基于1553B总线和PXI总线的某型航天动力控制系统关键技术研究

动力系统一体化控制在航天测控系统中起着举足轻重的作用,传统的测控设备往往在数字信号通信和模拟信号控制之间实时同步上缺乏可靠的技术手段,同时还存在数据量大难以缓冲、容错以及故障恢复等问题。为了提高系统的综合性能,提出了基于PXI总线和1553B总线的高精度同步测控技术,阐述了其系统设计中关键技术实现方法。在RTOS(real-time operating system)下完成1553B通信帧时间1ms硬件定时,误差1μs以内,实时数据无缝加载;同时还设计了1553B异步Strobe触发帧,通过PXI总线路由,实现了1553B总线通信与模拟信号发送、采集同步开始,同步精度80μs以内;并且提出了实时系统下数据缓冲、容错处理和故障恢复技术。系统具有很高的可靠性和很好的实时性,为动力传动一体化设备这种数据通信控制种类多、数据量大、实时性要求较高的系统提供了较好的测控解决方案。     

基于RS422+SRIO高速长线通信的设计与实现

在进行飞行试验时,为解决大容量数据在传输过程中传输距离不足且传输可靠性差的问题,提出了一种基于ZYNQ的“RS422+SRIO”的数据传输方案。设计通过RS422接口电路实现对遥测组合上行指令下发及下行状态返回;并通过SRIO接口,使用Xilinx的SRIO IP核,再经过光模块连接光缆实现远距离数据发送和接收。为了防止电磁干扰导致串口接收信号的高低电平误判,增加串口精准采样软件设计,保证串口接收信号的可靠性,并在PS接收串口回传数据时使用DMA+乒乓操作的缓存方式,解决串口回传数据易丢失的问题。经大量试验验证,该方案能够通过RS422接口实现指令精准下发和状态数据的零误码接收;以及在15 km光缆连接的条件下,SRIO接口实现444.44 MB/s的零误码可靠性传输。     

基于5G授时的配网差动保护数据同步方案

在配网中实现基于5G通信电流差动保护的关键技术之一是区段两端电流数据的同步问题。分析现有数据同步方法应用于5G电流差动保护的适应性;介绍5G协议中时间同步指标及实现架构;在此基础上,提出利用5G通信中的高精度时间信息实现数据同步的实用化路线。在该路线中,设计一种基于5G信号参数的基站授时方案;给出两种适用于配网电流差动保护的对时信号;最后提出基于B码对时信号的电流差动保护数据同步方法并分析其误差。理论上所提方案可实现线路两端时间同步偏差不超过20.8μs,对应两侧电流相角偏差不足0.5°,完全满足电流差动保护要求。     

基于相关耦合的并联四轴电动伺服平台鲁棒控制

4TPS-PS并联电动平台由4个伺服电机协同驱动,实现3个转动和1个移动自由度,为提高平台运动的位姿轨迹精度,需要实现四轴的非线性同步。该文推导非线性相关耦合误差,兼顾各轴的跟踪误差和同步误差,提出一种基于该误差的鲁棒控制方法,设计基于非线性相关耦合误差和滑模变结构控制理论的鲁棒控制算法。进行仿真和实验研究,结果表明,该控制策略具有较强的稳定性,提高了各轴的非线性同步特性,从而实现平台的高精度轨迹跟踪,平均位姿跟踪精度优于0.07°。     

基于终端滑模控制的移动机器人轨迹跟踪

针对移动机器人受到外部不规则扰动时易出现速度和位姿误差跳变的问题,提出了一种基于扰动观测器的动态终端滑模控制方法。结合运动学模型,利用李雅普诺夫法设计虚拟控制器,进一步设计非奇异动态终端滑模轨迹跟踪控制器。为减小外部扰动对系统的影响,设计非线性扰动观测器对控制器进行扰动补偿。最后,将本文所提方法与自适应滑模控制方法进行仿真比较。结果显示,在第15 s扰动发生阶跃变化时,自适应滑模控制方法的线速度和角速度分别发生1.4 m/s和1.24 rad/s的跳变,而本文所提方法速度跳变幅度小于自适应滑模控制方法的1/10。仿真结果表明,本文所提方法可有效地抑制扰动对系统的影响,减小移动机器人速度和位姿误差的跳变幅度。     

1553B总线控制器软件设计

通过把155313协议芯片DDC64843与ARM以16位缓存模式连接起来,并用设计驱动层软件和应用软件的方法实现卫星上各组成功能链之间的通信控制,为1553B总线系统的综合体系结构及数据流的设计与验证奠定基础.     

