编码器正余弦信号跟踪环路细分技术研究

绝大多数高精度运动控制系统都依赖于正余弦编码器作为位置和速度反馈。针对传统开环处理方法的缺点,提出了跟踪环路细分方案。为了从编码器正余弦信号中提取出高分辨率的位置和速度信息,设计了1个基于CORDIC算法的正余弦信号发生器,同时设计了1个PI控制器来抑制噪声。提出的算法通过普通的模拟器件和FPGA实现。实验结果显示该方案可以满足高精度运动控制的要求。     

基于北斗系统的高动态跟踪环路设计

提出了一种北斗系统处于高动态情况下的环路跟踪设计方案,分析了FLL,PLL,DLL等环路的具体设计.实验仿真结果表明,在速度为900 m/s,加速度为10 g的高动态情况下,可以实现正常跟踪,为北斗系统在高动态下的应用提供了一种解决方法.     

GPS信号捕获跟踪环路的研究及实现

捕获跟踪环路的设计是GPS接收机设计中的关键技术之一。本文首先阐述了扩频通信系统中捕获与跟踪的基本原理;重点阐述了GPS信号捕获跟踪通路的整体设计方案,详细论述了捕获跟踪模块中初始态、捕获态、同步态及保护态的设计及实现;最后给出了仿真结果和基于FPGA验证的测试数据。运行结果表明设计的捕获跟踪环路功能正常,性能可靠,可完成GPS信号的捕获和跟踪。     

电流模式变换器的完整小信号模型及环路补偿

基于连续电感电流条件下的峰值电流模式PWM控制降压变换器的功率级和控制级的小信号模型,得到了它在1/2开关频率以内的包括电流内环和电压外环的完整小信号模型。利用此模型从理论上分析了电流模式的优点,从电流内环环路增益的角度解释了斜坡补偿的必要性。通过推导电压外环环路增益表达式,提出了一种有意义的电压环路补偿方法,并给出它的验证结果。     

通过小信号环路估计DC-DC开关变换器的大信号稳定区域预测

基于经典线性频域理论可设计DC-DC开关变换器的相对稳定性,系统在小信号扰动下的工作特性得以简便地预测与校正。由于环路增益设计通常留有足够的稳态裕量,因此闭环控制系统也可达到一定范围内的大信号稳定。本文以平均电流控制Boost变换器为典型研究对象,通过建立Boost变换器的控制模型分析其大信号稳定性。借助范数不等式推导出Boost变换器的充分稳定条件,以此估计出系统的稳定区域,并揭示小信号环路增益对大信号稳定区域的影响。最后,通过搭建实验样机验证了该思路的正确性。     

直流系统环路供电方式及环路接地问题研究

对环路供电系统进行了描述,着重分析了环路网络中通过二极管隔离时的电流分配状况,从原理上进行了说明;阐述了环路系统对直流系统安全性的影响以及给直流系统接地查找所带来的困扰.依据不同的系统状况与实施情况提出了三种工程解决方案:(1)采用电气互锁的直流接触器或自动转换开关电器切换供电;(2) 把构成环路的两条馈线穿过同一个互感器供电;(3) 装置采用一主一备的两路隔离电源供电方案.并对这三种方案的优缺点进行了对比分析,提出在实际工程中根据不同的负载和环路情况,采取上述方案的组合来解决环路接地问题.     

直流系统环路供电方式及环路接地问题研究

对环路供电系统进行了描述,着重分析了环路网络中通过二极管隔离时的电流分配状况,从原理上进行了说明;阐述了环路系统对直流系统安全性的影响以及给直流系统接地查找所带来的困扰。依据不同的系统状况与实施情况提出了三种工程解决方案：(1)采用电气互锁的直流接触器或自动转换开关电器切换供电;(2) 把构成环路的两条馈线穿过同一个互感器供电;(3) 装置采用一主一备的两路隔离电源供电方案。并对这三种方案的优缺点进行了对比分析,提出在实际工程中根据不同的负载和环路情况,采取上述方案的组合来解决环路接地问题。     

基于新体制的导航信号增强仿真平台设计

针对现有的卫星导航系统在某些特殊环境中存在定位精度不理想的问题,在一种新信号体制的基础上,研究了导航信号增强平台设计和仿真的软件实现方法.运用CDMA和FDMA相结合的方法,采用Simulink构建了该仿真平台的体系架构,并在此平台上完成了发射端和接收端的基带模拟仿真设计,详细介绍了该仿真平台主要模块的功能,并给出了实现方法.仿真设计结果在理论上验证了该方法的可行性,并且BPSK调制实现了较好的载波抑制,隐蔽性好,抗干扰能力强,满足了特定环境的定位需求,具有良好的应用前景.     

民用导航型C／A码GPS接收机动态定位的强跟踪卡尔曼滤波研究

本文提出了一种改进的强跟踪卡尔曼滤波算法,应用于ＧＰＳ动态定位获得明显效果,首先建立了一种新的ＧＰＳ动态定位滤波模型,该模型与以往采用的非线性卡尔曼滤波模型相比,滤波精度得到提高,且模型简单,系统运算量降低,实时性较好,然后,为了进一步提高滤波器的动态性能,改进了文献中的强跟踪滤波器,大大提高了滤波器的跟踪能力。     

TD-LTE信号稳幅环路设计

介绍了一种LTE信号功率稳幅系统,采用有效值检波技术实现高速实时采样,数字脉冲稳幅技术进行功率控制。根据LTE脉冲调制信号的特点,利用FPGA高精度计数器测量通道延迟时间,计算出实时采样时刻;给出了基于FPGA处理控制,包含电调衰减器、放大器、耦合器、检波器及调制器在内的环路设计方案,设计出针对脉冲调制信号稳幅的软件算法系统。实验表明：该系统在2~3 GHz宽频带内,实现了功率稳定控制,误差在0.5 dBm以内,保证了平坦的功率特性,满足宽频带、高精度、功率稳定输出的要求。     

