螺旋天线步进电机控制系统仿真及运行曲线优化

为实现机械相控阵列天线的波束扫描,采用步进电机驱动螺旋天线单元转动来达到预定的辐射相位。为了优化步进电机的开环控制,研究运行曲线对步进电机控制性能的影响,提高步进电机控制速度和精度。根据步进电机及控制系统的工作原理,建立了基于Simulink的步进电机开环控制系统仿真模型,并在此基础上对梯形和抛物线两种运行曲线进行了仿真研究。仿真结果表明,该仿真模型能精确实现两种运行曲线对步进电机的控制,在100 ms的控制周期内,采用梯形运行曲线步进电机的最大无失步转动角度能够达到270°,而采用抛物线运行曲线时其转动角度能够达到360°,抛物线运行曲线在开环控制系统中具有更高的控制速度。     

基于MSP430的直线导轨定位装置的设计与实现

直线导轨是数控技术的重要组成部件,它的精确程度非常重要。以MSP430单片机为核心,设计了一个直线导轨精确定位装置。此装置采用两相四线的ST57型步进电机和60CM的螺纹丝杆组成一个直线导轨组,选用M7128驱动器驱动步进电机,使用PWM波精确定位算法程序精确控制电机转速。MSP430的IO端口控制步进电机的正反转,使得步进电机带动螺纹丝杆转动,让滚动丝杠上的物体往复移动,并在电脑上显示当前位移值。试验证明,其定位精度为0.01cm,具有较高的可靠性和准确性,低成本,稳定性好。     

基于LabVIEW的显微镜自动控制设计

为方便CCD相机采集显微镜下的图像,对显微镜的控制进行了研究。设计了一种实现显微镜自动控制的方法。利用THB6128芯片驱动步进电机实现焦距的电控调节,利用PT4115芯片控制LED灯实现照明灯光亮暗的调节,基于labVIEW虚拟仪器平台开发主控制程序搭建外围硬件,实现显微镜的自动控制。实验证明,上位机运用程序通过串口进行数据通信向下位机发送指令,通过调节LED灯的亮暗以及步进电机转动带动载物台的上下移动,实现了在一个合适的光照和焦距下获取清晰的图像。使显微镜控制更加的简化与精确,便于图像的采集。     

混沌背景中微弱信号检测的神经网络方法

基于复杂非线性系统相空间重构理论，提出了混沌背景中微弱信号检测的神经网络方法，利用神经网络强大的学习和非线性处理能力，建立了混沌背景噪声的一步预测模型，从预测误差中检测淹没在混沌背景噪声中的微弱目标信号(包括周期信号和瞬态信号)，研究了混沌背景中存在白噪声时该方法的检测能力，指出了目标信号为瞬态信号和周期信号时检测原理的异同点，最后以Lorenz系统作为混沌背景噪声进行了仿真实验，实验表明该方法能有效地将混沌背景中极其微弱的信号检测出来. 关键词： 混沌 神经网络 信号检测     

匹配光纤光栅温度传感解调系统

实验了一种基于一维调节器的光纤光栅静态温度(温度缓变)探测系统。在系统中,一维调节器与步进电机相连,步进电机由PC(计算机)通过PLC(可编程逻辑控制器)进行控制,匹配光纤光栅被固定在一维调节器上用来解调增敏光纤光栅传感器探测到的温度信号,匹配光栅的Bragg周期可通过调节一维调节器进行控制,其透射的光信号经光电检测电路检测并与调节架形成闭环控制。实验测得,在10℃~70℃范围内系统温度传感探测精度为±0.3℃。     

微机在物理实验中的应用：第六讲 应用举例

例1.应用游戏接口逻辑电平输出端AN0～AN2控制步进电机的转动步进电机是一种将电脉冲信号变换为角位移的控制电动机。一般使用配套驱动电源,其中具有脉冲分配器,使得步进电机的角位移量与输入脉冲数成比例。当输入一个脉冲时,步进电机旋转一个θ角。如输入N个脉冲时,则旋转N×θ角度,且在时间上     

