幅值高度稳定的400C/S信号发生器

本文叙述一种应用闭环系统实现单相400C/S 信号发生器幅值高稳定度控制的原理、方法及其理论分析。结果表明,在0～5瓦的负载范围内,幅值的稳定度在10~(-4)数量级;频率400C/S,稳定度为 1C/S;输出最大幅度的有效值为32伏,波形良好,装置稳定可靠。     

基于D/A参考电压调幅的信号发生器设计与实现

信号发生器以FPGA为核心器件,采用直接数字频率合成(DDS)技术,其信号幅度由D/A芯片THS5661控制,通过控制D/A芯片的参考电压来控制信号幅度的输出。该方案可实现多种信号波形的幅值调节,调节范围为0^±5 V,分辨率为0.1 V,并且可以实现信号频率和相位的调节。     

弱激励石英晶体参数检测的自适应陷波法

微弱激励下的石英晶体其输出信号的频率、幅度和相位输出变化都非常大。本文采用π网络零相位检测法测量石英晶体的串联谐振频率,针对微弱信号的相位检测采用自适应陷波滤出期望信号,然后对陷波后信号进行带宽压缩提高信噪比,从而检测出π网络零相位点,估计出石英晶体的谐振频率。文中研制了基于数字信号处理器的检测系统,实验表明系统在信号功率小于-60dBm情况下,相位检测精度达到2PPM。     

一种应用于谐振式光纤陀螺的数字双相位锁相放大器的设计

针对谐振式陀螺输出频率差信号微弱的特点,设计了一种应用于谐振式光纤陀螺的数字化双相位的锁相放大器,用于检测谐振式光纤陀螺Sagnac效应引起的角速度信号.该锁相放大器无需对参考信号进行相位调整即可实现对待测信号的鉴幅功能,改善系统检测系统的信噪比,实现微弱信号检测.采用数字电路实现该锁相放大器,并将其集成到FPGA上,有利于陀螺小型化和集成化.     

基于单片机的音频信号分析仪设计

音频信号分析仪是一种分析数字音频信号的分析装置,信号进入音频信号分析仪后,被转换成数字信号,再进行处理,提取信号的时域和频域特征。通过音频信号分析仪可以用来进行语音识别、衡量音频设备性能等。本设计中的音频信号分析仪以单片机和FPGA为设计核心,采用FFT法来分析音频信号频谱。本设计中音频信号分析仪的模块有前级信号调理模块、有效值检波模块、采样保持模块等。该音频信号分析仪的频谱测量频率范围为20Hz~10kHz,频率分辨率为5Hz,幅度范围(峰-峰值)为10μV~20V。由于本设计的系统控制十分简单,而且设计成本低廉,因而该音频信号分析仪具有很好的实用前景。     

基于AD7008的数字DDS信号发生器的实现

介绍DDS的基本原理和结构,DDS芯片AD7008的功能,16位单片机MSP430F435的基本使用,以及由该单片机和AD7008芯片组成的数字信号发生器的原理和结构.利用全数字频率合成技术,制作高质量低成本的信号发生器,使用单片机通过数字调节控制AD7008芯片,对信号进行放大滤波处理,提供稳定度高和失真度小,频率、相位、幅度可调的正弦波或余弦波信号.系统频率输出稳定度高、精度高,提供高质量的信号源,为高精度的计量和测试提供方便,易于控制,在实际应用中取得了明显的应用成效.     

基于FPGA的高频低电平系统的研制与调试

为了使腔体在过束过程中,获得稳定的能量增益,研制了高频低电平系统,采用全数字技术,完成了对腔体工作频率、幅度与相位的精确反馈控制。通过现场测试与理论分析建立高频腔的物理模型,设计相应的PI控制器,并进行仿真验证,提升系统的稳定性,优化了调谐的精度与速度。高频低电平系统克服了高频回路中外部噪声、腔体机械形变、热形变对闭环回路、幅度、相位造成的影响。系统在室温环境下进行测试,在2 h内控制腔体相位稳定度为±0.6°,幅度稳定为±0.8％,达到了设计要求。     

全数字化PET系统时间信号基准模块设计

为了满足为全数字化PET（正电子发射断层扫描仪）系统中前端电子学模块提供时间信号基准的时钟信号的要求,采用FPGA和AD9516-4芯片设计了一种时间信号基准模块。针对时间信号基准的要求,提出了通过参考基准频率由锁相环产生高频信号,同时利用分频器实现了对高频时钟信号的分频,并用LVDS（低电压差分信号）模式对生成的多路时钟信号进行输出,从而获得了多路频率、相位、幅值均相同的同步时钟信号的方法。相比于其他方法实现的时钟分配模块,本方法具有高精确度,低功耗和高稳定性的特点。该模块已经在全数字化PET系统中使用,验证了该模块具有高精确度和高稳定性的特点。     

同步辐射装置主信号源的扩展方法研究

主信号源是同步辐射装置的关键组成部分之一,它不仅用于产生同步辐射光源各子系统所需的稳定度极高的参考信号,还用于生成整个装置的控制系统所需的高精度工作时钟。一般使用射频信号源作为主信号源,而商业射频信号源一般只配备单输出通道,远远不能满足同步辐射装置的需要,使用传统功分器对主信号通道进行扩展又存在幅度衰减、精度下降且相位不一致的问题。为解决上述问题,利用射频芯片AD9361,研究了对主信号源的单路输出进行扩展的方法。该方法可根据用户需求完成相应数量的信号通道扩展,设计了AD9361芯片和FPGA主控模块相结合的硬件架构。搭建实验平台,开展了射频信号源在C波段扩展的实验研究,对所提出的扩展方法进行实验验证。实验结果表明,该方法能保证扩展信号的幅度、频率与相位与主信号保持高度一致。     

基于EZ-USB单片机的正弦信号发生器

本系统主要由数字频率合成电路、调制电路、宽带功率放大、单片机控制系统等模块构成.本设计通过上位机的命令给CY7C68013控制DDS芯片AD9851的频率相位控制字,生成正弦信号,DDS正弦信号的输出和调制信号发生器在模拟乘法器中实现幅度调制最后各种信号经过宽带放大后输出.通过实验测定,测试的输出频率准确度与稳定度达到10-6.     

