基于485总线和虚拟仪器的智能农业监控系统设计

针对传统农业监控系统的不足,为了高效利用农业资源及实现智能农业,设计了一种基于485总线与LabVIEW的智能农业监控系统。选用Arduino控制器作为下位机,以PC机为上位机,两者通过RS-485总线实现通信。系统能够对农作物生长环境系统中的温湿度、光照强度、土壤水分、CO2浓度等参数进行监控;当监控参数超限时,能够自动控制相关设备进行自动调节,从而确保农作物处于适宜的生长环境。该系统具有性价比高、扩展性强等优点,具有一定的推广应用价值。     

基于FPGA和蓝牙的远程图像采集同步系统

针对核物理实验中高精度时间同步触发图像采集系统的要求,设计了一套基于FPGA和蓝牙的远程图像采集同步系统。该系统以FPGA作为主控制器,负责USB 接口通信、命令解析、蓝牙通信和同步控制等,触发信号延时精度可达10 ns;使用RS485 或TTL 标准以适应长距离触发和短距离触发,通过GigE 千兆网口实现远程图像数据采集。采用LabVIEW 开发了上位机图形化软件界面,基于蓝牙BLE4.0 协议,实现了基于手机APP的无线终端控制,完成了对相机延时时间、同步触发脉冲宽度、图像采集等命令的同步控制。A image acquisition and synchronization control system based on FPGA (Field Programmable Gate Array) and bluetooth is studied in this paper. FPGA as the main controller is responsible for USB (Universal Serial BUS) interface, command analyze, delay control, and trigger signal generation. Trigger signal can be RS485 or TTL. RS485 signals can be used for long-distance transmission without distortion while TTL is suitable for near field. The system's delay accuracy is reached to 10ns. It can be obtain images from GigE Ethernet port. Meanwhile,a PC graphical control software is developed by LabView. And based on the Bluetooth BLE4.0 protocol, a Android mobile phone APP is developed for wireless control.     

控制器局域网络总线在阵列天线中的应用

为控制数万单元的阵列天线,基于控制器局域网络（CAN）总线设计了一套多级通信系统。分析了CAN总线的拓扑结构,根据每路CAN的带负载能力设计了多级CAN总线通信网络的基本结构;基于Nios II软核处理器设计了CAN总线通信节点硬件电路;最后根据阵列天线控制功能的要求,基于CAN2.0B协议设计了应用层通信协议和应用程序。阵列天线波束扫描实验表明,通信系统满足500 kbps以上传输速率的要求,通信时间抖动小于1 ms,当阵列天线辐射峰值功率达到GW量级时仍可以有效控制天线系统。     

激光锁定F-P腔频率的有差锁定研究

基于有差伺服调节技术,实现了外置光学谐振腔的共振频率与钛宝石激光器工作频率的锁定.该技术采用压电陶瓷作为执行元件,通过对压电陶瓷的调制,实现了对透射激光功率的调制,并由锁相放大器解调获得伺服信号,该伺服信号经过高压放大器放大后控制压电陶瓷的伸缩来调控谐振腔的腔长,从而使腔的共振频率锁定在激光频率上.当激光上作于单一频毕时,谐振腔的谐振频率可以长时间地与激光频率保持锁定,锁定后腔的透射光功率相对起伏的稳定性为2%.当激光频率扫描时.谐振腔的谐振频率可以在2 GHz范围内不间断地与激光频率保持锁定.     

4路GW级纳秒脉冲源同步技术实验研究

 利用峰值功率可达1 GW的纳秒脉冲源CKP1000开展了4路GW级纳秒脉冲源同步技术实验研究。使用trigatron作为触发开关,通过单路开关触发特性实验研究优化了开关的结构与工作参数,单路开关抖动0.2 ns,建立了实验装置,实现了4路GW级纳秒脉冲源并联同步输出。同步实验结果为: 纳秒脉冲源输出电压230 kV,峰值功率1 GW,脉冲宽度6 ns,4路输出脉冲同步偏差95%以上概率分布在1 ns以内,平均同步偏差630 ps。     

光纤混沌相位编码保密通信系统理论研究

通过耦合激光混沌相位控制同步系统和光纤信道，提出外部光注入半导体激光器激光混沌相 位控制光纤同步以及混沌相位相移键控外调制光纤保密通信系统理论模型，数值实现了在相 位控制器控制下的远程光纤混沌同步.理论分析了光纤自相位调制对混沌信号以及对同步的 影响，导出了光纤混沌最大传输距离公式.通过连续键控调制相位控制器实现了光纤激光混 沌相位相移键控编码调制发射，设置接收系统相位控制器控制激光相位相移实现了光纤激光 混沌同步解调.数值模拟了具有比特率50Mbit/s远程光纤混沌数字编码通信系统的应用，详 细地进行了在远距离光纤传输中的系统参数失配以及系统抗噪声能力的数值分析. 关键词： 混沌 同步 光纤混沌通信 半导体激光器 相位     