背景噪声中检测舰船辐射噪声的周期调制的性能估算

为了估算在高斯背景噪声中检测舰船噪声的周期调制的性能,本文导出了在平稳高斯白噪声中检测周期性局部平稳窄带高斯信号的周期调制的最小可检测信号(MDS)的一个简洁公式(19)。式(19)表明,检测性能基本取决于四个因素;信号的周期调制的深度(m_p),前置处理器带通滤波器的带宽B,后置处理器中窄带滤波器带宽B_2和低通滤波器的积分时间T_2。若实际背景噪声偏离平稳,检测性能差于(19)式的估算值。为了减小误差,用实测的参数B_(eqN)代替式(19)中的B来修正式(19)。在非平稳背景噪声时检测性能不仅取决于上面所述的因素,而且与背景噪声非平稳性的强弱有关。     

基于EEMD方法的火花光谱信号处理研究

基于电荷耦合器件(CCD)的火花光谱仪是一种用于元素成分分析的光谱仪,其输出信号是高频的CCD有效信号和低频的背景噪声叠加在一起的复合信号,火花光谱的有效信息主要集中在信号的较高频段,很容易被背景噪声淹没和干扰,因此获取完整有效的光谱信息,需要对信号进行有效处理。经验模态分解(EMD)方法可以自适应分析信号,不需要设置参数,但存在模态混叠的问题,信号中不同频率的成分可能会混淆;集合平均经验模态分解(EEMD)成功地解决了EMD方法中模态混叠的问题,能更加清晰地将信号中的不同频率成分分解出来,因此更加适合光谱信号的研究。使用火花光谱仪对不锈钢标准样品(选取短波段、中波段和长波段代表性元素碳C、锰Mn、镍Ni、铬Cr和铝Al)进行采集,获得了标准样品的火花光谱原始信号。通过EEMD方法进行自适应的分析和处理,每个CCD信号均获得了11阶固有模态函数(IMF),根据信号的幅频特性, IMF1—IMF2表征为特征信号部分,最后一阶IMF11为背景噪声成分。通过重构上述处理信号,结合基于连续小波变换的惩罚最小二乘法进行了二次处理,获得了最终处理后的信号。将处理后的信号导入仪器处理软件中,获得了碳、锰、镍、铬和铝元素的含量梯度曲线,结果显示采用EEMD方法处理的信号和原处理方法效果相当,但省去了额外采集空白噪声段的环节,大大节省了分析的时间,从而提高了仪器的运行效率。     

基于STM32F4的电机控制系统设计

为改善步进电机堵转、失步、超步等问题,提高步进精度,使步进电机能够快速准确定位,提出基于STM32F4微控制器的步进电机控制系统设计。通过改变PWM输出定时器的预分频值控制电机转速,直线阶梯形升降速算法实现调速;采用DMA方式控制电机脉冲数量,实现位置精确控制。实验以及实际应用情况表明,阶梯形升降速算法以及DMA方式位置控制算法能够满足一般要求,系统误差为±0.01度。系统精确度高、性能可靠、扩展性强,具有较高的应用价值。     

基于STM32的雷达信号跟踪控制系统设计

为了保证航空器运行过程中,天线能够实时的对准行航空器,保证通讯的正常,本文设计了一种基于STM32的雷达信号跟踪控制系统。使用STM32F407IG控制芯片作为信号跟踪控制系统的处理器,通过处理来自接收机的方位差电压ΔA信号和俯仰差电压ΔE信号,控制步进电机的转动,实现对天线运动状态的控制,保证天线能够实时对准航空器。STM32F407IG自带的定时器提供了PWM脉冲功能,可以通过给步进电机驱动器发送脉冲命令来实现对电机的运动控制。为了保证运动的可靠性,系统使用了旋转变压器形成闭环控制。     

机载成像光谱仪CCD制冷系统设计与实现

为减小紫外成像光谱仪中CCD暗电流噪声,提高系统信噪比,需要对CCD进行制冷.为此采用模拟比例-积分-微分电路设计了CCD制冷电路,利用Zregler-Nicholas经验整定方法确定比例-积分-微分参量,以实现降温速率不大于5℃/min、温度稳定度为±0.05℃,满足最大制冷温差.将该制冷系统应用于机载成像光谱仪进行了测试,结果表明:环境温度变化不会影响制冷效果,在达到制冷目标温度-20℃后,CCD探测器暗背景下光谱维噪声平均灰度响应值为1 072,暗背景信号非均匀性下降到0.5%,满足光谱数据反演要求.     

