力平衡模式下半球谐振陀螺数字控制回路设计

由于半球谐振陀螺(HRG)特殊的工作原理、制作工艺及装配误差对陀螺精度和性能的影响,需控制电路对其进行修正和补偿,现有半球谐振陀螺控制电路对陀螺的精度提高有限,仅达0.07(°)/h。该文主要阐述了半球谐振陀螺在力平衡模式下的工作原理,对半球谐振陀螺的误差进行了分析,介绍了比例、积分、微分(PID)控制算法,并对所设计的数字控制回路进行分析。试验结果表明,采用该数字控制回路设计方案能有效改善半球谐振陀螺性能,与已有控制电路比,陀螺精度可达0.005(°)/h,更好地满足了其应用于航空领域的精度要求。     

力反馈模式半球谐振陀螺幅度控制方法优化

半球谐振陀螺(HRG)幅度控制环路用于陀螺的振动激发和振动幅度维持,工作于力反馈模式的半球谐振陀螺,其标度因数与陀螺振动幅度成正比。该文对半球陀螺力反馈模式工作原理进行了理论推导,然后分析了传统幅度控制方式受外界温度变化、电子元器件老化等原因影响,将会导致半球陀螺标度因数发生变化,最后提出了半球陀螺幅度控制的优化方法,在实现相同标度因数稳定性的的情况下,大幅降低电路实现难度。     

用于精确定向的低噪声半球陀螺设计

半球谐振陀螺是一种高精度、长寿命的新型振动陀螺仪。为设计具备良好角速率测量精度和低噪声特性的半球陀螺及满足航天器精确定向和姿态控制需求,该文分析了半球陀螺噪声产生的机理,讨论了谐振子参数、控制系统参数及电子线路对半球陀螺噪声的影响,并针对敏感器和电子线路进行了优化设计。结果表明,优化设计后的半球陀螺噪声及角度随机游走显著降低,约为改进前的50%,与美国Northrop Grumman公司HRG130P半球谐振陀螺基本型的噪声水平基本相当。     

基于频率解调的半球谐振陀螺控制系统设计

与力平衡模式相比,半球谐振陀螺的全角模式具有测量范围大及线性度高等优点。该文针对现有全角模式解调方案里驻波方位角计算过程中存在的精度损失,以及输出对温度变化敏感等问题,以行波线性叠加原理为基础,提出基于顺时针、逆时针行波同步频率解调的半球谐振子驻波信息解算方法。设计基于频率解调的全角模式半球谐振陀螺多回路控制方法,实现驻波的频率、幅度及正交控制。针对现场可编程门阵列(FPGA)电路算法优化难及浮点运算精度低等问题,设计并实现了现场可编程门阵列+数字信号处理(FPGA+DSP)双核心半球谐振陀螺数字控制电路。通过实物实验验证了该文提出的控制方案及数字控制电路的有效性。实验结果表明,此方法可减小由温度波动引起的谐振频率改变对陀螺输出的影响。     

高精度半球陀螺球面电极刻蚀

半球谐振陀螺球面电极的刻蚀精度直接影响了谐振子驻波的控制准确性,以及在特定方位角读出信号采集的精度。该文采用激光对准的方式实现了半球陀螺超高对称球面电极的刻蚀,克服了传统对准法的低精度缺陷,将控制电极和读出电极的位置偏差角降低1个数量级(误差角±0.2°),有效提高了半球谐振陀螺制造精度。     

HRG四位置谐振子振幅检测方法及误差分析

为了减小谐振子偏心对力反馈模式下半球谐振陀螺输出的影响,设计了3种振幅检测的方案。基于半球谐振子径向运动方程,解算出了陀螺输出的表达式;推导出谐振子偏心情况下,3种振幅检测方案测得的振幅;根据这些振幅,得出了相应检测方案下的陀螺输出;通过仿真计算了每种方案的输出相对误差。从结果看出,第3种检测方案极大地减小了谐振子偏心对半球陀螺输出的影响。     