基于压电陶瓷与光纤电光调制器双通道伺服反馈的激光相位锁定实验研究

通过相干合束提高光纤激光源的输出功率是目前研究的一个热门领域,其中多束激光的相位控制是提高合束效率的关键技术之一.本文基于主动相位锁定技术对传统外差探测法进行了改进,基于压电陶瓷及光纤电光相位调制器双通道伺服反馈,实现了对同一激光源输出的两路相位独立变化的1531 nm激光长时间的相位锁定.通过选择合适的PID控制参数,将反馈带宽拓展到了220 k Hz(受限于PID控制器自身带宽).最终的相位锁定控制在0.88?以内,即相位控制精度为λ/400,经过160 s平均后可得到相位锁定的最佳值为0.006?,整体实验装置结构简单、运行稳定.     

基于组态王的配电网监测系统研究

针对6/10KV配电网,为减少电网故障对用户和设备造成的损失,实现对电网参数的实时监测与故障预警,设计了基于组态王与RS-485总线配电网参数在线监测系统。电网参数经6/10KV互感器获取传送给电参数变送模块,变送器将信号转换成支持ModbusRTU通信协议格式,通过RS-485总线将数据采集、上传到监测计算机。上位机监测系统采用组态王软件结合SQL关系数据库,实现实时电压、电流、频率、功率、电能的显示、存储、报警、管理等功能。经调试运行证明该系统方案是正确的、可行的。     

基于STM32的环境多点监测系统设计

为了解决当前高速公路服务区环境管理人员缺乏而且地理位置相对封闭的特点造成较难管理的问题,设计了一种基于STM32控制器和RS485网络的多点环境监测系统;以传感适配器作为终端节点和下位机,完成环境数据采集;通过SP3485芯片的RS485接口电路采用485总线技术将信号传输给上位PC机,自定义的通讯协议保证了通讯的可靠性;采用VB语言和模块化设计思想开发上位机程序,在ACCESS数据库的作用下对测量的数据规范化管理;搭建的实验系统测试结果表明系统具有组网灵活,性价比高,测量数据误差在3%以内,能较好地满足高速公路服务区环境监测和管理的需求。     

基于自抗扰技术的四旋翼飞行器视觉伺服控制器设计

基于自抗扰控制技术的四旋翼飞行器视觉伺服控制器克服了惯性传感器无法获取位置信息的缺点,提高了飞行器的灵活性,能够胜任更复杂的任务;文章主要针对基于四旋翼无人飞行器的视觉伺服控制技术问题展开相关研究;选用基于HSV颜色空间的颜色特征提取的方法实现目标跟踪,再通过三角形法则确定飞行器与目标在世界坐标下的相对位置,最后引入自抗扰控制技术设计了水平位置控制器与姿态控制器;通过实验结果分析,文章设计的飞行器视觉伺服控制器可以准确地跟踪目标并实施高精度定位,并且控制系统鲁棒性强,跟踪误差小,能够有效地完成视觉伺服控制任务。     

基于PMAC运动控制器的激光雕刻控制系统设计

为了实现激光雕刻切割机的灵活控制,提出了一种基于PMAC运动控制器的激光雕刻控制系统方案。PMAC运动控制器通过Pcomm32通信驱动程序接收工控机的指令数据,并将控制量传递给伺服驱动器,控制两个交流伺服电机的运转,同时伺服驱动器接收伺服电机的位置反馈信号,进行位置补偿,从而达到电机位置的精确控制。对运动控制模块进行了设计,并给出运动了程序基本结构。该方案结构简单,可靠性好,控制方式灵活,加工效率得到了大幅度的提高。     

基于实验物理及工业控制系统的数控电源原理

设计了一个基于实验物理及工业控制系统(EPICS)实时测控的伺服电源控制器,并将其插入现有脉冲电源测试。该电源控制器采用死区时间调制(DTM)技术伺服跟踪外部控制信号以连续调节所需输出电流,这可确保开关管工作在近似零电流关断的状态下, 开关损耗小,电源效率高。对该电源及其控制器原理进行了介绍,对DTM法进行了理论分析与研究,并通过Matlab仿真和实验验证了其原理的正确性和可行性。     

多路高精度机器人控制器软硬件设计及优化

为实现多路高精度伺服电机驱动控制,设计了由软件和硬件组成的机器人控制器系统。控制器包括ATMEGA8微处理器搭配74HC595的硬件结构和冒泡算法两部分,可以产生多达32路的PWM信号,但测试结果显示输出信号精度不高。为进一步提高PWM控制信号的输出精度,将软硬件进行了优化,设计了以STM32微处理器为核心采用定时器分时算法的控制器。该控制器利用4个定时器并行输出多达32路的高精度PWM信号,在机器人和自动控制领域有很好的应用前景。     

