太阳能帆板输出功率短期预测研究

在卫星观测中,经常由于各种原因导致短时间内无法提取目标卫星数据,使控制系统无法继续对其保持高精度跟踪和控制。文章主要研究ARIMA模型在卫星遥测数据短期预测中的应用。使用Matlab软件进行ARIMA模型参数计算,再使用SPSS软件执行数据预测,并进行残差分析,通过实例验证,短时期内的预测数据精度较高。     

鱼雷状小型无人艇路径跟踪控制系统研制

为了提高无人艇在水域作业时的航向跟踪精度,自主设计了一款鱼雷状小型无人艇路径跟踪控制系统。该系统由岸基控制系统和艇载控制系统组成,具有自主巡航和手动控制2种工作模式。岸基控制系统通过数传电台与艇载控制系统进行信息交互,显示传回的状态信息并下达控制指令,在自主航行模式下完成BD09与WGS84的坐标系转换、期望航向角计算和目标点更新;艇载控制系统采用STM32F429作为控制芯片,完成数据采集和运动控制,在自主巡航模式下提供位置和航向数据,通过路径跟踪控制器输出的舵机PWM信号调整航向。实验表明设计的路径跟踪控制系统运行稳定,精度较高。     

基于STM32的雷达信号跟踪控制系统设计

雷达信号跟踪控制系统是航空测控系统的重要组成部分,主要作用是对航空器进行探测定位跟踪;为了保证航空器运行过程中,天线能够实时地对准行航空器,保证通讯的稳定性和实时性,设计了一种基于STM32的雷达信号跟踪控制系统;雷达信号跟踪控制系统采用了STM32F407IG控制芯片作为信号跟踪控制系统的处理器;通过处理来自四相调制接收机的方位差电压ΔA信号和俯仰差电压ΔE信号,决定需要的控制动作;为了保证方位差电压ΔA信号和俯仰差电压ΔE信号的可靠性,设计实现了信号的硬件校正以及软件滤波;使用PWM脉冲功能控制步进电机转动,利用驱动器实现电机运动精度和速度的可控;采用高精度高速率的模数转换器提高差电压信号数字化的可靠性和实时性;采用旋转变压器实时反馈运动位置,形成闭环控制,保证运动的可靠性;通过软硬件的反复调试和测试,接收机输出的方位差电压ΔA和俯仰差电压ΔE电平保持在比较低的范围内,并且通讯长时间正常稳定,证明了雷达信号跟踪控制系统实现了对航空器的跟踪控制功能。     

一种高精度控制的四旋翼飞行器控制系统

针对当前四旋翼飞行器控制系统存在的信号采集不同步、控制精度低等问题,设计了一种基于FPGA和STM32双处理器的控制系统,利用FPGA同步采集传感器数据,实时融合数据和解算姿态,并通过FPGA产生高精度的PWM信号。为了弥补FPGA在计算上的不足,采用STM32作为辅助运算单元。实验结果表明,采用FPGA和STM32双处理器能够很好地解决计算中传感器数据更新时间不同步的问题,缩短采集和处理周期,并产生高精度的PWM控制信号,有效地提高控制精度。     

空间光通信中轨道短时预报

瞄准、捕获和跟踪(PAT)技术是星间光通信的关键技术之一,高精度卫星轨道短时预报能有效实现PAT.首先在EGM96地球引力场模型下建立了卫星状态动力方程和预报方程,然后改进基于数值算法的扩展卡尔曼滤波算法对卫星轨道短时预报,最后以champ卫星星载GPS实时定轨数据为卡尔曼滤波器观测数据进行仿真实验:预报卫星位置误差约亚米级,速度误差约0.05m/s;卫星位置和速度的均方差估计趋于稳定,在一定程度上能很好地克服离散误差和模型误差对轨道估计精度的影响.PAT瞄准精度约1.6 μrad.预报轨道精度能满足空间光通信PAT技术要求.     

三相直流电机伺服系统设计

为实现对高精度实时目标的跟踪,设计了直流电机伺服系统。该伺服系统以STM32F103嵌入式微处理器为控制核心,以带有霍尔换向传感器的三相直流无刷电机作为伺服电机,并采用增量型积分分离式PID控制与模糊控制相结合的模糊PID控制策略。模拟对空跟踪试验测试表明,该系统具有较高的动态跟踪精度和较快的响应速度,平稳性好,实现了高精度实时跟踪,达到了设计的预期目的。     

卫星信号捕获跟踪仿真与卫星授时的实现

卫星授时,就是指通过卫星发射或转发高精度标准时间信号的时间同步技术。文中首先分析了卫星定位和授时的原理。因为授时需要对卫星信号捕获跟踪,但由于实际的卫星不受我们控制,所以用Matlab程序通过合适的算法和参数产生仿真卫星信号,并对仿真卫星信号进行捕获跟踪处理。最后,实验中采用TD3020T模块等软硬件搭建基于北斗二代卫星的授时系统,授时系统捕获跟踪到了实际卫星报文信息,并用编写好的Matlab程序对报文信息分析处理得到纳秒级精度的标准时间信号,实现了基于北斗二代卫星的纳秒级精度授时系统。     

