基于1553B和外部FLASH实现星上FPGA配置

太阳辐射监测仪作为某卫星载荷之一,其控制系统主要由DSP+FPGA组成,文章利用1553B和外部Flash实现了系统上电后自动配置FPGA;首先,利用1553B通讯芯片上传FPGA和DSP代码到外部RAM,并通过DSP烧写程序分别烧写到Flash的合理区域;系统上电后,DSP从Flash 0x0地址运行,初始化后运行FPGA配置程序,实现FPGA的动态配置;避免了FPGA跑飞后需要重新上电和归零,提高了系统的可靠性;省去了FPGA专用配置EPROM芯片,简化结构,降低了系统成本;实践证明,FPGA加载时间约2分钟,可定时加载或命令控制加载,该方法简单实用,适合星上载荷使用。     

太阳辐照绝对辐射计的精密温度控制系统设计

为了提高太阳辐照绝对辐射计(SIARs)的测量精度,消除温度变化对SIARs测量精度的影响,研究设计了精密温度控制系统,对SIARs进行恒温控制;通过对铂电阻温度传感器自热效应的弱化,提高了温度测量的精度;提出了一种新的复合PID控制算法,该复合控制算法使系统获得良好的动态和稳态性能;使用密闭的高低温箱来模拟星上温度条件对系统进行了实验测试,实验数据表明,系统控制精度在0.1℃以内,可为SIARs工作提供稳定的温度环境。     

基于SOPC的任意波形发生器人机交互系统设计

任意波形发生器是现代电子测量领域应用最为广泛的一种通用信号源;为了更好地满足人机交互,介绍了一套基于μC/GUI和SOPC技术的任意波形发生器人机交互系统设计方案;系统采用Avalon突发模式设计一个通用的LCD控制器,实现触摸屏为人机交互输入接口,分析并完成μC/GUI的移植,最后完成仪器的图形界面设计;整个系统采用SOPC技术集成到单片FPGA芯片内部,既降低开发成本,又提高系统的稳定性;实验结果表明基于μC/GUI设计的界面简洁友好,触摸屏操作方便直观,整个系统运行稳定,任务能够实时处理;该系统占用资源少,成本低,集成度高,稳定性强,具有一定的实用价值。     

用于自动测试系统继电器矩阵开关的设计

针对目前现有的矩阵开关在性价比、可靠性以及通用性等方面不尽如人意,无法满足中小型自动测试系统的实际要求这一问题;设计了一种用于自动测试系统的继电器矩阵开关,给出了其设计原理、硬件电路图以及主程序流程图;系统搭建完成后,进行8次独立重复试验,测试结果显示:该继电器矩阵开关测试数据的最大误差为±0.3％,同时具有性价比高、通用性好、可靠性较高等优点,特别适合于中小型测试系统的电源通道和信号通道的切换与控制.     

基于FPGA的MEMS陀螺仪SAR150实时数据采集系统设计

针对传统MEMS陀螺仪输出信息为模拟量且易受干扰、噪声较大的问题,结合SAR150陀螺仪可以直接输出数字信号的特点,提出了一种新型的数字陀螺仪实时数据采集系统;该系统以FPGA为主控制器,通过SPI接口完成对MEMS陀螺仪SAR150的控制与数据的传输,实现了对陀螺仪输出信号的采集、实时传输及存储;通过将所研制的数据采集系统应用于SAR150陀螺仪测量角速率实验,并对测得数据进行误差分析,实验结果表明:数据采集系统采集输出的角速率值与理论值的绝对误差标准差均小于0.2°/s;且该系统的可靠性高、实时性好,为后续的陀螺仪测试及标定奠定了基础,有一定的工程应用价值。     

一类非自衡对象的典型反馈型PID控制

针对一类非自衡对象,提出了一种基于典型反馈模型的PID控制器(TF-PID);采用全极点型逼近方法对被控对象的时滞环节做近似处理,并在内模控制原理的基础之上导出一种基于典型反馈模型的PID控制器参数整定策略,从而得到PID控制器的整定参数;仿真结果表明,所设计的控制方法具有更优的设定值跟踪性能和干扰抑制性能,并且实现二者分离控制。     

单参数控制的数字DC-DC变换器设计及其FPGA实现

传统的数字DC-DC变换器采用多参数控制方法,因而增加了控制器设计的复杂度和硬件开销;一种单参数控制的数字变换器控制方法被提出,其数字补偿器由一个乘法查找表和一个加法器构成,使得执行数字控制律的逻辑电路得到显著简化;在分析了控制参数对变换器性能的影响后,提出了获得系统最佳瞬态性能的设计条件;基于所提的单参数控制方法,完成了数字Buck变换器的FPGA实现,测试结果表明:在1MHz的开关频率下,对于1.8V的输出电压,电压纹波律小于1%,电压调整率为6mV/V,负载调节律为8mV/A;负载电流为0.3A时,转换效率高达91.9%。     

基于星敏感器的姿态优化估计算法

对于采用星敏感器的航天器姿态确定问题,提出了一种快速的姿态优化估计方法;首先,根据Rodrigues参数和观测向量之间的线性关系,引入四元数,构造了不同的非奇异的优化准则;其次,借助四元数,求解了基于该准则的姿态优化算法;误差协方差分析和数值仿真结果表明,该算法与著名的QUaternion ESTmation(QUEST)算法相比,在相同的操作系统环境下,具有相同的姿态估计精度,但计算速度更快,对两种算法选取间隔为2000次的仿真步长,统计数据长度为100个采样点,最后对结果加权求平均值,统计结果显示仅为QUEST的三分之一;这种姿态优化估计方法具有一定的工程应用价值。     

基于NIOSⅡ软核处理器的嵌入式测试系统软硬件设计研究

介绍了利用NIOSⅡ软核处理器设计嵌入式测试系统的两类系统架构,详细讲述了基于NIOSⅡ软核处理器的嵌入式测试系统软硬件设计方法;最后结合EP2C8Q-208C8型FPGA芯片,利用Verilog语言描述A/D芯片的工作时序逻辑,利用NIOSⅡ软核处理器设计串口处理单元,将A/D采集的数据通过串口发送到计算机显示。实践表明,利用NIOS II软核处理器设计嵌入式测试系统,具有开发周期短,系统集成度高,功能灵活多样等特点,与传统利用单片机设计嵌入式测试系统相比,具有时钟频率高、运行速度快、调试方便等特点,是一种值得推广的嵌入式测试系统设计方法。     

大时延遥操作系统的波变量双边自适应控制

针对通信时延对遥操作系统稳定性和透明性的影响,研究了一种基于双边自适应控制和波变量理论的控制方法。通过设计波控制器保证通信传输模块的无源性,在保证系统稳定的基础上,调节波阻抗系数来提高系统的透明性,并在时延10 s的情况下进行主从端速度、位置和力的跟踪仿真实验,结果表明该方法和已有的双边自适应方法相比既能保证系统稳定且透明性好,达到较好的控制效果。