基于FPGA的双机热备外设容错系统仿真设计

针对传统的继电保护冗余系统缺乏对敏感外设容错处理、切换速度慢等问题,提出了基于FPGA的双机热备外设容错系统。该系统由FPGA控制器、DSP控制器、双A/D模块、双继电器模块等外设组成,FPGA控制器完成双机外设模块的故障检测、双机实时切换,为DSP控制器提供A/D实时采样数据、继电器信号接口,DSP控制器对采样数据进行计算与分析,产生继电保护信号,FPGA控制器和DSP控制器通过"心跳"信号互相检测。FPGA控制器时序仿真波形表明:双机外设模块可以实现周期故障自检、双机快速切换。     

舰载指挥仪插板故障检修系统的设计

针对某舰载指挥仪插板的维护现状及插板接口信号的特点，介绍了插板故障检修系统的硬件和软件的设计与实现，着重论述了检修系统信号接口适配器电路的设计，对基于Lab Windows／CVI开发平台的测试软件进行了讨论。该系统已在实际应用中取得良好的效果。     

基于FPGA的多路信号智能集成测控系统设计

设计了一种基于FPGA的多路信号智能集成测控系统电路,其系统电路采用模块化设计,包括电源模块、多通道模块、信号隔离模块、ADC模块、FPGA主控模块、通信模块和电平转换模块等。所设计的电路将多路信号检测系统和多路信号控制系统集成在一起,解决了一些需要检测和控制联合应用的案例,且设备操作简单,系统应用广泛,尤其适合于汽车信号控制及检测等情形。通过对该电路进行仿真和实际电路的测试,达到了对多路信号智能检测和控制的目的。     

SoCFPGA在声波测井仪器中的软硬件协同设计

针对新型高温声波测井仪器对内部电路集成度和低功耗的苛刻要求,通过采用 SoC FPGA芯片设计数据采集和处理电路来提高电路集成度,同时采用软硬件协同设计方法,充分发挥软硬件资源优势,在满足速度要求的前提下最大限度降低功耗.设计中首先对SoC FPGA系统的功能模块特性进行了分析,然后对部分模块的资源占用和处理时间进行了平衡优化设计,最后结合器件特点进行了低功耗优化设计.     

长距离输水工程自动监测系统优化设计

为了提高长距离输水工程的自动监测和控制能力,设计长距离输水工程自动监测系统,结合对输水工程的水流、水压以及输水管道的状态进行自动监测和控制,提出一种基于FPGA的自动监测系统设计方法。系统主要由输水管道的工况检测模块、AD模块、信息集成处理模块、监测过程控制模块和人机交互模块组成,采用可编程逻辑处理芯片进行长距离输水工程的自动监测系统的处理器设计。设计长距离输水工程监测的自动控制算法,采用程序加载过程控制方法进行监测系统的指令设计,在DSP和FPGA集成处理环境中实现长距离输水工程自动监测系统的硬件开发设计。系统测试结果表明,采用该方法进行长距离输水工程监测的自动性能较好,监测数值与实际值拟合度高于传统方法,误报率低,系统稳定可靠。     

基于CPCI总线的航天器通信信号设备故障检测系统设计

针对当前航天器通信信号设备故障检测系统受到噪声影响,导致系统通信设备故障信号检测精准度低,检测时间长的问题,设计基于CPCI总线的航天器通信信号设备故障检测系统;CPCI故障模拟模块利用RS232串行线控制注入机,采用故障注入器执行故障注入CPCI总线,接收控制系统参数和指令,使用时钟分配芯片传输时钟信号,通过CPCI检测板卡模块,配合FPGA实现接口控制,完成系统硬件结构设计,利用任务间相互依赖关系,实现任务间相互检测,通过终端网工作站定期发送多路通信网相关信息,返回无疵点检测结果,采用二次相关算法,提取多通道通信故障信号详细信息,准确估算通信信号时延,排除多通道网络噪声影响造成的通信故障,完成系统软件部分设计;实验结果表明,基于CPCI总线的故障检测系统的故障信号检测时间仅为1.8 s,故障信号幅度最大为28 dB,最小为1 dB,与实际变化幅度一致,通信设备故障信号检测精准度较高,能够有效缩短通信设备故障信号检测时间。     

