用时序电路实现加、减、乘、除快速数字运算

本文介绍一种以二一十进制的加、减计数器、移位寄存器等时序电路为基础,辅以寄存器和与非门,用时序逻辑尖现加、减、乘、除快速数字运算的线路,可以单次运算,也可以连续运算,线路简单,运行可靠。本文介绍的方法,可以比较简单的构成一台数字输入数字输出的专用运算设备,解决科研、生产、生活中提出的大量的、重复的、简单的运算问题,例如:求和、差、平均值、平方和乘(除)以常系数等。也可以在测量仪器或控制设备中做为中间数字运算环节采用。     

一种适于快速实现的卡尔曼滤波算法的改进

卡尔曼滤波算法具有收敛平稳、速度快、精度高的优点,在信号处理中受到广泛应用.但由于卡尔曼滤波算法不仅是一种迭代算法,而且还包含矩阵的连乘运算和求逆运算,这使得该算法在MCU和DSP这类数字平台上的实现面l临很大的困难.本文介绍了一种数字保护中卡尔曼滤波算法的改进,针对数字保护的特点,对算法的结构进行适当的变换,将迭代过程中大量与采样点数据无关的矩阵运算和求逆运算分离出来进行离线运算,从而避开难以实现的矩阵求逆运算和运算量巨大的矩阵连乘运算,大大简化了迭代的过程.由于离线运算不受运算量、运算时间和位宽精度的限制,因而改进后的算法不仅克服了原先迭代过程的复杂性,而且进一步提高了运算精度,可以在MCU和DSP这类数字平台上实现.     

数字干涉图实时相位提取PSM-IP核的FPGA实现

针对现有数字干涉图相位提取技术多依赖计算机操作系统,不能满足高速信号处理的现状,提出了在FPGA上基于相移法(PSM)设计并实现PSM-IP核提取相位。PSM-IP核包括数字干涉图输入缓存模块、干涉图相移运算模块、干涉图反正切函数运算模块和相位信息输出模块等。在数字干涉图反正切函数运算模块中对坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法进行了优化,并实现了流水线结构的反正切运算,从而可完成数字干涉图的实时相位提取。通过对计算机仿真图、云纹干涉仪实测干涉图和光栅投影条纹图测试,结果表明,利用PSM-IP核提取256×256 pixels数字干涉图的相位,均方根误差在1‰量级,运行时间小于1.4 ms,在保证精度的同时有效地缩短了相位提取时间,验证了利用PSM-IP核进行实时相位提取的有效性。     

计算机监测系统的数字量输入处理

对计算机监测系统的数字量输入处理进行了分析,并提出了数字量输入处理的运算逻辑设计和数据库结构.     

信号数字谱技术在电机振动分析中的应用

本文论述了电机振动信号的测量与抽样方法,通过对量化的振动信号样本集做快速富里叶变换运算,得到电机振动信号的数字谱图.这种数字谱分析可以在普通数字电子计算机上实现.文中给出了一台同步发电机振动信号的样本集和对其进行1024点FFT运算的功率谱分析结果,同时对截断误差进行了必要的分析.     

三相并联有源电力滤波器谐波电流提取及限流控制策略研究

在三相电路瞬时无功功率理论的基础上,分析了运用i_pi_q运算方法提取谐波的数字实现方式,简化了运算过程,提高了运算的速度;讨论并比较了有源电力滤波器的补偿电流过流的两种控制方法。仿真和实验结果证明了该方法具有良好的实用性。     

脉冲调宽式积分型数字电压表

上一讲中主要介绍了构成运算器的主要部分——运算放大器,并且在最后列举了一种放大器,作了分析。这个放大器就是用于本讲所要介绍的这种数字电压表中的,以这个放大器为主体,加上一些无源运算元件,构成积分加法器。下面就介绍这种所谓脉冲调宽式积分型数字电压表。     

基于FPGA的CSD编码乘法器

在数字滤波、离散傅里叶变换等数字信号处理中,乘法运算是一个最基本的运算,乘法运算的速度决定着数字系统的运算速度。本文通过理论与实验研究相结合的方法介绍CSD编码乘法器的运算法则及其在FPGA中的实现过程。通过与二进制乘法器相比较,证明CSD编码乘法器在减少对FPGA资源的占用和提高运算速度方面具有明显的效果。     

《交流伺服控制系统》系列讲座(三) 第3讲 基于FPGA的全数字硬件化永磁同步电动机矢量控制系统

<正>(接上期)1引言交流伺服经历了模拟硬件,全数字软件及全数字硬件三个阶段。目前全数字方式是主流,主要分为基于DSP/MCU的全数字软件化方案和基于FPGA/ASIC的全数字硬件化方案。基于DSP/MCU的全数字软件化方案是目前最常用形式,DSP实现的纯软件方案采用串行中断方式,具有丰富的资源和强大的运算能力,可通过软件设计来获得一定的灵活性,但本身却具有不可弥补的缺点:第一,数据宽度固定,当采用定点形式时,运算精度与动态范围是一对矛盾体;第二,串行执行,此种     

模拟的模拟合成器

相比数字计算机，模拟计算机中处理的都是状态连续变化的物理量。用连续变化的物理量作数字符号运算不是件容易的事情，不过在某些特殊的地方，如声波合成，模拟计算机工作起来得心应手。本文要介绍的实验，就是在计算机中用软件的电子合成器模拟器来合成声波，也就是说，用软件来模拟“电子合成器模拟运算”的过程。虽然这话说起来多少有点拗口，但当前许多全数字的电子合成器，特意提供了用数字技术来模拟“模拟合成器”的功能，以创造出某种怀旧的效果。     

基于CORDIC算法实现三角函数的运算

快速精确的三角函数运算在现代工程中应用的相当广泛,结合近年的研究成果,基于Cordic算法提出了一种实现三角函数运算的数字硬件结构,并运用FPGA技术得以实现,实验证明,此种硬件结构实现简单,易于三角函数运算结果的精度调整,因此有非常大的实际应用价值.     

