FPGA在小卫星姿态控制系统中的应用

为了提高卫星姿态控制的运行速度,减轻星栽计算机的负担,提出了一种基于FPGA实现卫星姿态控制器的硬件算法.在Matlab/Simulink环境下建立卫星的运动学和动力学方程,给出了经典PID的模拟控制算法.在此基础上推导了数字PID控制算法,并采用状态机的设计方法实现该控制器的设计,应用VHDL硬件语言进行编程.最后,通过调用Matlab的Serial串口对象,将模拟的卫星动力学姿态与FPGA开发板交换控制信息.基于FPGA的PID控制器对整个系统进行控制,最后的仿真结果证明了该方案的可行性和准确性.     

基于临界比例度法整定PID控制器参数的仿真研究

PID控制器参数的整定是PID控制系统设计的核心。为了整定PID控制器参数,基于Matlab/Simulink仿真环境,采用临界比例度法整定PID控制器参数,通过仿真实例很好地实现了对PID控制器参数的整定。该仿真具有直接观察系统性能变化,快速、准确选择合适PID参数,充分体现了Matlab/Simulink直观、方便的特点。     

一种模糊-PI双模控制系统的仿真与设计

为了提高系统的控制性能,综合了模糊控制和PID控制的优点,提出一种基于模糊-PI双模控制器设计方法。典型的二维模糊控制器因缺少积分环节,难以消除稳态误差,控制的精度常常不能满足系统要求;而PI控制器具有良好的消除稳态误差的作用,所以将其与模糊控制器结合构成复合控制器。通过Matlab/Simulink仿真,结果表明,与经典的PID控制方式相比较,该控制方式在快速性、稳态性及准确性方面都有较大提高。     

嵌入式PID温控调节系统的设计

针对无影照明系统中色温控制的难题,设计了一种基于ARM微处理器的嵌入式温度调节器,整个智能温度控制器由微控制器、数字显示模块、温度传感器、PWM加热模块、时钟电路等多个部件组成,设计了其中的PID调节电路、串口通信电路、微控制器外围通信接口、PWM加热控制电路以及软件模块,并搭建起整个软硬件系统。最后进行了实验和验证,结果表明,该嵌入式PID温度控制器能够满足设计要求,具有良好的调节精度,并保持恒温控制特性,可以投入实际应用。     

数字PID控制算法在信号发生器功率控制中的研究

重点研究数字PID控制算法用于信号发生器的功率控制,利用PID先进的控制算法,提高信号发生器输出功率的稳定性和可靠性.在深入分析了增量式数字PID算法流程的基础上,给出了信号发生器功率控制框图模型,利用Matlab从理论上进行了可行性仿真,并从实际硬件电路验证了增量式PID控制算法在跟踪和稳定信号发生器输出功率的过程是一种闭环式的控制过程,实现简单,控制效果良好而且不易振荡.     

基于半导体激光器的Tornambe控制算法研究

为了给热电偶时间常数测试中提供更加准确的阶跃温升信号,优化控制效果,提高热电偶时间常数测量的准确性,采用Tornambe控制器来反馈控制半导体激光器的输出功率,在MATLAB下的Simulink模块中实现整个系统的搭建,并对系统进行同一输入信号下的仿真研究,通过实验来比较2阶Tornambe控制器与比例-积分-微分(PID)控制在系统运行过程中的控制效果。结果表明,采用PID控制器测得CO1-K型热电偶的时间常数为456.2ms,而采用Tornambe控制器测得的热电偶时间常数为284.6ms。2阶Tornambe控制器能够有效缩短热电偶达到平衡温度的时间,且在控制器结构参量整定上也更加简便,具有较强的实用价值。     