旋转机械电动振动台的PLC自动控制器设计

当前电动振动台自动控制器利用PID作为控制核心,其抗干扰能力较弱,启动时间过长,导致控制器的使用寿命较短。提出旋转机械电动振动台的PLC自动控制器设计。将PLC作为主控单元对PLC自动控制器进行设计,制定PLC自动控制器的总体结构,采用RS-485串行通讯口和EEPROM数据存储器对电源模块、LED显示模块、报警模块、通讯模块、信号采集模块及存储器模块等硬件设备进行细节改进;对控制器软件部分的自动控制功能主程序和中断、LED显示功能子程序进行重新编程,实现控制器自动控制效果的优化,完成旋转机械电动振动台PLC自动控制器的设计。实验结果表明,改进设计的控制器有效提高了旋转机械电动振动台的抗干扰能力,缩短了电动振动台的启动时间,延长了电动振动台的使用寿命。     

智能分区PID控制算法在电动缸伺服系统中的研究

针对电动缸伺服系统中的非线性环节,本文采用带线性补偿的分区二级前馈PID控制算法。首先建立电动缸伺服系统的仿真模型,并采用单组控制参数的二级前馈PID控制算法,通过仿真发现系统存在着抖动、精度较低的问题。然后提出了具有线性补偿的分区二级前馈PID控制算法,改进了相应的控制器结构并实现控制器的数字离散化。最后通过线性补偿的方法整定实际系统在各分区的控制参数,计算出相应的控制量。对比分析实际系统的稳态误差,发现智能分区PID控制器在电动缸伺服系统中能够取得更好的控制效果。     

模糊PID控制在ATP伺服系统中的应用

针对空间光通信ATP伺服系统采用一种模糊PID参数自整定的控制方法,结合模糊控制与常规PID控制的优点,讨论了模糊PID参数自整定控制器的设计方法。利用MATLAB中的模糊控制工具箱进行了系统的辅助设计与仿真实验,并与传统PID控制系统进行比较。仿真结果表明,该控制方法明显优于传统PID控制,并能使ATP系统的视轴稳定性得到提高。     

永磁直线同步电机位置系统的模糊IP控制研究

针对具有电磁推力大、响应快、易于矢量解耦控制的永磁直线同步电机PMLSM,研究高精度位置伺服控制系统的设计,以满足高速加工与高精度微进给加工的需求。考虑被控对象的变化和外界扰动,控制器的参数难于在线修订,设计了一种模糊/积分-比例IP位置控制器。它将具有并联反馈环节的IP控制器与模糊控制器有效结合,根据位置偏差的变化率进行切换,即存在较大输入指令与系统输出偏差较大时采用模糊控制,而系统输出接近于输入指令时则采用IP控制器,从而发挥模糊控制器对变参数系统的自适应性和IP控制器的快速和准确性优势。仿真实验结果表明模糊/IP控制器在稳态精度和动态性能方面优于单纯的IP控制器和模糊控制器,能够满足变参数控制系统的性能指标。     

基于FPGA的多轴直流电机控制系统

为了实现机械相控阵列天线的波束扫描,采用微型直流电机驱动螺旋天线单元转动来达到预定的辐射相位,研究了一种基于单片FPGA的多轴直流电机控制系统。采用IP设计思想,直流电机的位置控制用纯硬件逻辑电路的形式(直流电机控制IP核)实现,总线通信及轨迹计算由同一芯片上的微处理器(Nios II软核)软件实现,从而容易构建多轴直流电机控制的片上系统。利用Verilog硬件描述语言,设计了一种高性能直流电机控制IP核,并进行了仿真验证。为了验证该IP核的复用性,构建了一个56轴直流电机控制的片上系统。实验结果表明,此系统可对各个直流电机实现快速精确控制,每轴的运动相互独立,并且控制参数在线可编程,控制一致性满足系统设计要求。基于这种方式构建的系统,扩展方便、可移植性高、具有较好的适用性,已在某相控阵列天线中得到了应用。     

PI-P控制算法在弱刚度伺服系统中的应用

为了提高伺服系统的带宽,减小重量、体积和成本的增加,提高光电经纬仪的高速、高精度、高稳定性,分析了弱刚度系统的影响机理,采用PI-P无超调控制算法有效抑制了系统振荡特性的发生,在弱刚度系统中实现了较高控制性能,并直接应用于160电影经纬仪的改造中,取得了明显的效果.该方法对同类系统的设计具有重要的应用价值.