基于PCIe总线的高速数据采集卡设计与实现

针对高速数据采集系统中对数据实时处理和高速传输的需要,使用Altera公司FPGA提供的PCIeIP硬核设计了一种基于PCIe总线的高速数据采集卡.重点从采集卡整体设计、硬件接口以及软件程序实现等几个方面进行分析阐述,并针对其高带宽的优势,比较详尽地介绍了PCIe总线的高速DMA数据传输状态机的实现方法.在QuartusⅡ11.0开发环境下利用SignalTapⅡ在线调试并进行实际传输验证,测试表明该采集卡的传输速度满足了高速采集领域的要求,并且性能稳定.     

基于PCI总线高速数据采集卡的SDRAM控制器设计

为了满足基于PCI总线的高速数据采集卡中大批量数据存取使用需要,设计了一种工作在整页模式下的SDR SDRAM控制器;简单介绍了SDRAM工作原理,详细阐述了SDR SDRAM控制器模块的组成结构及其在整页模式下读写状态机实现方法;使用Al-tera公司的FPGA器件EP1C6Q240C8N,在QuartusⅡ6.0开发环境下进行仿真并应用于实验室自行研发的数据采集卡进行实验验证,通过DMA方式读取SDRAM中数据,PCI总线传输速率能达到85MB/s以上,实验结果证实了该控制器的实用性和正确性。     

基于PCIe总线接口的EtherCAT从站网卡设计

在基于EtherCAT总线的集散式数据采集系统中,针对测量仪器的高速实时采集需求,设计了一款基于PCIe接口的EtherCAT从站网卡;该网卡将不含网络接口的工控机直接接入EtherCAT网络,从而为浪高、流速、浮体六自由度等物理量的高速实时采集提供了一种简便灵活的实现途径;文中首先介绍了从站网卡的总体结构,接着从硬件和软件两部分详细给出了从站网卡的设计思路,最后通过实验验证了所提方案的有效性;试验结果表明,该从站网卡完全满足对数据传输的实时性、同步性、速度和准确性的要求。     

开放式风速控制系统的研制

在海洋工程结构动力模型模拟试验中,为了实现开放环境下风荷载的实验室模拟,研发了一套开放式风速模拟控制系统;简要介绍了系统的整体结构设计和软件开发流程;由于在开放环境下进行风速的控制容易受到外界气流、温度等环境因素的影响,控制难度大且建模较困难,采用专家-模糊自适应PID控制算法,能够较好地跟踪目标风速,实现了对风速的实时模拟控制;最后通过实验验证了所设计的开放式风速控制系统能够满足实验要求。     

具有时延和丢包的NCS鲁棒H∞控制

针对一类含有不确定参数的网络控制系统(NCS),研究网络中存在时延与丢包情况下的鲁棒?∞控制问题.构造一个新的Lyapunov-Krasovskii泛函,并基于改进的Wirtinger不等式推导出闭环NCS渐近稳定且满足?∞性能的充分条件,该条件能得到比已有文献保守性更小的结果.给出线性锥补算法以实现次优鲁棒?∞控制器增益的求解.最后通过多个数值实例验证了所提出方法的有效性.     

基于FPGA的PCIe总线接口的DMA传输设计

串行的PCIe接口是第3代I/O互连标准,具有高速率和高带宽等特点,克服了传统PCI总线在系统带宽、传输速度等方面的固有缺陷,具有很好的应用前景;本设计使用Altera公司FPGA提供的PCIe IP硬核提出了一种实现PCIe接口的方法,并针对其高带宽的优势,设计了PCIe总线的高速DMA数据传输方案;利用自行开发的PCIe接口板,在QuartusⅡ11.0开发环境下进行SignalTapⅡ在线仿真并实际传输验证,DMA传输带宽在500MB/s以上,表明该设计方案可以满足PCIe总线传输带宽的要求。     

包米勒PLC在蛇形造波机设计中的关键技术研究

蛇形造波机是一种在海洋工程研究领域中,用于模拟大范围海浪的阵列式实验设备;为了进一步提高大范围海浪模拟的精度,蛇形造波机同步控制性能的提高具有十分重要的意义;针对包米勒PLC的运动控制技术进行研究,提出了基于其具有多级主从式结构的蛇形造波机同步运动控制系统,实现所有造波单元的严格同步控制;针对上位机和各PLC间数据量大、传输速度慢的问题,采用无损数据压缩和线性数据插值降低数据量,并应用多线程以太网通讯方式提高数据传输速率;另外由于该系统机械结构惯量大和总体负载大的特点,存在启停过程中电机过流问题;为此提出了一种基于余弦函数的拟合算法优化造波机启动和停止过程;在各个性能指标的验证实验中,该系统运行稳定,数据传输速度快,同步性能高,完全满足大范围海浪模拟要求。     

模拟冷却塔计算机控制系统的设计与实现

为了在实验室内精确的模拟各种冷却试验,研制了采用抽风式机械通风结构的逆流式模拟冷却塔,介绍了该塔的整体结构和工作原理;以流量或温度作为被控对象,可以近似看作一阶惯性滞后模型,在获得对象的飞升曲线后,用Cohn- Coon公式求对象参数,在最小模型假设的前提下,由Ziegler- Nichols整定法结合人工整定得到PID参数;测试实验中水温和风温稳定后都可控制在设定值的±0.1℃,实验结果表明,该冷却塔设计合理,控制精度高,能够满足各种冷却试验使用要求.     

电机伺服系统中的数字控制技术研究与实现

针对伺服电动缸系统巾电机频繁正反转时,存在的推杆相位延迟及幅值误差,将伺服电机编码器的反馈信号引入基于FPGA的运动控制卡中,在驱动器的外部构成一个数字闭环,并在控制卡中运用模糊PID和超前补偿控制,实时修正电机的运行误差;详细介绍了系统的基本控制原理,并通过比较伺服电动缸运行不同轨迹时校正前后误差,证明了该方法先进实用,可进一步提高伺服跟踪精度.