Hardware/compiler codevelopment for an embedded media processor

Embedded and portable systems running multimedia applications create a new challenge for hardware architects. A microprocessor for such applications needs to be easy to program like a general-purpose processor and have the performance and power efficiency of a digital signal processor. This paper presents the codevelopment of the instruction set, the hardware, and the compiler for the Vector IRAM media processor. A vector architecture is used to exploit the data parallelism of multimedia programs, which allows the use of highly modular hardware and enables implementations that combine high performance, low power consumption, and reduced design complexity. It also leads to a compiler model that is efficient both in terms of performance and executable code size. The memory system for the vector processor is implemented using embedded DRAM technology, which provides high bandwidth in an integrated, cost-effective manner. The hardware and the compiler for this architecture make complementary contributions to the efficiency of the overall system. This paper explores the interactions and tradeoffs between them, as well as the enhancements to a vector architecture necessary for multimedia processing. We also describe how the architecture, design, and compiler features come together in a prototype system-on-a-chip, able to execute 3.2 billion operations per second per watt     

开放平台下调速系统模糊控制的教学实践

本文介绍了基于开放式计算机控制直流调速系统教学实验平台,指导学生在传统PID调节器中加入模糊控制策略的教学实践.笔者分析了Matlab/SimuIink软件环境下参数在线自整定模糊PID控制器的设计过程,并对比分析了不同控制策略实验结果.开发的实验装置新功能可以有效提升实验教学水平.     

基于倒立摆的PID控制算法的研究

建立了直线一级倒立摆的数学模型,设计出倒立摆系统的PID控制器,并使用“稳定边界法”快速整定了PID算法的控制参数,最后通过Matlab／Simulink进行了仿真实验。结果指出PID算法能够有效控制倒立摆的摆杆角度。     

模糊自整定PID控制器的FPGA实现

提出了一种基于VHDL描述、FPGA实现的模糊自整定PID设计。首先对模糊增量式数字PID的算法进行了介绍和数学推导,然后使用自顶向下的设计方法完成了控制器的VHDL分层设计,最后,在一个具体的FPGA芯片上实现了该控制器。由于采用了离线计算、在线查表的模糊自整定参数技术和增量式PID算法,本设计既降低了FPGA的资源耗费,又改善了传统PID控制器的控制性能。     

Dual-Mode Multiple-Band Digital Controller for High-Frequency DC–DC Converter

An integrated digital controller design for dc-dc converter is proposed in this paper. The proposal presents a multiple- band dual-stage (MBDS) delay line A/D converter (ADC) for wide dynamic range of operation with reduced ripple, chip area, and power consumption. This proposal also introduces a novel folding logic for digital error calculation and dual-mode error control PID for improving transient response. A complete closed-loop experimental prototype is demonstrated on a field-programmable-gate- array-based setup. The feasibility and functionality of the proposed digital controller is verified with a closed-loop synchronous buck converter prototype that switches at 1 MHz and regulates over a wide output voltage range of 1.6-3.3 V. The proposed MBDS delay line ADC is fabricated with discrete logic gates and flip-flops. The integrated digital controller is also implemented using standard cell-based design methodology in 0.5-mum CMOS technology. The design reduces 33 % on-chip area compared to an equivalent of 64 tap delay line ADC. The complete digital controller chip takes less than 0.7 mm² of silicon area and consumes an average current of 92 muA at 1-MHz switching frequency. The voltage-mode digital loop achieves tracking time of less than 10 mus for 1-V step change of the reference voltage and settling time of 20 mus. Post layout simulation and experimental results are demonstrated.     

模糊PID控制系统的设计与研究

为了解决工程中二阶系统的控制问题,在此对PID控制与模糊控制的原理进行了研究,并将二者的优势相互结合,设计了一种具有参数自整定功能的模糊PID控制系统。对PID参数初值的确定,隶属度函数的选取,模糊控制规则表的设计做了较为深入的研究。并利用Matlab/Simulink软件对控制系统进行了仿真研究。对阶跃输入下PID控制系统与该文设计的模糊PID控制系统的响应情况做出了定量的比较。结果表明对于二阶延迟系统,模糊PID控制器的超调量与调节时间均小于传统的PID控制,能显著提高控制效果。     

基于DSP的数字PID控制器设计

基于数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407和外接D/A转换芯片,实现数字PID控制器,采用的PID控制算法是增量式PID控制算法,包括其硬件结构和软件设计。对PID控制算法及如何用DSP来实现数字PID控制器做了重点介绍,DSP的高速运算能力从硬件上保证了PID控制策略的实时性,对控制性能要求较高的场合,具有广阔的应用前景。     

