加速电路提升了电平转换速度。在浮动电源轨高速切换和减幅振荡过程中,电路内部对地寄生电容的充放电会导致输出逻辑错误。针对此问题,采用一种高速、低功耗的交叉控制式噪声屏蔽电路,实现了极高的共模瞬态抗扰度。采用0.35 μm高压CMOS工艺进行电路设计。仿真结果表明,在100 V电平转换情况下,该电平位移电路的平均传输延时为1.58 ns,延时失配小于100 ps,共模瞬态抗扰度达到200 V/ns。     

基于5G-R系统的高铁站台场景信道特性

为推进智能铁路总体建设,实现高速铁路智能化,高铁信息基础设施将应用第五代移动通信技术(5G)建设铁路5G专用移动通信系统,2.1 GHz有望成为铁路5G专用移动通信系统的承载频段。高铁站台作为客货乘降与调度中转的功能核心,其在2.1 GHz下的电波传播特性亟待研究。本文以厦门北站高铁站台为研究场景,利用射线跟踪(RT)技术仿真2.1 GHz频段下的电波传播,基于仿真结果分析此场景无线信道特性,包括均方根时延扩展(RMS DS)、到达/离开方位角扩展、到达/离开俯仰角扩展(ASA/ASD, ESA/ESD)、交叉极化比(XPR)和以上参数的互相关。根据以上结果,对高铁站台场景中铁路5G专用移动通信系统的设计和评估提出相关建议。     

高速列车受电弓气动噪声分析与空腔降噪研究

随着高速列车运行速度的不断提高,受电弓气动噪声也愈加严重。针对这一问题,文中采用LES大涡模拟、边界层噪声源模型和FW-H声类比法,通过建立某型号受电弓局部1:1气动噪声分析模型进行数值模拟。文中研究了受电弓各部位的气动噪声贡献量,还探究了针对较大噪声位置空腔采用射流降噪方法的降噪效果。结果表明,当网格总数为4 323万个时,数值模拟精确度满足要求。受电弓空腔上游和空腔中部绝缘子是气动噪声的主要来源。在射流降噪前后,空腔内部气动噪声均为宽频带噪声,主要能量集中在0~4 500 Hz。对250 km·h^-1行驶速度下的空腔进行主动射流降噪,距列车25 m远处的垂向监测点声压级最小值为81.65 dB,比降噪前降低了2.64 dB。     

低功耗高速时钟数据恢复电路

为了降低高速串行接口的时钟数据恢复(CDR)电路的功耗,在研究、分析现有时钟数据恢复结构的基础上,提出了一种新的时钟数据鉴相算法及其电路实现方法。新的电路设计仅使用一个高速采样时钟,比传统的鉴相电路减少一半的采样率,从而减少了前端采样模块的功耗。该鉴相算法采用统计方法减小鉴相时钟的噪声,进而达到很低的误码率。该鉴相算法可使用数字综合的方法实现,工作在较低的频率下,这样便于迁移到不同的工艺中。整个电路使用40nm工艺实现,实际芯片测试数据表明,使用该电路的接收端可以稳定工作在13Gb/s的速率下,功耗达到0.83p J/bit,误码率低于10E-12。