用于PHM的数据采集处理系统设计

本设计应用于故障预测与健康管理(PHM)体系,负责采集传感器数据,并按照传感器种类对数据进行相应的数字信号处理,提取出上层系统感兴趣的信息.传感数据采集处理系统以DSP为主处理器,负责数字信号处理,以FPGA为辅助处理器,控制AD芯片进行采集,采用CPCI接口与上层系统通信.该系统实现了多通道高速采集、高性能DSP与F...     

军用飞机PHM技术进展分析及问题研究

在研究故障预测与健康管理(PHM)技术体系构建、数据采集与运用、系统状态监测与故障预测、验证评估等发展现状的基础上,结合新阶段装备PHM工程应用现状,从装备测试性设计与验证、多源故障信息交互与管理、寿命预测与维修支持、验证评估及标准制定等方面分析军用飞机PHM技术面临的瓶颈问题,并指出应重点开展包括测试性试验技术、智能信息处理与融合技术、航空装备与信息标准化管理技术、数据挖掘与平台构建技术等方面的研究,最后对我国PHM技术的发展给出思考与建议。     

DSP+FPGA的双核串行通信系统设计与实现

针对小型化数字信号处理器(DSP)+现场可编程逻辑门阵列(FPGA)数据采集及处理装置中DSP与FPGA之间的通信,为实现两者在硬件连接的简便性和软件通信的灵活性,提出了一种基于扩展的串行外设接口(SPI)构建DSP与FPGA之间的数据交互通道设计方案,并在此基础上设计且实现了DSP+FPGA的双核串行通信系统。该通信系统使从机FPGA能够主动开启SPI通信;并使SPI通信具有单独发送或传输数据的能力,提高了SPI通信的灵活性;同时具有硬件连接简便的特点,降低了设计电路板布局走线的难度。满足了在保证高速灵活通信的前提下缩小电路板面积的设计需求。并通过实验证明了该系统运行性能稳定,且通信速率可达到10.714 Mbps。     

并联DC/DC系统中高速无线通信接收装置的设计

为了解决并联DC/DC控制系统中信息高频、单次传输量小的问题,就目前基带处理平台功能单一、灵活性差、运算效率低等问题,提出了一种改进型基带处理方案。该方案以FPGA+DSP为处理架构,依托高性能器件和高速接口搭建了基带处理平台。分别从基带处理和射频前端两个方面对无线通信系统接收装置进行硬件设计,重点研究基带处理DSP与FPGA的接口设计和零中频架构射频前端,通过FPGA对本地振荡器、A/D进行动态配置,采用基于BPSK的软件无线电平台,通过编写程序进行测试,结果验证了该方案满足科研要求,且具有一定的通用性和灵活性。     

牵引系统支撑电容PHM技术研究

支撑电容作为轨道车辆牵引系统的核心部件之一,支撑电容发生故障将严重影响着列车安全稳定运行,因此研究支撑电容故障预测及健康管理(PHM)技术,实现支撑电容健康状态在线预测具有十分重要的意义.首先对支撑电容结构设计、工作特性及老化机理进行了深入的研究,将容值和ESR值退化率作为支撑电容失效判据,然后提出了基于数理统计+多项...     

中国电子学会电子测量与仪器分会预测与健康管理（PHM）技术高峰论坛在北京召开

PHM（PrognosticsandHealthManagement,预测与健康管理）,IVHM（IntegratedVehicleHealthMan—agement,综合运载器健康管理）系统由智能检测、系统级评估、控制和管理功能所构成,目的是为复杂系统／设备／装备（飞机,航天器）的操作员及任务执行者提供信息和辅助决策,降低生命周期风险,避免不可预料的危险事故。PHM／IVHM系统负责收集、处理和综合整个对象系统（系统、子系统、部件、传感器和地面保障系统）的健康信息,并作出决策,确保装备的可靠运行。     