嵌入式双CPU结构高速喷绘机控制系统设计

为了提高大型喷绘机的打印速度和打印精度,设计了双CPU结构的嵌入式喷绘机控制系统。控制系统采用韩国ADC公司的Jupiter32位嵌入式微控制器作为嵌入式控制单元,形成双CPU结构,其中,一个CPU专门用于100Mb／s以太网传输打印数据,另一个CPU通过高速DMA控制器将数据高速送往喷头,实现高速打印,由缓存器FIFO实现两个CPU系统之间的数据交换。控制系统软件是在μClinux操作系统环境下开发完成的。控制系统在喷绘机使用360DPI高精度喷头时满足了大数据量快速传输,实现了喷绘机的高速高精度打印     

基于.NET Remoting的射线跟踪并行计算模型

针对射线跟踪算法计算量大、耗时长的特点,在镜像法的基础上,利用.NET Remoting应用程序架构,设计了分布式射线跟踪并行计算模型。模型以二次虚拟源每个节点的子树为单位划分任务,通过管理程序调用并启动远程计算对象,根据计算节点的完成情况动态地分配任务。仿真结果表明:在保证场强预测精度的前提下,该模型大大减少了计算机运行时间,适用于城市蜂窝环境中电磁波场强的预测。     

土壤重金属Cu含量遥感反演的波段选择与最佳光谱分辨率研究

高光谱数据以其高光谱分辨率和多而连续的光谱波段为预测土壤重金属污染提供了有力工具,但波段选择方法与光谱分辨率的影响不容忽视。利用实验室测定的181个土壤光谱样本数据,利用逐步回归法进行土壤Cu含量反演的波段选择,进而利用偏最小二乘方回归PLSR方法建模,分析了波段数对Cu含量反演的影响;此外,采用高斯响应函数重采样方法,探讨了光谱分辨率降低对反演精度的影响。实验表明,预测重金属元素Cu含量的最佳波段数为10个,模型可决系数R2=0.7523,拟合均方根误差RMSE=0.4699;预测Cu含量的最佳光谱采样间隔为32 nm,R2=0.7028,RMSE=0.5147。该结果可能为将来设计低廉实用的高光谱卫星传感器提供指标论证,为模拟卫星传感器波段预测土壤重金属含量提供理论依据。     

基于卫星影像技术的海岸线水域变化高精度检测系统设计

针对目前研究的海岸线水域变化检测系统在检测过程中,存在系统检测精度较低,检测稳定性较差,检测时间较长的问题,设计了基于卫星影像技术的海岸线水域变化高精度检测系统。采用STM32C8T6为主控芯片的主控器,进行高效的数据处理和网关通讯,以多光谱传感器为核心检测设备,通过采集光学数据,生成海岸线水域图像。利用XL1509-5.0芯片为核心的外接电源,供给系统电源设备,以OUTPUT作为电源开关的输出引脚,便于主控器对电源进行控制,完成系统硬件设计。采用卫星影像技术,对采集图形进行滤波处理、降噪处理以及图像二值化计算,嵌入Linux操作系统和MySQL数据库,高精度检测采集图像,完成系统软件设计,实现海岸线水域变化高精度检测。实验结果表明,设计的基于卫星影像技术的海岸线水域变化高精度检测系统的检测稳定性较好,能够有效实现海岸线水域变化高精度检测,缩短海岸线水域变化检测时间。     

基于扩张状态观测器的卫星通信跟踪控制系统设计

当前卫星通信跟踪控制系统对精准度的控制仅能维持在微弧度量级,跟踪控制精度难以达到用户要求,为了解决上述问题,基于扩张状态观测器设计一种新的卫星通信跟踪控制系统。系统硬件主要设计了控制模块、传感器模块、电源模块与电机驱动模块,控制模块的核心芯片选用SXD320F2784型号,提高处理频率,电源芯片为TDG3320芯片,能够保证固定电压转换为可调电压,传感器模块通过AHRS轴向传感器、GPS、信标机组成,确保传感能力,利用L845N芯片设计电机驱动模块,增强额定电压。引入扩张状态观测器,通过系统初始化、天线经纬度计算、误差比较、卫星通信信号跟踪控制、驱动直流电机实现软件流程。实验结果表明,所设计卫星通信跟踪控制系统能够将跟踪精度从原来的微弧度量级提高到纳弧度量级,有效提升跟踪准确率,增强系统的干扰抑制能力,确保控制输入峰值达到与其要求。     

