FPGA软件自动化验证平台设计与实践

目前,航天任务急剧增多,研制周期大大缩短,FPGA的应用呈阶梯式增长,提高FPGA软件的测试效率成为新的挑战;验证平台的搭建是进行FPGA测试的前提条件,而验证平台的好坏直接影响测试效率和质量;为了提高测试效率,设计搭建了基于Makefile脚本的自动化验证平台,可在该平台上进行FPGA软件静态测试和动态测试,覆盖了目前航天型号FPGA软件测试的全部类型,实验结果表明该平台的应用能够有效地缩短测试时间,并保证测试质量。     

基于LabVIEW的便携式推力轴承数据采集系统设计

在大型水轮发电机工作中,推力轴承的运行状态与发电机工作的效率与安全有着重要的关联;因此在水轮发电机运行过程中需要对轴承系统的各项数据进行实时监测,已保证发电机在可控条件下进行作业;本系统采用了基于LabVIEW软件平台的多路并行数据采集结构,实现了对轴承系统中推力瓦的温度、油膜厚度、电机转速等试验数据的实时采集,将采集到的数据实时显示、显示界面的截屏以及对试验数据的分析、处理、记录和保存等功能;同时利用DataSocket技术实现不同计算机之间的高速数据共享,让多个试验人员实时分析记录轴承系统数据;试验结果表明此便携式推力轴承数据采集系统具有能够长时间稳定可靠的运行,数据采集控制精度高,试验人员查看数据方便,系统操作简单等特点。     

四旋翼惯性导航姿态解算算法的改进与仿真

为了实现四旋翼飞行器的高精度导航,提出了互补滤波法和四元数算法对传感器获得的数据进行修正,最大限度的抑制干扰误差并提高姿态角解算的准确度;首先简单推导了捷联式惯性导航系统的算法基本原理并利用互补滤波算法进行改进,然后给出了惯性导航系统的力学编排模型分析旋翼飞行器的运动姿态;最后仿真验证数据选用惯性仪表MPU6050和HMC5883所得到实测数据采集并进行仿真分析,平台处理器选用STM32来仿真惯性仪表的测量速度,最终得到实验结果证明算法可行性。     

基于GTX串行收发器的高速Cameralink数字图像光纤传输

针对目前Cameralink数字图像光纤传输系统当中的不足,以实现高带宽的Cameralink-Full模式数字图像实时远距离传输为目的,对基于GTX串行收发器的数字图像光纤传输系统进行了研究;系统采用GTX串行收发器代替编解码芯片实现数据的串并转换功能,再通过数据通道的时分复用提高GTX串行收发器的传输带宽以及利用异步FIFO数据缓存处理等提高数字图像光纤传输系统的适应性;实验结果表明,GTX串行收发器的数据误码率达到10-12以下,光纤传输系统传输带宽达到4.19 Gb/s。     

双中频超外差式信号补偿闭环反馈系统的设计

为补偿搜索雷达发射机探测信号或系统的不稳定性,提出了一种雷达发射机的双通道信号补偿闭环反馈系统;该反馈系统采用双中频超外差式结构,将发射机的高频发射信号两次下变频,得到的中频信号反馈到雷达发射机前端,与发射机一起构成闭环控制系统;中频信号对发射机输入端的中频信号实时检测,以补偿发射信号的幅度和相位不稳定性,从而提高了搜索雷达对探测目标的高精度测量;系统应用结果证明,该系统方案稳定可靠,具有一定的实用价值和参考意义。     

基于柔性测试技术的高精度水下声学采集与发射系统设计

水下声学采集与发射在水声测试系统中起着举足轻重的作用,以往的测试设备往往只针对水下水声信号的原始数据采集,而在岸基与水下系统的授时、定时以及同步性上缺乏可靠的技术手段予以保证,同时也存在测试功能针对性强、扩展性差等缺点;文章提出了基于柔性测试的高精度水下声学采集与发射技术,阐述了其基本的测试原理、关键技术实现以及软硬件实现方法,完成了岸基与水下测试系统授时误差小于200ns,定时同步误差小于100ns,最大6通道,每通道采样不小于200KS/s的水听器采集且同步2通道换能器任意波形输出的硬件功能,软件上实现了任务列表自动解析、基于岸基时间服务器的自动数据采集与发射功能,具有精度高、功能全面、智能化程序高等特点。     

基于FPGA的PLC位信息输出控制器设计

提出应用FPGA设计PLC位信息输出与读取控制器的思路。该控制器执行输出位信息相关命令时,在内部时序脉冲控制下按照Y编号地址自主完成位信息在位存储单元的寻址和读写操作;论述了控制器的电路构成和基本原理,应用Verilog HDL语言实现硬件电路的构建与连接;测试表明,该控制器在PLC用户程序执行过程中可以自主将位信息按要求输出和读取,使输出位信息命令的执行与系统其它功能模块实现并行处理,提高了PLC执行指令序列的速度,缩短了PLC扫描周期。     

采用模糊逻辑修正的SRM滑模控制器设计

针对开关磁阻电动机输出转矩脉动问题,提出了一种基于模糊逻辑修正的滑模转矩脉动最小化控制方法;采用数学解析方法对有限元分析的电感数据进行处理,从而建立电机的非线性模型,并详细分析了转矩脉动机理;设计了基于滑模变结构的电机瞬时转矩控制器,并采用模糊逻辑修正模块对关断角进行实时补偿控制;仿真结果表明,与PI定角度控制及滑模控制相比,转矩脉动系数分别减小了24.7%和15.1%,提升了高转速时的电机动态性能。     

一种有源相控阵天线误差补偿方法

为了消除由于有源相控阵天线单元间互耦、天线的安装误差、天线方向图的不一致性和天线罩的影响等导致天线校正时与实际天线单元间幅相值存在的差异,采用了一种有源相控阵天线误差补偿方法,获得天线的误差值并保存在雷达校正计算机中,雷达进行校正时调用该值从而很好地消除了上述因素导致的在雷达使用中带来的影响,较好地改善了天线校正的幅相值和波瓣图,保证了雷达实际使用中达到预期指标要求。     

基于稀疏编码和禁忌优化的故障信号抽取方法

为了克服经典正交匹配算法获取原子集时遍历冗余字典具有较大时间开销的缺点,提出了一种基于压缩感知理论和禁忌优化算法的的稀疏故障信号特征提取方法;首先引入了压缩感知模型并描述了基于信号稀疏表示的故障诊断原理,设计了满足RIP准则以最小化l1范数为目标的稀疏信号解的求解方法,然后定义了一种基于正交匹配算法的稀疏信号重构算法,并以最小化余量为目标函数,采用改进的禁忌搜索算法在原子空间中搜索满足目标函数的最优原子集,最后,给出了基于稀疏编码和禁忌优化混合模型的故障信号提取算法;在Matlab仿真环境下对滚动轴承故障信号进行试验,仿真结果表明:文章方法能有效地对具有强噪声的故障信号进行稀疏重构,不仅具有较高的信噪比,而且具有较小的余量误差和仿真时间,与其它方法相比,具有较大的优越性。