一种混沌伪随机序列均匀化普适算法的改进

为了分析盛利元等所述算法的安全性与普适性,从信息论的角度提出了单轮迭代信息损失量和动力学系统平均信息损失速度的概念,分析结果表明,第二类比特位变换的单轮迭代信息损失量为12比特,标准第二类比特位变换的单轮迭代信息损失量与指数e有关,存在信息损失量较小的可能性,将1023-e作为移位位数,使得标准第二类比特位变换无法遍历[-1,1]区间内的所有浮点数.进一步提出了暂态数据和第一类暂态变换的概念,并对文献[14]中所述算法进行了改进,改进后算法能够将任意混沌输出序列转换为至[0,1]区间内的浮点数,转换过程的信息损失量为L-1比特,接近有限计算精度为L时的最大信息损失速度I_max=L,且通过χ检验可证明转换后的混沌输出序列服从均匀分布.     

基于OMAP的可重构嵌入式运动控制系统设计

为增强嵌入式运动控制器的开放性、满足柔性化制造需求。深入分析了该类型控制器的结构特点,采用模块化设计、可重构设计思想,构建了一套基于OMAP和FPGA的可重构嵌入式运动控制系统。在此基础上,对系统内部进行了结构层次、功能模块的划分,并完成了各模块的详细设计。最后通过模块重组,搭建了一套单轴多环路运动控制系统。实验结果表明,各分模块工作正常,系统具备可重构性、通用性、易扩展性和开放性等特点,能满足不同应用场合的运动控制需求。     

调幅式电容位移传感器开关检波电路设计

针对调幅式电容位移传感器乘法器检波存在的速度慢、功耗大和热噪声大问题,设计了一种基于模拟开关的全波检波电路.首先,对开关全波检波和开关半波检波原理进行分析,根据分析结果选择了全波检波方法.在此基础上,完成开关全波检波电路设计与测量系统其它部分设计.最后,利用八位半数字表3458A对检波电路与测量系统性能指标进行测试.测试结果表明:检波电路可以实现0.1mV的分辨率,测量系统在150 ～650 μm范围内分辨率达30 nm,系统示值稳定性0.1mV/30 min,电容测量系统最大测量偏差为20 nm.该测量系统满足电容测微系统稳定性好、准确性高的要求.     

基于FPGA+ARM的数据采集系统设计

设计了基于FPGA与ARM芯片的数据采集系统,FPGA负责控制A/D转换器,保证了采样精度与处理速度,ARM负责逻辑控制及与上位机交互的实现,并将采集到的数据通过USB高速上传至主机进行实时处理。对模拟数据采集的测试结果达到了较高的采样精度和速度,验证了整个系统的高速性和可行性。     

遥感TDICCD相机侧摆成像及定位精度优化

为了满足空间遥感TDICCD相机侧摆成像时对图像定位精度的要求,提出了一种侧摆成像时图像定位精度优化方法。首先,根据遥感TDICCD相机的工作原理计算了星下点成像和侧摆成像2种模式下的行周期值。然后,在分析了侧摆成像会导致一段时间内出现定位误差太大的原因的基础上,介绍了利用记录3种信息:行周期信号上升沿时刻、行同步信号上升沿时刻和二者之间时间差来对图像进行定位的方法。最后,计算了提出方案的定位误差。实验结果表明,在一次成像过程中,产生的定位误差小于地面像元分辨率大小,能满足系统对于图像定位精度的要求。     

基于反馈的交流激励式电容测量电路设计

针对交流激励式电容测量电路抗干扰能力差及测量精度受激励源稳定性影响的问题,提出了一种前级加反馈的电容测量电路设计。首先,将传感器输出电压引出,乘以合适的倍数,加到初始激励源。然后,利用模拟乘法器和低通滤波器进行检波。最后,用八位半数字表3458A采集测量结果。实验结果表明,该系统在0~650μm范围内分辨率达30nm,电路测量最大偏差为20nm,示值稳定性0.1mV/30min。该系统满足电容测微系统稳定性好、准确性高的要求。     

运放对压电陶瓷驱动电路系统精度影响的研究

为了在光刻机投影物镜中使用压电陶瓷对像质补偿镜组进行精密定位,设计了一种以集成运算放大器构成的压电陶瓷驱动电路。针对光刻物镜中压电陶瓷的亚微米量级高精度定位要求,研究了驱动电路的系统精度要求,并对系统误差进行分解,着重分析了运算放大器放对系统精度的影响。首先,分析运放失调误差的影响;其次,使用PSpice仿真获得运放的固有频率特性,分析工作带宽下运放有限开环增益的影响;然后,对运放反馈网络的影响进行分析;最后,分析运放输出噪声的影响。计算表明,在最坏情况下该压电陶瓷驱动电路中由运算放大器引起的系统误差小于130mV,满足系统误差分配的要求。试制了系统样机并进行了验证实验,实验结果表明由运放引起的系统误差不超过100mV,与理论分析的结果符合。     

压电陶瓷定位系统电容传感器容错控制

针对压电陶瓷定位系统中电容传感器故障对定位精度的影响,对使用扩展卡尔曼滤波(EKF)进行容错控制的方法进行了研究。以传感器采样电路故障和掉电故障为对象,对三阶轨迹规划算法下电容传感器的EKF滤波公式进行了分析,提出以离散化迭代计算的EKF代替传统的将非线性系统线性化的方法。在压电陶瓷定位系统实验平台上,使用激光干涉仪作为测量基准,在传感器采样电路故障和掉电故障的情况下,实现了500μm行程,绝对精度小于3.5μm,误差小于0.7%的定位控制。结果表明,基于EKF的电容传感器容错控制可以有效减小传感器故障引起的控制误差,增加压电陶瓷定位系统的鲁棒性。     

高精度DA电路的设计与实现

高精度的DA电路在电路系统中具有重要的作用,微纳驱动控制领域,压电陶瓷驱动电路中前级数模转换电路的精度对整个系统的性能有显著的影响。详细阐述了高精度数模转换系统设计、实现及测试的全过程。首先,对硬件系统进行详细的设计,这些设计主要是针对低噪声的需求而展开;其次,以DA芯片PCM1702的串行接口为例,详细的阐述了使用GPIO模拟芯片串行接口的设计理念,并通过实际编程予以实现;最后,使用HP2458a万用表对设计的系统进行测试,以检测系统的性能。测试表明,设计的系统输出电压纹波为130μV,输出电压分辨率为100μV,该设计结果满足系统在低噪声系统中的应用。