基于双轴加速度传感器的新型角度测量系统设计

精确的角度测量在控制领域有着极其重要的意义,它决定了整个控制系统的性能和精度。本文介绍一种以STM32F107为数据处理核心,利用高精度加速度传感器ADXL202作为测角传感器,同时配备液晶屏的新型倾斜角度测量仪。     

高精度星载点目标轨迹跟踪系统设计

一种高精度星载点目标轨迹跟踪系统,利用拟合点目标轨迹曲线的方法将点目标位置数据简化成多项式系数的数据包,由地面测控系统发送至星上遥感器指向控制单元。指向控制单元与时间管理单元解析数据包中时间参数与系数参数,控制指向镜机构进行运动,对点目标轨迹进行自主跟踪。此方法提高了跟踪系统的跟踪精度,减轻了目标跟踪时总线通信压力。经过试验验证,系统的跟踪精度远优于传统的目标跟踪方法,可进行推广使用。     

感知传感器的高精度高分辨率采集系统设计

随着小型化、高精度、低功耗、智能化感知传感器的快速发展,传统采集系统已无法满足高精度要求.设计一套能够测量感知传感器输出微弱电信号的高精度高分辨率采集系统,该系统选用了CodexM4系列处理器STM32F411与分辨率为24位的串行模数转换芯片AD7714,提出了一种基于改进型滑动平均滤波算法的滤波方案.详细介绍了该系统的软硬件设计方案,最后利用模拟感知传感器进行了原理样机的静态精度测试,测试结果表明,基于感知传感器的高精度高分辨率采集系统能够满足高精度、实时性好、稳定可靠的设计要求.     

基于STM32的无线光照传感器节点的设计

无线传感器网络是当前信息领域中研究的热点之一,适用于对环境中的参数进行采集、处理和发送。文章介绍了一种基于STM32F103RBT6的无线光照传感器节点的设计与实现方法,该方法利用光照传感器作为环境数据采集单元,并使用无线射频模块UZ2400将数据发送至网关,再由网关将数据送至上位机达到实时监控的目的。文章除提出了光照传感器节点的硬件设计并描述了系统的软件架构及实现方法外,其节点具有较高的实用性和可靠性,能实时准确地采集环境中的光照强度值,因而在未来的智能家居系统中具有良好的应用前景。     

一种可输出A、B、Z三相脉冲信号的旋转变压器解码装置

旋转变压器作为一种精密角度传感器,可应用在环境恶劣的军工及高端工业领域,目前旋转变压器测角系统未能输出与光栅编码器兼容的ABZ三相脉冲接口信号,这限制了其应用。本文提出一种新型解码装置,以AD2S1210芯片构建传感处理单元与旋转变压器匹配后实现激励及模数信号的转换,随后再通过基于stm32微处理器的主控单元对模数转换后的数字信号进行融合处理成角度值,最后再经由基于逻辑门电路以及AM26LS31芯片构成的脉冲转换单元将角度值转换为可与光栅编码器兼容的ABZ三相脉冲接口信号,从而大幅提升旋转变压器测角系统的市场竞争力。     

基于STM32嵌入式系统的无人物流车运输控制系统设计

摘要：传统的运输控制系统在控制无人物流车时,控制精度较大。为解决上述问题,利用STM32嵌入式系统设计了一种新的无人物流车运输控制系统,使用STM32F103VE作为核心处理器,在传感器模块中同时加入了多个传感器,并使用了MM440变频器负责变频操作,同时设计了电阻反馈模块电路、驱动模块电路、以太网通信模块电路,利用Visual C++软件实现无人物流车位置控制功能、无人物流车行驶方向保持程序、无人物流车跟踪功能。与传统控制系统进行实验对比,结果表明,基于STM32嵌入式系统的无人物流车运输控制系统控制精度明显高于传统系统。     

太阳总辐射计的设计

在对太阳总辐射计的研发中,怎样解决高精度的数据采集,且保证能够方便地观测并记录是相当重要的问题.设计了一种由太阳总辐射传感器、ADS1248高精度模数转换器和STM32F103ZET6组成的太阳总辐射计.该新型太阳总辐射计的太阳总辐射传感器模块是由铂电阻构成,在太阳的总辐射下使得阻值发生变化,24位高精度的ADS1248对其进行AD采样,数据处理得到精度较高的太阳总辐射值,并通过蓝牙传输太阳总辐射值,可以方便地观测太阳总辐射值.     

基于MPU6050和步进电机的高精度转动控制方法

本文设计了一种以STM32F407ZGT6为控制核心的高精度转动控制系统,该系统采用MPU6050姿态传感器作为信号采集元件,通过数字运动处理器(DMP)对原始数据进行四元数解算得到准确、可靠的姿态信息,并以两相混合式步进电机作为执行元件,结合增量式闭环控制算法,实现高精度的转动控制。通过搭建转动控制系统的实验平台,验证了该控制方法的可行性。该方法对其他需要姿态检测和旋转控制的嵌入式系统提供了一定的参考价值。