基于FPGA的模块化通用型电力电子控制平台

基于电力电子装置模块化与集成化思想,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的模块化电力电子分布式控制平台。该平台采用主从结构,充分利用FPGA并行处理能力,实现主从控制器间高速数据交互、同步及从控制器数量扩展,易于通用性设计。主控制器同时提供与数字信号处理器(DSP)等处理芯片的通讯接口,可构成完整电力电子控制系统,实现复杂算法与逻辑控制功能。实验证明了该控制平台的设计合理性与有效性。     

重载列车PHM 关键技术研究综述∗

重载列车部件传统计划修方式较低效,有必要开发更高效的运维技术.故障预测与健康管理(PHM) 系统 能够通过智能化感知技术收集车辆运行数据,转化为电信号和数字信号;运用信息传输与通信技术,实现车对车、车 对地、列车内部的数据传输;通过数据处理,实现故障预警和寿命评估,提供状态修方案,降低维护成本.梳理了 PHM 关键技术在重载列车的应用现状,为后续的故障预测与健康管理系统研究提供参考.     

电压源换流器闭环控制的实时联合仿真

为解决电压源换流器闭环控制实时仿真中计算效率和仿真精度难以兼顾、计算量大的问题,提出了基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、个人计算机(PC)架构的电力电子实时联合仿真方案。该方案为电力电子系统提供了一个多速率仿真平台。在该平台上,采用连续–离散模型分离法分割电压源换流器模型以及提取参数,采用开关函数法与状态空间法设计浮点型解算器,运用系统快速成型法快速建立仿真系统模型。对三相两电平逆变器闭环控制系统算例进行实时多速率仿真测试,FPGA以500 ns的仿真步长实现逆变器的高速解算,DSP以2μs的步长实现控制部分的低速仿真。结果表明:实时联合仿真比多速率离线仿真提速233倍,比单速率离线仿真提速991倍,且范式误差仅为1%,显著提高了仿真准确度与计算效率;且系统快速成型法采用自动代码生成技术,明显缩短了开发周期。     

基于PHM的伺服机构健康管理研究

PHM(故障预测与健康管理)技术对于推动装备视情维修能力的实现具有重大意义。本文在介绍PHM内涵及功能的基础上,立足伺服机构特点,设计了伺服机构PHM分层体系结构,构建了伺服机构PH M系统模型。重点分析其所需要的关键技术,提出局部模型辅助基于数据知识的思想。最后就开展伺服机构健康管理研究的意义进行了论述。     

预测与健康管理(PHM)专题研讨会征文通知

PHM（Prognostics and Health Management,预测与健康管理）,IVHM（Integrated Vehicle Health Management,综合运载器健康管理）系统由智能检测、系统级评估、控制和管理功能所构成,目的是为复杂系统/设备/装备的操作员及任务执行者提供信息和辅助决策,降低生命周期风险,避免一些不可预料的危险事故。PHM/IVHM系统负责收集、处理和综合关于整个对象系统的健康信息,     

基于DSP和FPGA的开放式伺服平台设计

介绍采用DSP(TMS320LF2407A) FPGA(EPF10K10ATC144-3)结构的开放式伺服平台的设计,平台充分利用DSP的高速运算能力和FPGA的在系统可编程能力.平台拥有丰富的接口可以满足多种应用和研究.基于该平台的永磁同步伺服系统实验结果,验证了设计的正确.     

基于DSP+FPGA的飞机轮速测量系统设计

飞机机轮速度信号在飞机刹车过程中至关重要,轮速采集的精确性、实时性、可靠性是飞机精准刹车控制的关键因素。系统硬件以DSP+FPGA芯片为核心,通过配置采集参数可实现计周法和计数法两种不同原理的频率采集。FPGA实时采集、更新飞机轮速信号,DSP进行算法处理,并实时监控FPGA的运行状态,一旦发生故障即复位FPGA。在满足系统实时、可靠的同时,提高了整个测量系统的安全性。通过软件优化和反复验证,调试结果表明该系统运行可靠,可以精准的测量飞机轮速。     

