基于单轴扭矩传感器的信号提取设计与试验

针对六自由度机械臂关节扭矩传感器,为有效地提取机械臂关节的扭矩信号,提出一种适用于单轴扭矩传感器的信号提取方法。通过设计信号调理电路,采集扭矩信号,对电桥输出的微弱信号进行放大,同时减小同步温漂对信号输出的影响,解决电路的零偏问题。对扭矩测量传感器进行标定试验,得到扭矩测量传感器的性能指标及每个关节承受的扭矩与输出电压之间的关系。通过试验,验证了采用双全桥电路测量扭矩的可靠性。     

基于EtherCAT的连续体机器人主从站设计

针对连续体机器人控制实时性低、稳定性差的问题,提出一种基于EtherCAT的连续体机器人主从站控制系统。主站使用开源协议栈SOEM,运行在移植了实时内核Xenomai的Linux操作系统上,并且设计了AX58100（从站控制器）+STM32F407（从站微处理器）的从站控制板,完成了从站控制板的硬件设计和软件设计。搭建控制系统测试平台,进行主从站的任务调度测试和实时性测试。结果显示：主站的最大调度延时为27.367 μs,系统的发送周期为1 055 μs,通信抖动为上下浮动10 μs,表明主、从站具有良好的实时性和稳定性。     

数字式横风传感器设计与实现

基于风洞实验提出了一种自动监测横风风速及风向的设计方案,研制出一种数字式横风传感器;通过建立数学模型,重点分析讨论了气流压差和空气密度对横风风速的影响,依据空气动力学相关理论推导出横风风速计算公式,给出了设计参数并进行了实验验证;简要介绍了传感器硬件电路结构和工作原理,以及下位机软件程序设计;差压传感器通过横风探头感应气流变化采集压差信号,温度传感器监测环境温度,通过查表法得到空气密度,微处理器MSP430结合气流压差和空气密度计算出风速;采用IIR数字滤波算法,有效抑制了压差信号的高频噪声干扰;通过异步通信方式对传感器进行零点标定,消除零点漂移。     

复合张力模糊控制系统设计

张力控制是光纤弹性材料缠绕工艺中的一项关键技术,它直接影响到缠绕制品的质量,因此提出一种基于线速度差张力产生原理、交流伺服电机和微特直流力矩电机为施力机构的复合张力控制系统总体方案,实现对张力的精密控制;在对复合张力控制系统进行了建模分析基础上,模拟真实光纤环缠绕环境,采用模糊控制策略,仿真验证了复合张力控制系统的控制效果,表明复合张力模糊控制系统具有响应快、超调量小及精度高的优点。     

数字IO电路板的嵌入式测试性设计方案

近年来,随着DSP、FPGA等大规模集成电路的发展,电子系统的性能也在大大提高,但同时给电子系统带来了新的测试和故障诊断问题;为了解决电路板快速诊断维修问题,嵌入式测试正以全新的概念成为板级电路测试的研究方向;文中从嵌入式测试的基本概念出发,介绍了嵌入式边界扫描、非侵入式测试等先进的板级嵌入式测试技术,并阐述了模拟嵌入式测试性设计的难点和基础电路原则,同时给出了基于FPGA的嵌入式测试控制器设计方案;然后,面向数字IO电路板,针对其关键功能电路展开嵌入式测试性设计,简要说明了测试程序的开发与下载;根据测试验证结果,嵌入式测试性设计可以增强测试自动化、提高测试效率,从而能够更好地降低产品整个寿命周期的测试维修成本。     

能源健康管理系统在集中供热工程中的应用研究

供热工程作为传统的重大能源供应领域,存在系统能耗高、占地空间大、系统分布广及关键环节多等特点,使得能源系统的可靠、安全地管理对于供热质量和稳定具有决定性的作用,对我国城市居民生活水平具有巨大的影响;能源系统科学管理对改善城市环境,降低城市污染、节能减排等具有重要的意义;通过将健康管理机制、技术、系统引入供热工程的能源管理中,采用数字化、信息化管理手段及技术,建立能源健康管理系统,实现对能源系统的水温、端差、压力、振动频率、湿度等性能参数全寿命周期监控、报警、以及热换器、水泵等关键设备诊断及评价分析,有效解决了影响能源系统健康的关键设备故障诊断与健康水平定量评价,达到供热工程中能源系统的全面掌控与科学管理的目的,为创造和谐人居环境、塑造城市形象、保证城市可持续发展提供有力的保障。     

基于FPGA和ARM的弹上相位自动微调控制器设计与实现

为了提高相位自动微调控制器的控制性能,针对某型导弹,提出并实现了以ARM+ FPGA双微处理器为核心的硬件设计方案,采用了模糊PID控制算法,通过优化步进电机控制模式,提高了相位自动微调控制器的控制精度,将步进电机的调整时间由800 ms缩短到100 ms以内;该方案已成功应用于某型弹上系统,实践证明,该设计方案成本低、可扩展性强,能够满足系统控制需求,具有较高的实用性,大大提高了装备维护效率.     

运载火箭天基遥测技术

针对我国天基测控技术的发展趋势,提出了基于S频段终端通过中继卫星进行运载火箭天基遥测,以某运载火箭发射GTO轨道任务为例,分别对天线跟踪特性和链路增益进行了分析计算,介绍了运载火箭天基遥测系统的组成,分析表明,在满足天线跟踪角和链路指标的条件下,可实现天基遥测;这些分析结论可为工程应用提供参考。     

基于实时操作系统的故障诊断高可靠测控系统设计

针对地面测控系统的长期加电高可靠性设计需求,目前所采用的双机冗余方案缺少对系统软硬件状态考虑,在系统长期运行过程中存在冗余失效的可能性。针对该问题,提出来一种系统故障诊断与容错方法,对系统故障源如系统任务状态、CPU温度、CPU占用率、磁盘剩余空间、IO操作状态等异常进行了综合研究和分析。采用任务实时监测、最小二乘法以及哈希算法等关键技术和方法实现系统故障诊断与容错处理,经实际型号项目验证应用满足了系统对高可靠性需求的应用需求。