基于虚拟科氏力的半球谐振陀螺带宽电学自标定方法

半球谐振陀螺是一种高精度的惯性器件,在航空航天等领域有着重要的应用,但其本征带宽较低,对其力平衡控制回路及带宽测试方法要求较高。该文提出一种新型的基于虚拟科里奥利力的半球陀螺带宽电学快速测试方法,可代替角振动台等昂贵仪器对半球陀螺进行迅速自标定,从而为半球陀螺的高性能控制回路设计方法和批量化测试提供一种新的技术解决方案。首先在基础理论层面分析半球谐振陀螺动力学方程,建立起本征带宽系统模型,为虚拟电旋转的引入和自标定方法提供了理论基础。随后设计了基于虚拟科氏力的电旋转激励信号,并将其集成到陀螺接口电路系统中。最后设计了力平衡控制回路,并对该电学自标定方法进行了实验验证。实验结果表明,虚拟电旋转法能在不借助外部设备的情况下,有效准确地对半球陀螺带宽进行测试和标定,从而有效地促进高性能力平衡控制方法的开发和提高半球陀螺带宽测试效率。     

半球谐振陀螺快速启动技术研究

半球谐振陀螺是一种新型振动陀螺仪,在装备领域有着广泛的应用前景。制造误差、干扰源及工作环境的变化影响了半球谐振陀螺的快速启动性能。该文分析了半球谐振陀螺输出的影响因素,讨论了谐振子品质因数(Q)值特性、装配、温度及信号干扰对快速启动性能的影响,并针对敏感器制造和信号处理进行了优化改进。结果表明,优化改进后的半球谐振陀螺可在通电3 min内达到稳定,相比改进前的大于1 h有显著提升。     

长寿命半球谐振陀螺真空保持技术

半球谐振陀螺是一种高精度长寿命的陀螺仪,具有小型化和轻量化的特点,最长具备连续工作15年的能力。随着半球陀螺的长时间工作,受材料放气和焊缝漏率的影响,真空度的下降对陀螺谐振子的精度影响逐渐增大,又因陀螺轻量化的要求,需要精确计算寿命期间的出气总量,以严格控制吸气剂的用量。该文分析了陀螺在工作过程中的出气类型,从材料放气、焊缝漏率、氢气渗透3个维度建立数学模型,得出工作过程中的出气总量,并建立陀螺流体模型,给出吸气剂的用量和初始工作条件。研究结果表明,对于吸气量大于4.12 Pa·L的半球陀螺,选用St172型吸气剂450 mg,可以满足长寿命工作的要求。本研究为半球谐振陀螺的长寿命真空保持提供理论。     

半球谐振陀螺力反馈模式下信号处理方法分析

半球谐振陀螺是一种全固态振动陀螺,力反馈工作模式是其普遍采用的工作模式,而力反馈模式下其信号解调方法对白噪声的敏感度将决定其随机漂移指标。该文就力反馈模式下半球谐振陀螺的信号处理方法对白噪声的敏感度进行了研究,推导了4种信号处理方法(峰值采样解调、开关积分解调、全相位快速傅里叶变换(FFT)解调和相干解调)的计算公式,并采用monte-carlo方法仿真了在白噪声背景下的4种解调方法的性能。结果表明,全相位FFT解调法在不同信号强度下对白噪声均最不敏感,为半球谐振陀螺的信号处理与闭环控制设计提供了理论依据。     

基于MODBUS协议网络的多点火灾测控系统

提出大型测控网络方案,建立基于MODBUS协议的自动测控系统,并通过以太网连接,组建远距离的测控网络;并通过其在火灾测控中的应用,设计了火灾测控预警网络和MODBUS网络系统的电路,制作PCB线路板,进行联网测试,编写了MODBUS协议下的通信程序和上位机火灾监控系统程序,该系统为复杂环境下的火灾预警及测控提供了一定的参考。     

基于ARM Cortex-M3的MODBUS协议实现及其应用

针对变频器通信应用,介绍了MODBUS协议的特点及其组成;设计了RS485电路接口;并以ARMCortex-M3微控制器为核心,设计了MODBUS协议的实现方案.针对变频器F2000-G开发了嵌入式系统,实现变频调速功能,应用于无损检测试验仪.     