基于NiosⅡ的多功能数码相框设计

采用基于NiosⅡ软核处理器的SOPC技术实现了多功能数码相框的设计,充分利用了NiosⅡ软核的特性,在SOPC Builder中搭建系统硬件模块,通过SOPC Builder将各个功能模块集成到一个系统中,并且结合嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ来完成调度各功能模块的任务。实验证明,SOPC技术应用使系统集成度大大提高,功耗大幅下降,稳定性也有一定提升,并且成本不高,具有广泛的应用前景。     

基于模糊自适应PID控制的速度调节器设计与仿真

针对异步电动机非线性的特点,考虑到传统PID控制难以对其进行有效的控制的问题。文中设计了一种模糊自适应PID控制器,并将这种控制器应用到系统的转速调节的环节中。利用Matlab的Simulink工具搭建了模糊自适应PID控制的异步电机的仿真模型。仿真实验结果证明了设计的优越性,模糊自适应PID控制下的系统超调变小,反应速度变快,与原先的PID控制方式相比提高了系统的稳定性、动态响应性能以及鲁棒性能。     

智能给水控制器设计

设计出一种基于C8051F410单片机的多功能智能给水控制器,并详细介绍了系统的软硬件设计。该控制器的硬件由数据采集、人机接口、电机控制和电源等模块组成,利用单片机的ADC模块采集管道压力,同时疆制ADC模块的输出,以改变泵的运转速率,从而维持水压的动态稳定。其中,恒压控制算法采用先进的数字PID控制理论,有机地融合了变频调速技术和单片机技术。该系统能够满足一个小区或一栋高楼居民对供水的需求,且具有高性能、高可靠性、低成本、低能耗等特点。     

柴油发电机组转速控制半物理仿真

通过Simulink建立MTU396柴油发电机组的仿真模型,然后采用Matlab实时工作间(RTW)将Simulink仿真模型转化成可移植的嵌入式C 代码,最后在Visual C 集成开发环境下开发柴油机发电机组转速控制半物理仿真系统。该方法充分利用Simulink丰富、便捷的建模环境同时发挥了VC强大的硬件控制功能和人机界面设计灵活的优点。详细介绍利用该方法开发半物理仿真系统的具体步骤和实现方法。     

宽带数字信道化EDA设计

数字信道化接收机具有高截获概率和处理灵活的特点,设备体积小巧,是未来通信对抗接收机的发展趋势之一。基于低通滤波器组的数字信道化实现方法,构建了优化的数字信道化实现方法。使用Matlab仿真工具箱Simulink及Xilinx集成设计工具System Generator实现了对信道化接收机从系统到底层硬件设计的全流程仿真设计,对工程的系统设计具有一定的指导意义。     

基于模糊自适应PID算法的寻北仪转位控制

转位控制方案设计是寻北仪系统设计中一个极其重要的环节,转位机构的转位精度必须满足陀螺寻北的精度要求.该文结合传统PID控制和模糊控制的优点,在以现场可编程门阵列(FPGA)为核心的硬件系统中设计了基于模糊自适应PID算法的寻北仪转位控制器,充分发挥了两者的优势,并在Matlab/Simulik中建立了该系统模型,为模糊规则和PID初始参数的选取提供了依据.实验结果表明,该转位系统的转位精度可以满足寻北仪寻北精度的要求.     

基于无传感器的BLDCM模糊自适应控制

为简化无刷直流电机控制系统的结构,使其具有较快的转矩响应速度,针对传统的PID控制方式在对BLDCM系统控制时,存在精度低、抗干扰能力弱等不足,提出了一种基于无传感器的反电势过零检测的参数自适应模糊PID集成控制方案。将模糊自适应PID控制应用到SLBLDCM控制系统中,建立无刷直流电机的数学模型,利用Matlab中的Fuzzy Toolbox和Simulink完成电机模糊自适应双闭环调速系统的仿真设计。仿真结果表明,控制系统运行平稳,速度跟踪快速准确,具有较高的控制精度和较好的鲁棒性。