基于DSP+FPGA的飞机轮速测量系统设计

飞机机轮速度信号在飞机刹车过程中至关重要,轮速采集的精确性、实时性、可靠性是飞机精准刹车控制的关键因素。系统硬件以DSP+FPGA芯片为核心,通过配置采集参数可实现计周法和计数法两种不同原理的频率采集。FPGA实时采集、更新飞机轮速信号,DSP进行算法处理,并实时监控FPGA的运行状态,一旦发生故障即复位FPGA。在满足系统实时、可靠的同时,提高了整个测量系统的安全性。通过软件优化和反复验证,调试结果表明该系统运行可靠,可以精准的测量飞机轮速。     

一种用于电力装置的多CPU硬件平台

提出一种多CPU单片机-数字信号处理DSP(Digital Signal Processing)硬件系统，叙述了其模块的划分，以l片TMS320C32 DSP和2片MC68332单片机分别管理核心测量模块，动作逻辑模块和辅助功能模块。介绍了各模块的硬件组成、工作原理、功能及模块间怎样实现数据交换。该平台已经用于开发的电力装置中，运行情况良好。     

基于现场可编程门阵列永磁同步电机模型的硬件在环实时仿真测试技术

为实现电机控制器的性能测试、设计验证及优化,提出基于现场可编程门阵列(FPGA)永磁同步电机(PMSM)驱动系统模型的硬件在环(HIL)实时仿真测试技术。在FPGA中建立起PMSM及逆变器的实时仿真模型,将其连接真实的数字信号处理器(DSP),实现HIL的半实物实时仿真测试。实时仿真模型在FPGA板卡上以50MHz速度运行,累计延迟(响应时间)4.14μs。将HIL平台(真实控制器和FPGA实时仿真模型)与全实物的通用平台(真实控制器、逆变器和PMSM)进行了试验比较,稳态电流幅值相差1.45%,验证了HIL平台的有效性和准确性。     

面向电力变压器PHM的数字孪生技术

电力变压器故障预测和健康管理（prognostics and health management, PHM）对于实现其从传统定期维修转向视情维修和预测维修进而保障设备的健康运行具有重要意义。长期以来变压器PHM技术一直停留在理论研究阶段,缺乏有效的技术体系和平台对各阶段研究成果进行集成和性能提升。数字孪生（digital twin, DT）技术加强了对变压器多物理部件运行参数的监测和集成,通过在虚拟空间多物理多尺度建模实现对变压器综合故障分析,是变压器PHM演变的重要方向。鉴于此,对面向电力变压器PHM的DT技术进行了研究,阐述了变压器PHM内涵,归纳了面向变压器PHM的DT技术框架、关键技术、面临的挑战及未来发展趋势等,分析了DT与支撑其的数据、模型、计算等之间的关系,旨在为变压器运维领域数字孪生技术研究人员提供参考。     

采用DSP和FPGA多电机速度伺服驱动控制平台

针对多电机速度伺服系统的需求,以及现有驱动控制器的不足,设计一种基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)的驱动控制平台.采用浮点DSP作为主控制器,完成控制算法计算、接收控制指令、处理电机速度同步等功能;采用低成本FPGA作为从控制器,实现双口RAM、PWM发生、A/D采样控制和速度检测等功能.采用自...     

一种适用于单相级联H桥型变换器的通用型多电平空间矢量PWM算法

针对单相级联H桥型变换器,对其工作原理进行详细分析,提出一种适用于单相级联H桥型变换器的通用型多电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。该算法将单相多电平SVPWM简化为单相两电平SVPWM,不仅能够降低计算复杂度、具备优良的谐波特性,同时具备良好的扩展性。根据该算法,在单片现场可编程门阵列(FPGA)上实现单相七电平、九电平和十一电平SVPWM。基于DSP+FPGA与RT-LAB半实物实验平台实验结果验证了该算法的正确性与可行性。     

基于PHM的伺服机构健康管理研究

PHM（故障预测与健康管理）技术对于推动装备视情维修能力的实现具有重大意义。本文在介绍PHM内涵及功能的基础上,立足伺服机构特点,设计了伺服机构PHM分层体系结构,构建了伺服机构PHM系统模型。重点分析其所需要的关键技术,提出局部模型辅助基于数据知识的思想。最后就开展伺服机构健康管理研究的意义进行了论述。