基于MODBUS协议智能控制系统设计

针对工业化生产的实际需求,改变工控仪表和控制器价格较高的现状同时降低成本,设计了基于MODBUS协议的智能控制系统。下位机由AVR单片机实现基于MODBUS协议的数据采集和显示,再通过控制电路控制数据变量;上位机用VC＋＋6.0编写基于MODBUS协议的程序,实现数据在上位机界面显示,并且将采集的数据值保存到SQLsever2000数据库,同时绘制数据的动态曲线图,上下位机通过RS-485总线通讯。系统结构简单,成本低廉,具有一定实用价值。     

带DAC输出的多通道温度采集模块的设计

设计一种低成本高精度的通用模拟采集模块。采用热电阻实时采集多点工控场合的温度信息,通过电子开关将多路测温电路与AD芯片相连,简化电路结构。基于Modbus通信协议,通过RS485网路与主机通信,保证模块的通用性和实时性。并设计了一种改进的高准确度PWM转DAC电路。整个系统结构简单,工作可靠。     

基于LabVIEW的MODBUS测控系统的实现

该文简要介绍了MODBUS通讯协议,阐述了MODBUS测控系统的结构。其次,在LabVIEW环境下,利用Windows API编程实现了MODBUS协议通讯模块,并对其有效性进行了验证。最后利用LabVIEW的Web发布功能对测控程序进行了发布。     

基于VB语言的MODBUS／TCP—IP通讯模块的开发

MODBUS／TCP是简单的、中立厂商用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品。显而易见,它覆盖了使用TCP／IP协议的“Intranet”和“Internet”环境中MOD-BUS报文的用途。协议的最通用用途是为诸如PLC,I／O模块,以及连接其它简单域总线或I／O模块的网关服务的。     

基于MODBUS现场总线的滚塑设备控制系统

滚塑生产是塑料制品的主要生产方式。现有的滚塑设备已成为制约企业发展的关键因素。研制以PLC为核心控制元件、基于MODBUS协议的控制系统已迫在眉捷。着重介绍基于MODBUS现场总线的滚塑设备控制系统,它由上位机、PLC、变频器组成一个数字通信网络,可方便地实现对现场各参数的修改,将系统运行中出现的故障进行分级处理,并将各参数进行记录。将现场总线应用到滚塑设备的控制系统之后,既可以提高设备的智能化程度又能提高生产效率,同时增强了设备运行的可靠性、稳定性,使产品质量大大提高。利用现场总线PLC,PLD等现代化数控网络技术对滚塑设备进行革新和改造,显著提高现有设备的智能化程度。     

MODBUS-TR: Advanced MODBUS-RTU Protocol for IoT with Auto-discovery and Triggers

MODBUS protocol is one of the most widely used industrial machine to machine protocol. Among the several variants of MODBUS protocol, MODBUS-RTU is highly preferred protocol as it is easy to implement, very rugged and requires very less memory. The existing MODBUS-RTU has limitations like auto-discovery, emergency triggers from slave and dynamic re-configurability. These limitations will be become more profound when the system is migrated to Industry 4.0 standards. We propose a protocol MODBUS-TR which not only addresses the limitations but also ensures complete backward compatibility with MODBUS slaves.

     

半球谐振陀螺温度特性及补偿分析

半球谐振陀螺仪(HRG)是一种高精度、高可靠、长寿命的新型固体振动陀螺仪。温度变化会影响半球谐振陀螺的漂移、零偏等性能指标。为减小这种影响,该文通过研究分析半球谐振陀螺的温度特性,设计了温度补偿电路。采用温度补偿电路后,半球陀螺漂移精度从0.05 (°)/h提高到0.03 (°)/h。     

MODBUS通讯协议在光伏发电能源管理控制器中的应用研究

针对光伏产业以及工业过程控制技术的迅猛发展,本文探讨了MODBUS通讯协议在能源管理控制器与后台模拟工具之间的应用研究.阐述了MODBUS RTU通讯协议的工作机制以及相关的流程图,实现了python语言开发的后台模拟工具和能源管理控制器之间的通讯,并得到了准确的实验验证.同时,简要叙述了光伏发电系统的总体设计和工作原理.