面阵CCD信号采集系统的噪声抑制

分析了CCD输出噪声及其一般抑制方法,提出了一种基于面阵CCD信号采集系统的噪声抑制方法。设计了CCD信号采集系统的噪声抑制电路和处理电路,应用于CCD442A型面阵CCD;并使用积分球对采集系统进行辐射定标,计算得到系统的信噪比。仿真和辐射定标实验表明,该面阵CCD信号采集系统具有相关双采样和暗电平校正功能,抑制了CCD输出信号的复位噪声和暗电流噪声;在中等照度条件下,系统信噪比达到40dB。     

生物芯片扫描仪CCD背景噪声研究

冷CCD(Cool CCD)是生物芯片扫描仪的核心检测器件,其背景噪声直接影响到检测精度。CCD背景噪声可分为光子噪声、热噪声、读出噪声和量化噪声。其中热噪声Hn与读出噪声Rn最为核心,采用拍摄暗场帧的方法对其进行实验研究。实验表明对于某一指定曝光时刻,背景噪声图像各像素的强度可认为符合正态分布,并可将均值与标准方差的估计值即■与■作为其相应正态分布的表征参数。■与■的95%置信区间较小,最大区间长度分别占■与■的0.16%和28.36%。在此基础上讨论了温度、曝光时间对均值与方差的影响。     

不同光照条件下CCD相机时间噪声和空间噪声的研究

在用CCD相机进行目标探测时,多数情况下目标的背景具有一定的照度,这个照度会对探测结果产生影响。为了了解背景对探测结果的影响,通过建立CCD相机三维噪声模型及其测试系统,在不同光照条件下对CCD相机的时间噪声和空间噪声进行了测量与分析。给出了测试系统的结构框图和部分测试结果,得到了对CCD输出质量产生主要影响的噪声以及时间噪声和空间噪声随光照度变化的规律。测试结果表明：随着CCD相机光敏面光照度的提高,空间噪声和时间噪声均升高,符合CCD相机的实际性能。     

TDI CCD成像系统的研究

采用IL E2TDICCD作为传感器 ,与计算机构成了成像系统 ,并在计算机CRT上显示出图像。解决了CCD的时序电路及功率驱动电路设计问题。采用相关双采样技术滤除CCD输出信号复位噪声 ,提高了视频信号的信噪比。CCD的数据传送速度达到 10MHz ,行扫描速度达到 3.5kHz。     

252Cf源辐射背景对X光闪光照相光电接收系统的影响

 在有核环境下的X光闪光照相中,为保证CCD光电接收系统的安全和有效使用,开展了科研所需剂量的辐射背景对闪光照相光电接收系统影响的研究。理论分析结果表明:科研要求的辐射剂量远小于X光闪光照相光电接收系统各器件的辐射损伤阈值,不会造成辐射损伤;辐射背景在CCD相机图像上形成的本底灰度对成像质量的影响很小。实验结果显示,通过建立和选择适当的屏蔽方式可以保证以下两点:一是科研所需剂量的辐射背景在CCD相机图像上形成的本底灰度要小于科学级相机的固有本底噪声,可以保证图像质量;二是在科研所需剂量的粒子和射线辐射下,X光闪光照相光电接收系统工作正常。     

电荷耦合器件及其应用进展

电荷耦合器件（ＣＣＤ）是基于金属－氧化物－半导体（ＭＯＳ）技术的光敏元件。目前ＣＣＤ已具有光谱响应范围宽、检出限低、动态范围宽、暗电流和读出噪声低以及具有积分信号、多道同时检测信号和实时监测等能力的优点。目前它已经广泛地应用在各个领域。本文扼要介绍了ＣＣＤ的基本工作原理。特点及性能表征。评述了ＣＣＤ在光谱检测和成象领域中较活跃的应用及发展前景。指出了ＣＣＤ技术的发展给光谱分析领域带来了革命性的进展     

CCD近红外光谱谱图预处理方法研究

研究讨论了多通道电荷偶合器件（ＣＣＤ）检测器测量的近红外光谱谱图预处理方法及处理参数对光谱信噪比及校正模型质量的影响。对７００～１ １００ｎｍ范围内采用２０４８像素ＣＣＤ测定的近红外光谱,为获得较高的信噪比建议平滑一阶微分处理的窗口参数为９,二阶微分的窗口参数为１９。