卫星导航系统模拟电路故障注入方法研究

针对卫星导航系统电路故障中的模拟畸变TMB故障的机理进行了理论分析和仿真,着重研究伪码的相关函数和功率谱。基于现场可编程门阵列(FPGA)和调制方式的特性,提出了伪码先振荡后量化的设计方式,重点探讨了其在FPGA上的实现方法,并对关键的IIR滤波器的实现进行了分析。结合自研的卫星导航系统模拟器平台实现故障注入,对故障信号的相关函数和定位结果进行测试。结果表明,在该设计系统中随着振荡频率和衰减系数的增大,对系统的定位影响越小。     

射频锁相环电路工作特性仿真与分析

射频锁相环是一种能够跟踪输入信号相位变化的闭环自动跟踪系统,此类电路具有负反馈闭环特点、系统状态多,工作特性复杂,其故障诊断和定位是无线电设备维修保障中的难点问题。针对上述问题,研究了射频锁相环电路的工作特性与故障定位方法。首先,针对典型射频锁相环电路,推导得到了其数学模型。然后,建立了其电路仿真的模型,仿真分析了环路四种主要工作状态和各模块对环路整体性能的影响。最后,采用开环故障隔离与关键节点信号比对法进行环路故障定位。研究结果为模拟锁相环电路故障诊断提供了理论依据,对实际电路故障诊断具有一定参考价值。     

基于FPGA的电话双绞线故障检测算法研究

为更好满足PC机和MCU的线缆故障检测系统的便携性、即用性和高速传输需求，设计一种便携式电话双绞线故障检测系统。系统以FPGA作为数据处理核心，实现SSTDR中的互相关算法部分。通过分析信号混叠对互相关结果的影响，利用互相关函数的线性性质，从混叠信号背景下提取反射信号，提高故障诊断的准确性。基于FPGA设计信号提取模块，实现对反射信号的提取。设计四单元相乘累加模块的互相关算法核心单元，提升算法效率。实验结果表明，系统的实际表现与符合仿真预期，通过提高信号的采样率将检测误差率降低到1%以下，满足便携式设备的检测需求。     

基于虚拟仪器的导弹自动驾驶仪测试系统设计

针对某型号导弹自动驾驶仪故障检测和诊断难题,在分析自动驾驶仪功能和特性基础上,基于虚拟仪器技术设计开发了自动测试硬件平台;测试系统软件完成敏感元件、指令等激励信号的模拟,对自动驾驶仪输出信号采集、处理和分析,并对测试结果进行判定,最后给出故障定位;通过对自动驾驶仪故障件的测试和验证,自动测试系统工作高效、稳定,为该型号导弹自动驾驶仪的故障测试和诊断提供了高效的方法和手段。     

基于模糊熵的轨道电路分路不良故障自动预警系统设计

为使预警软件能够准确识别轨道电路分路的不良故障行为,设计基于模糊熵的轨道电路分路不良故障自动预警系统。设置电源电路,借助RS485转RS232接口模块,将电源回路与微处理器元件、显示及报警模块相连,完成轨道电路分路不良故障自动预警系统硬件设计。根据熵性质定义条件,求解模糊熵参数,以此为基础,分析故障信号的模糊特征,完成模糊熵算法的预警原理研究。完善编码器-解码器结构模型,根据预警指标取值结果,界定警限区域范围,实现轨道电路分路不良故障预警体系的建立,完成基于模糊熵的轨道电路分路不良故障自动预警系统软件设计。对比实验表明,应用基于模糊熵自动预警系统,可将非故障电压与故障电压之间的差值水平控制在0.05kV之内,在提升系统主机对于轨道电路分路不良故障行为的预警能力方面具有突出应用价值。     

基于SVM及X射线的气体绝缘开关设备故障自动诊断系统设计

在过热故障诊断中,针对传统母线接头过热故障诊断系统诊断准确率较低的问题,设计了一个基于SVM及X射线的气体绝缘开关设备故障自动诊断系统,该系统的硬件通过TMS231F3215DSP核心处理器进行数据处理,由多通道传感器模块、核心处理器模块、网络数据通讯模块、便携式X射线探伤机等部分组成;该系统的软件则是通过SVM的应用构造了网上诊断模块,在核心处理器模块中实现了母线接头过热故障、金属接触件可视化故障等的自动诊断。引入便携式X射线探伤机,对气体绝缘开关设备内部焊缝、缺陷等进行探伤检测。通过硬件系统与软件系统的设计完成了该故障自动诊断系统。为了验证该故障自动诊断系统的有效性,与传统母线接头过热故障诊断系统进行对比,该系统的高温过热故障诊断准确率要比传统系统高出35.1%;中低温过热故障诊断准确率要比传统系统高出22.5%;同时,基于X射线的可视化故障判断在某220kV变电站断路器C相灭弧室故障的判别中也起到了关键性作用。     