基于MB 90543的高性能GPS同步时钟研制

全球定位系统(GPS)同步时钟由GPS接收器、单片机及其外围电路组成。以MB90543为核心的时钟中心处理单元负责读取GPS接收器发送的数据信息并作适当处理,从中获取ASCII码国际标准时间的时间信息,经转换为BCD码后的串行时间信息供显示。该时钟选用可供嵌入式系统应用的M12 GPS接收器,可输出时间精度为1μs的秒脉冲。测频和数码管显示电路保证了电网频率的实时测量和显示。时钟软件包括初始化、接收器收/发、串口/CAN总线收/发、显示等子程序。采用串行通信方式授时,串行数据的收/发均采用中断方式,能提供日期和时间信息;而采用脉冲校时,可保证装置的校时误差小于50μs。在时钟装置中,采用以上2种综合校时方式。指出正确识别秒脉冲信号是确保同步校时的关键,软件及外部硬件计数阵列给秒脉冲信号加硬件窗的抗干扰措施效果良好。所设计的同步时钟投入运行后表明,符合设计要求。     

一种新型三自由度微定位新方法

设计了一种基于压电陶瓷的三维微定位系统,通过12个空间分布的压电陶瓷微驱动器及4个工作平台的配合,实现X、Y、Z向的精密位姿控制.阐述了微定位原理、建立了载物台位姿与压电陶瓷微驱动器伸缩量之间的关系,介绍了系统误差来源以及微定位装置的构造.该研究可望为一些高科技领域的微进给提供实用新技术.     

基于NIOSⅡ的高可靠性1553B总线接口实现

针对当前1553B总线接口芯片为国外所垄断的情况,提出了基于Altera公司NIOSⅡ软核处理器实现1553B总线接口的嵌入式系统设计方案.采用SOPC技术和软硬件协同设计思想,把NIOSⅡ软核CPU与用户外设集成在一块FPGA上,在NIOSⅡIDE开发环境中编写软件;并用VHDL语言设计了自检测配置电路以实现1553B总线接口的高可靠性要求.该1553B总线接口经检测表明,能够满足MIL-STD-1553B数据总线标准,具有良好的军事和经济效益.     

基于FPGA的1553B总线控制器的实现

本文介绍了在FPGA中实现1553B总线控制器的方法。重点说明了在FPGA中构建一个精简指令的32位CPU内核的方法、消息发生器的设计以及消息发生与处理流程。本技术克服了使用1553B专用协议芯片的不便,为1553B总线的测试提供了一个很好的解决方案。     

基于SSPC模块化小型智能配电器设计研究

为了解决航天器供配电系统重量体积制约、提高有效载荷所占比重,采用以单片机为核心处理器,固态功率控制器（SSPC）为功率输出器件、RS422数据总线进行数据传输的小型化、智能化配电器设计方案,代替航天型号传统的继电器和断路器作为功率输出器件、硬线线缆传递控制指令的设计方案,实现航天器电气负载可靠供配电。该方案有效地减少航天器上仪器设备的重量体积,提高供配电系统的工作可靠性数据和传输速率,并且在故障隔离、浪涌抑制等电气系统重要功能上取得显著效果,对其他航天型号供配电系统设计具有借鉴意义。     