提高数字仪器读数容量的一个可能的方法

数字仪器的模拟变换部分包括了为特定目的而附加的部件,如数字电压表中为将被测电压规范化而加的量程转换部件;它也包括了不可避免地存在的设备不完善化的影响。数字部分的基本作用可表示为D_x~′=[A_x~′/a] (1)即将 A_x~′与 a 比较并整量化。所得结果 D_x~′经数字交换就得出最后的结果。式(1)中的方括号[ ]表示“取整量”的运算。由于它,数字仪表有所谓的“量化误差”。要提高数字仪器的读数容量,也必须注意整量化运算的特点。若 x 为实数,[x]表示取它的整量,所得     

有源滤波过采样数字滞环电流跟踪控制方法

以改善谐波补偿精度和稳定开关频率为目标,提出一种有源电力滤波器(APF)滞环电流跟踪控制的过采样数字实现方法。该方法利用数字芯片过采样下抽取因子的不同,满足各个控制运算模块对动态响应的不同需求;充分配合利用数字信号处理器(DSP)的2种运算方式———采样中断运算和主循环运算,保证补偿量检测的实时性和补偿电流的同步性;对同一指令量进行N次滞环跟踪,功率开关器件的状态切换只依赖于上一开关周期参数,在稳定开关频率的前提下,具有高精度电流跟踪控制能力。与传统滞环实现方法相比较,所提出的过采样数字实现方法,既克服了开关频率不固定的缺陷,也提高了谐波补偿精度,具有很好的实用性和可靠性。通过搭建65kVA三相三线APF工业样机,分析和验证了所提方法的有效性。     

交流伺服系统中全整数状态观测器的研究

交流伺服控制中采用数字低通滤波可以抑制电流反馈噪声,提高速度反馈分辨率,但同时会带来反馈信号的相位滞后,将直接影响响应速度.引入电流环和速度环的状态观测器提高系统性能.为解决状态观测器中采用传统浮点数运算时,因自动下溢出产生误差的问题,提出全整数运算算法提高控制精度.对系统模型进行仿真对比分析后,设计了试验系统,并通过试验对比了采用全整数运算状态观测器与数字低通滤波器的系统性能,验证了这种状态观测器控制系统的优越性.     

用PLC改造三速交流异步电动机自动变速控制电路

PLC（Programmable Logic Controller）可编程控制器。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置,它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。     

时分割模拟乘法器和模拟除法器

目前模拟乘法器和模拟除法器构成的方法比较多,而常用的有可变转移电导乘法器、三角形平均乘法器、对数相加法乘法器、对数相减法除法器等。现在国内常用的模拟乘法器和模拟除法器的运算精度一般在5%左右。目前数字运算可以达到很高的运算精度,但是必须经过模数变换和数模变换方能使用,因此在自动测量和一些专用设备中,尚需要高精度的模拟运算。本文介绍一种实用的模拟乘法器和模拟除法器,原理简单,装调容勿,运算精度可达0.5%以上。     

仿真计算机

<正> 仿真计算机是七十年代、八十年代初世界上兴起的一种新技术。由于模拟计算机技术发展早、运算速度快、与实物接口方便,动态连续系统的仿真早先为模拟机所统治。随着数字计算机技术的日益发展,数字机或数字模拟混合机逐渐进入仿真领域。今天,数字机技术已达每秒可做几亿次运算、主存容量可达到几兆字的水平,故全数字高速实时仿真已成为现实。仿真计算机有价格便宜、工作稳定可     

直流调速系统中数字测速的实现

介绍一种高精度数字测速装置及转速反馈控制环.由微机实现,按PI控制规律完成数字化的控制运算.     

通用模拟—数字变换器

目前,创造通用的数字仪表是测量技术中的重要问题之一。对被测的量进行乘、除、积分等数学运算的函数变换器是这类仪表的组成部分,因此研究数字仪表的这种模拟计算装置是必要的。这类模拟计算装置具有将输入量变换成时间间隔的双积分为基础的模拟—数字变换器的所有优点,即高灵敏度、高准确度、高抗干扰能力和高速度。测量仪表中过去所用的计算装置存在某些较大的缺点。如有些计算装置进行三个输入电压的乘和除运算,但计算结果是从模拟存贮器     

基于DSP的飞机高压直流电源数字调压器研究

提出一种适用于飞机高压直流电源系统的数字电压调节器,它以TMS320F240型DSP为核心CPU,充分利用DSP丰富的内部外设模块,简化了系统硬件结构。由于DSP的高速运算处理能力,数字调压器可以采用更先进的算法。实验结果表明,研制的数字调压器样机具有良好的调压性能。