GPS载波跟踪环设计

本文实现了一种基于科斯塔回路(Costa)的GPS载波跟踪环硬件设计。该设计首先采用数字混频器使中频信号与GPS本地数字频率合成器产成的同相和正交信号进行混频,然后经过低通滤波器滤除高频分量,再通过基于CORDIC算法的反正切电路计算出频率偏差。最后用频率偏差去修正本地数字频率合成器的输出频率,以达到消除多普勒频移,跟踪载波频率相位的目的。文中详细介绍了各个模块的设计思路以及实现,并进行了仿真。仿真结果表明,该设计具有良好的实时性和精确度。     

扩频导航接收机全数字伪码跟踪环性能研究

针对无线电导航系统中全数字伪码跟踪环路进行了研究,分析了直接扩频序列的自相关特性,给出了伪码鉴相特性曲线,建立了伪码跟踪环路模型,运用不动点理论对鉴相特性曲线中的非线性区域跟踪性能展开了研究,得到了二阶全数字超前-滞后环的环路特性,给出了跟踪环路稳定的参数设计条件和环路最佳收敛时的参数要求,并对不同参数下的伪码跟踪环路性能进行了仿真。仿真结果表明:只有当伪码相位初始误差在收敛域时,跟踪环路才能最终稳定于零,而收敛域的大小则随着环路增益的增大而增大。     

电流滞环跟踪PWM逆变器控制仿真研究

针对传统的SPWM电压型逆变器的不足,提出采用电流滞环跟踪PWM的逆变器控制方式.介绍了电流滞环跟踪PWM逆变器的控制原理,对其开关频率进行了数学分析,最后构建模型并进行仿真.仿真结果表明,此方法效果明显,动态性能好,可保证电流波形好的正弦性.     

带信号隔离的高精度测量系统

本文介绍了一个高精度信号测量系统的实现,并根据系统的设计要求,对隔离电路的位置进行了转移,达到简化信号隔离模块的目的。同时对在测量过程中如何提高信号测量精度、抗干扰及进行系统校正方法做了有益的探索。实际使用结果表明,本系统的设计实现兼顾了降低成本和提高性能两方面的要求,达到了良好的应用效果。     

地面增强系统导航信号源的设计与实现

导航地面增强系统通过提供差分修正信号,可达到提高卫星导航精度的目的,提高了导航完备性、可用性、可靠性.通过对地面增强系统信号源详细的分析与设计,使用LabVIEW FPGA编程,利用NI公司的PXIe-5645R矢量信号收发仪等设备,产生导航地面增强信号.利用设备内置的FPGA进行伪码扩频调制和BPSK调制等基带信号处理,最终正交上变频输出导航增强信号.着重讨论了单信号源产生过程中各模块的设计以及多信号源同步授时模块的设计.最后通过对生成信号分析,验证了其正确性.     

基于卡尔曼滤波的北斗接收机高灵敏度跟踪算法研究

为了提升载波跟踪环路滤除噪声干扰的能力,引入一种作为可靠最优估计方法的卡尔曼滤波估计算法,用于解决高动态或弱信号环境载波跟踪环路难以稳定工作的问题.首先分析噪声对跟踪环路产生的影响,讨论采用卡尔曼滤波估计算法的理论设计依据,并且从环路结构、模型建立和优化设计三方面着手设计了自适应卡尔曼滤波跟踪环路.试验结果表明,无论在静态还是动态场景,其定位性能和精度与传统跟踪环路相比,均有较大幅度提升.     

基于递归通用信号延迟叠加算子的单相锁相环

当电网电压存在谐波与直流偏移时,传统锁相环无法精确锁相。为此,提出一种基于递归通用信号延迟叠加算子的改进单相锁相环算法。该方法在锁相环前级引入递归通用信号延迟叠加算子,以产生正交信号并滤除谐波。接着在两相静止坐标系下,构建延迟采样周期滤波器,通过将正交分量延迟两个采样周期的方法抑制直流偏移。所提单相锁相环技术能够消除直流偏移和谐波干扰的影响,快速准确地获取基波和所需的特定次谐波信息,同时具有良好的动态性能和稳定性。最后,仿真与实验结果证明了该方法的可行性。     

Perfect tracking control of servomotor based on precise model considering current loop and PWM hold

In motion control, position control systems for servomotors are generally designed without considering the current loop and the dynamics of a PWM inverter. In this paper, a novel precise model of a servomotor is developed, including the current loop and the PWM inverter, and a high‐speed servo system is proposed based on perfect tracking control with the precise model. Finally, simulations and experiments are performed to show the advantages of the proposed method. ©2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 166(4): 64–72, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20749     

基于DSP测量组合导航系统设计

随着微机电系统(MEMS)技术的发展,采用MEMS技术的微小型低成本捷联惯性导航系统已成为目前的一个研究热点;而单一的导航定位定向系统已经不能满足我国在军事领域和民用领域对导航、定位、定向精度的要求,以捷联惯导系统(SINS)和全球定位系统(GPS)相结合构成的组合导航系统以其较高的精度、低廉的成本逐渐被应用于各个领域.本文以MEMS芯片为基础,研究基于DSP测量的低成本SINS/GPS组合导航系统的设计和实现,旨在实现组合导航系统小型化、低成本、高可靠性和智能化.