基于FPGA的1553B—USB总线转换器设计

为了实现PC与挂接在1553B总线上的航空电子设备之间的信息交互,就需要应用1553B总线到计算机标准接口的转换器。由于USB总线具有高速、支持热插拔的优点,因此1553B-USB总线转换器有着良好的应用前景。本文通过对1553B总线和USB总线协议的分析,利用可编程逻辑器件(FPGA)和硬件描述语言(VHDL),采用自顶向下的方法来实现1553B-USB总线转换器的设计,并在QuartusII软件中对本设计进行了功能仿真。仿真结果表明,该设计转换性能可靠,能够满足系统工作的要求。     

基于多航空总线的光电控制装置测控平台的研制

由于航空总线所具有的实时性、可靠性、灵活性以及成本优势等多方面优异特性,使其在各国第三、四代战斗机和航天领域中广泛应用,并成为系统设计成败之关键。而其仿真测控平台必然在研制、生产、维护等各环节发挥不可替代的重要作用。文中较为全面地分析和阐述了两种航空总线1553B和ARINC429的特点、体系结构、总线特性和协议,阐述了某型光电控制装置测控平台的设计思想、系统结构、各功能流程及两种航空总线的应用实现,并从网络拓扑结构的角度提出了作者的看法和观点,对于机载、星载仿真测控平台具有重要借鉴意义。     

基于FPGA的1553B-ARINC429总线转换器设计

在航空电子系统中,经常需要将1553B总线和ARINC429总线进行双向数据转换.本文利用可编程逻辑器件(Cyclone FPGA)和硬件描述语言(VHDL),采用自顶向下的模块化设计思想、可编程的时钟使能方案来实现1553B-ARINC429总线转换器的设计,并通过Quartus Ⅱ软件对本设计的整体性能和时序进行分析验证.其结果表明,该设计转换性能可靠、准确率高,大大提高了芯片资源的利用率,满足了系统的要求.同时本通用的设计方案还可以兼容更多的标准,实现多种航空总线数据的通信.     

基于FPGA的PXI-1553B模块设计

1553B总线具有可靠性高、抗干扰能力强、扩充灵活等特点,因此得到了广泛的应用。为了测试带有1553B总线接口的电子设备和电子系统,通常需要在测试系统中配备1553B接口模块。本文介绍了一种基于FPGA的PXI-1553B模块设计,该模块可用于PXI总线测试系统与1553B设备的通讯,完成对带有1553B接口设备的测试。PXI-1553B模块使用FPGA实现PXI总线接口逻辑和1553B的协议控制,逻辑设计使用VerilogHDL完成。模块设计硬件结构简单,具有较高的集成度和可靠性。实验结果表明,PXI-1553B模块能够可靠的完成数据通讯。     

1553B总线接口通用测试系统设计与实现

为解决现代航空电子设备中的1553B总线接口检测问题,本文以某型定向仪1553B总线接口测试系统为设计原型,在分析GJB289A(MIL-STD-1553B)的基础上,构建出由嵌入式控制器测试板和系统测试软件组成的1553B总线接口通用测试系统方案。本文提供了控制器测试板可扩展的硬件结构及其实现机制,并详细讨论了测试软件的编制方法。该系统稳定可靠、灵活性高,可满足不同测试现场的要求。     

FC-AE-1553设备光纤接口电路的设计与实现

随着航空电子技术的发展,航空电子系统对数据通信在可靠性、数据吞吐率、实时性等方面的要求越来越高,基于光纤通道的FC-AE-1533总线可以很好的满足航电系统的要求,因而它成为新一代航电总线的发展方向。在分析光纤通道协议基础上,提出了FC-AE-1553设备光纤接口电路的总体方案,完成了其中各模块的设计并开发了光纤通道接口IP核。利用该接口电路完成了NC模块的设计,并利用光纤交换机搭建了实验平台,通过与交换机进行架构登录的方法对接口电路的功能进行了测试及验证。从实验结果可以看出,光纤接口电路可以实现FC-0、FC-1的功能以及部分FC-2层的功能,满足FC-AE-1553设备对底层光纤协议的功能要求;利用本方案可以灵活构建网络控制器(NC)、网络终端(NT)或者协议桥模块,这为开发FC-AE-1553协议设备提供了便利条件。