智能厂房温湿度控制系统

首先分析了厂房温湿度控制与一般建筑物空调系统的区别,指出现在流行的空调控制方法不适合厂房温湿度控制;接着提出一种智能温度控制方法,它不需要确定系统的数学模型,用专控制的方法,在不同控制阶段分别采用开关控制,模糊控制和智能ＰＩＤ控制;最后介绍了实行结果。     

A three-loop model-following control structure: theory and implementation

This article presents a novel three-loop control system, which supplements control structures known from the literature as model following control (MFC). The major advantage of the proposed system is its high robustness to process parameter variations; it is much higher than that offered by single-loop or two-loop control systems. Features of the new structure are revealed by a theoretical analysis that has been carried out from the viewpoint of requirements for a force/pose controller of a Stäubli RX60 manipulator. This article shows how the proposed control structure responds to such strong process parameter variations and makes a comparison to results yielded by single-loop control structures.     

模型跟踪广义预测鲁棒自适应控制器

本文采用滤波CARMA模型,基于内模原理,提出了一种新的广义预测鲁棒自适应控制器,并分析了闭环系统性能,在新的控制器中,引入适当的前馈作用,使得跟踪和调节问题解耦,利用部分状态跟踪、模型参考以及极点配置方法解决跟踪问题,利用多步预测滚动优化方法解决调节问题;适当选择滤波器可以保证对平稳随机扰动有满意的响应,减少可调参数对闭环系统响应的影响,增强系统对未建模动态的鲁棒性,仿真结果表明:该控制器对确定性和非平稳随机扰动具有不变性,对系统时延和阶次变化具有鲁棒性,适用于非最小相位和开环不稳定系统。     

一种专家智能控制器的仿真研究

该文提出一种专家智能控制器（简称为ＥＩ控制器）．该控制器的参数可基于专家知识和过程参数的变化实时进行调整。仿真结果表明对于工业过程中的大纯滞后、非线性、变参数特性能获得较为满意的调节效果。     

自动化技术专题讲座(Ⅳ)──智能控制技术与应用

主要介绍智能控制的原理、结构、类型和应用。     

Stabilization of robot motion and contact force interaction for third-order motor dynamics

An approach to the synthesis of control laws stabilizing motion and force in contact tasks, based on the exponential stability of the closed-loop control system, is described. When using the synthesized control laws, simultaneous stabilization of both motion and force is achieved with a preset quality of the transient responses. The task is solved in a most general form, taking into account the constraints on robot control, its position and the force of interaction of the robot and the environment, and the external perturbations and inaccuracies of the measuring sensors, when the environment dynamics is being described by nonlinear second-order differential equation, and the robot dynamics includes the third-order equations of the robot actuators dynamics.     

专家PID控制在印染过程温度控制中的应用

对于具有较大时滞,非线性和时变性特点的打样机对象(它是印染行业中的一种小型设备),常规PID控制方法往往难以达到良好的控制效果.本文将专家控制器与常规PID控制器相结合,提出了一种智能控制器结构.试验表明,与常规PID控制器相比,该控制器的控制精度有了明显的提高.     

六自由度并联机器人分散鲁棒非线性控制

针对六自由度并联机器人动力学特点,提出了一种新型分散鲁棒非线性控制方法.与传统PD控制策略和已有分散鲁棒非线性控制方法相比,由于控制律中增加了广义误差的小数幂项,改进后的方法除保持原方法的优点外,还具有较强的终端收敛能力,能够保证跟踪误差以更快的速度全局一致收敛到一个更小的剩余集.通过选择合适的控制器参数,可使剩余集趋于0.运用Lyapunov方法分析了系统稳定性,给出了系统稳定性条件.最后,仿真结果验证了该方法的有效性.     

Feedforward output-feedback control for continuous exothermic reactors with isotonic kinetics

The robust feedforward (FF) output-feedback (OF) control problem of (possibly open-loop unstable) continuous exothermic jacketed reactors with isotonic kinetics with respect to reactant concentration is considered. The volume, temperature, and concentration must be regulated by manipulating the feed, exit and coolant flowrates on the basis of volume and temperature measurements. The problem is addressed as an interlaced controller-observer design within a constructive control framework. The result is a quasi linear-decentralized (qLD) FF-OF dynamic controller which: (i) recovers (up to observer convergence) the behavior of a robust nonlinear FF-SF controller, (ii) has closed-loop stability conditions coupled with conventional-like tuning guidelines, and (iii) constitutes an add-on to the PI control scheme commonly employed in industrial reactors. The approach is tested with an open-loop unstable reactor example through simulations.     

Multivariable PID control by decoupling

This paper presents a new methodology to design multivariable proportional-integral-derivative (PID) controllers based on decoupling control. The method is presented for general n × n processes. In the design procedure, an ideal decoupling control with integral action is designed to minimise interactions. It depends on the desired open-loop processes that are specified according to realisability conditions and desired closed-loop performance specifications. These realisability conditions are stated and three common cases to define the open-loop processes are studied and proposed. Then, controller elements are approximated to PID structure. From a practical point of view, the wind-up problem is also considered and a new anti-wind-up scheme for multivariable PID controller is proposed. Comparisons with other works demonstrate the effectiveness of the methodology through the use of several simulation examples and an experimental lab process.