基于FPGA的开关量输入模块设计

在测控系统中,经常需要对各种现场信号进行采集;该模块主要实现对开关量状态信号进行实时监控,记录状态信息,为故障诊断提供依据;在设计中,采用了光耦隔离器件对输入信号进行了隔离和抗干扰处理,使用了FPGA实现了数据实时采集和中断处理,最后经PCI总线与主机进行数据交互;在故障诊断系统中,该信号采集板工作稳定、可靠,能够满足系统的实时性要求。     

嵌入式三轴运动控制系统的以太网通信实现

研究了嵌入式三轴运动控制系统的以太网通信问题;采用LM3S9B92微控制器设计主控制器和各轴电动机控制器,通过移植实时操作系统μC/OS-Ⅱ和TCP/IP协议栈LwIP,实现主控制器与各轴电机控制器之间的信息交互;按电动机控制数据传输紧急程度要求不同,在以太网MAC层之上建立调度表,优先传输紧急数据,提高三轴运动控制系统实时性;实验结果表明嵌入式三轴运动控制系统实现了以太网数据的无差错传输,并且在重载情况下时间延迟大约为系统改进前的72%,改进了系统的实时性。     

基于LabVIEW的惯性测量单元信号采集及处理系统设计

利用LabVIEW设计了惯性测量单元信号采集及处理软件,主要包括串口通信、数据分离及信号处理等模块;串口通信模块采用VISA方式编程,建立了惯性测量单元与上位机之间的通信;根据惯性测量单元输出数据的格式,利用LabVIEW中的匹配模式函数分离出沿三轴向的加速度信号和角速率信号;设计了一种用于去除加速度信号中低频成份的数字滤波器;在建立的陀螺漂移模型基础上,分别进行小波基、小波分解层数、阈值函数及阈值估计方法等小波参数的选取.     

短波chirp探测的遗传退火频率分配算法研究

针对短波chirp探测系统的通信网络频率分配问题,建立了合理的干扰模型;利用系统所提供的测量参数,结合基本遗传算法,同时进行模拟退火操作以克服基本遗传算法易陷入局部最优解的不足,并最终趋于全局最优化;仿真结果表明,该算法在寻优性、收敛速度和稳定性等方面都要优于基本遗传算法。     

城市轨道交通故障测距系统软件设计

为了对城市轨道交通牵引网短路故障点定位问题进行研究,满足牵引供电系统的可靠性要求,利用VS2003设计了城市轨道交通牵引网故障测距系统软件,接收从牵引变电所发送来的电压、电流信号,对牵引供电系统进行短路故障点定位,为快速修复线路和牵引供电系统继电保护提供依据,保证牵引供电系统的正常工作;软件基于CSerialPort类实现了牵引变电所与上位机之间的串口通讯,然后与ODBC数据库编程技术相结合,将串口数据实时保存在数据源文件中,实现了数据的实时采集和实时回放功能;最后进行联调的结果证明了该设计的有效性。     

基于ARM和DSP的嵌入式运动控制器设计与实现

针对基于PC机和专用运动控制卡的传统数控系统的不足,提出了ARM微处理器(S3C2440)和数字信号处理芯片DSP(TMSC6713)双CPU主从式结构硬件平台,嵌入式Linux操作系统软件平台构建嵌入式运动控制器的方法;分别介绍了此嵌入式运动控制器主从控制板的硬件结构设计;软件方面,在Linux2.6内核环境下设计了FPGA的驱动程序,并给出了基于MiniGUI的人机界面设计以及DSP软件实现的程序结构框架;测试结果表明,该运动控制器工作可靠、运算能力强、结构灵活,精度达到1μm,在实践中有一定的借鉴意义。     

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%。     

一类非线性微分代数子系统的逆系统控制及应用

对于指数1且关联可测的非线性微分-代数子系统,研究其逆系统控制方法,并将结果应用于电力系统元件分散控制.首先描述了此类非线性微分-代数子系统的物理背景和系统特性,并给出了非线性微分-代数子系统的α阶积分右逆系统和可逆的定义;然后给出了一种递归算法,以此来判别被控系统的可逆性,并构造出由状态反馈和动态补偿实现的α阶积分右逆系统,实现了复合系统的线性化解耦;最后针对多机电力系统中的一台同步发电机,应用所提出的方法研究其励磁控制电压问题.仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

基于强跟踪滤波器的开关变换器故障诊断

Buck变换器又称降压变换器、串联开关稳压电源、三端开关型降压稳压器。广泛用于计算机、家用电器、控制系统和通信系统中的电源几乎都是开关电源,具有超快速负载动态响应、高功率变换效率、高功率密度、低电压、大电流的特性.开关变换器作为它的主要电路,故障率较高,对它故障诊断研究是有意义的。基于强跟踪滤波理论,给出了一种开关变换器电路故障实时诊断的一种方法。该方法以建立一种开关变换器电路状态空间模型为基础,利用强跟踪滤波器对电路状态及元件参数进行估计,当元件参数发生软、硬型故障时,根据强跟踪滤波器对元件参数的跟踪结果及修正的Bayes分类算法,可实时诊断开关变换器电路中的元件故障。仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于改进EMD的爆炸微差延期时间尺度识别及应用

经验模式分解(EMD)具有高度的自适应性,但是存在较大的端点效应.为此提出利用支持向量机-镜像延拓法对其端点效应进行处理,实际效果良好.提出了爆炸微差延时的改进EMD时间尺度识别法,并以某工程中微差爆炸监测到的爆炸振动信号为例,通过改进的EMD时间尺度法对监测得到的爆炸振动信号进行分解,从而获得多个固有模态函数(IMF)分类;然后通过Hilbert变换提取这些IMF中占主成分的IMF分量的包络幅值,进而达到识别实际微差延时的目的.该方法为爆炸延期参数设计提供了分析手段.