基于自适应LS-SVM的雷达T/R组件热管冷却故障诊断系统设计

传统雷达T/R组件热管冷却故障诊断系统受到表面振动信号干扰,存在诊断精度较差的问题,针对该问题,提出了基于自适应LS-SVM的雷达T/R组件热管冷却故障诊断系统设计。根据雷达T/R组件热管冷却工作原理,设计该故障检测系统的结构和功能,其中系统设备是由数字化收发芯片、VXI总线多DSP并行处理模块、控制电路和故障诊断电路构成的,通过数字化收发芯片,产生相应脉冲压缩雷达信号,采用TMS302VC5409型号芯片设计的DSP并行处理模型,对缺少上拉电阻的中断输入口设置多个引脚,将信号由电缆传送至驱动电路中,达到雷达波束控制目的。采用霍尔元件对电路进行诊断,经过故障样本特征提取,引用自适应加权 LS-SVM,确定故障类型,根据诊断流程,完成故障诊断系统设计。通过实验结果可知,该系统最低诊断精度也可达到92%以上,为雷达稳定运行提供支持。     

基于FPGA的时差法超声波流量计的设计

设计了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的时差法超声波流量计。主要介绍了系统的硬件组成和实现方法,概述了软件功能和软件设计流程。系统硬件电路为微控制器＋FPGA结构,微控制器是系统的控制核心。利用FPGA的可编程特性和很高的工作频率以及丰富的内部资源设计了包括高速计数器．在内的数字信号处理模块,提高了系统的可靠性和测量精度,并具有良好的硬件可升级性。     

基于多层前馈神经网络的航天器在线故障检测系统设计

航天器在故障定位过程中易受原始电源信号的干扰,导致识别效果较差,为了解决该问题,提出了基于多层前馈神经网络的航天器在线故障检测系统设计。根据航天器在线故障检测原理及物联网技术设计系统总体架构,并分别对硬件部分及软件部分进行设计。硬件部分结合工业标准?PC组件,设计PXI机箱结构,完成对PXI测量模块的控制,利用MXI-4接口工具实现远程遥控,解决干扰信号对系统定位识别干扰。设计FPGA的EP3C10芯片外围结构,确定电路板主、子适配器管脚连接方式,利用2个高速?AD转换器差分采样,通过?FIFO存储采样结果。通过电子负载板继电器控制模块,控制信号阻断性能。构建基于多层前馈神经网络识别模型,依据确定性逻辑推理规则得出识别门限值,依据阈值设定具体识别流程,判断则判定参数有故障,完成系统设计。实验结果表明,该系统信号阻断效果优异,在距离为2和6 m时达到最大信号幅值0.9,故障模式的检测结果与理想结果一致,能够为航天器稳定运行提供设备支持。     

基于核电管道评估系统的硬件与故障诊断设计

以核电管道评估系统为对象,对其核心部分硬件系统的故障诊断与控制设计进行了研究。利用程控放大、幻象供电、故障诊断等电路设计了硬件调理模块。通过Keil软件对STM32芯片嵌入式软件编程的方式实现了硬件系统的控制与故障诊断功能,并由设计的串口通信协议经RS232与软件系统通讯。通过Labview软件开发了硬件自动化测试平台和故障诊断监测程序,保证硬件系统可靠性的同时提升了测试效率并减少了人力成本。设计的硬件控制与故障诊断模块满足要求,已成功应用在出口国外某核电厂的管道评估系统中,为核电厂安全经济可靠地运行提供了保障。     

一种飞机电路板自动测试系统的研制

针对近年来飞机电路板维修保障难度日益增加的现状,为掌握电路板的修理能力,迫切需要更多的测试手段来满足日趋复杂的电路板测试需求.在对自动测试系统进行阐述的基础上,以PXI、VXI总线仪器为资源核心,设计了一种可提供大量电路板级测试资源的自动测试系统硬件平台,给出该系统的组成图,并基于C语言开发一套自动测试软件,给出软件测试流程框图与功能验证结果,结果表明所研制的测试系统可实现机载电路板的快速开发测试.