激光测距无损检测机器人运动控制研究

为了提高无损检测机器人行走的直线度,针对移动机器人系统,本文研究了激光测距的位置反馈方法,开发了基于微控制器STM32芯片的控制器,完成了边缘传感器信号、光电码盘信号、激光测距信号的接收与处理。设计了系统的软件结构,探讨了移动机器人系统的建模与仿真,详细分析了永磁同步电机的数学模型和移动机器人的运动学模型,在此基础上,以移动机器人的侧移与偏移角度为指标,设计PID控制器的参数,进行PID控制算法的仿真。经过仿真分析,研究扰动对于系统各部分新能的影响,验证了控制算法的合理性与有效性。     

基于直流无刷电机的汽车EPS系统控制器开发

为了改善转向系统助力性能和降低系统功耗,基于直流无刷电机,研究了电动助力转向系统的结构组成与工作原理,采用Freescale 微控制器MC56F8346作为主控芯片,开发了汽车电动助力转向系统控制器。将控制器分为控制电路和驱动电路两部分,设计了转矩、电流等信号采集电路、霍尔位置传感器的转子位置信号捕捉电路及驱动电路。试验结果表明,所开发的控制器静态功耗低,动态响应快,能够满足电动助力转向系统对转向灵活性、轻便性及可靠性的需求。     

基于Royer振荡器的硅基雪崩光电二极管偏压电路

针对雪崩光电二极管（Si-APD）所加偏压需要随环境温度作调整，且偏压电路所需的低纹波低噪声等因素，构建了以Royer振荡器和微控制器为核心的偏压电路。该Si-APD偏压电路以BL8032型同步降压控制器作为Royer振荡器的输入电源，以MS5221M型DAC作为该输入电源的调整单元，以AD8606型集成运放和AD7980型ADC作为Royer振荡器输出电压采样单元，以STM32F103TBU6型微控制器作为计算与时序控制单元。本偏压电路不仅具有温度自适应性，而且具有低纹波、低噪声、低功耗和电气安全隔离的特点，能在9～36 VDC宽输入电压范围和-40～70℃环境下良好工作。     

基于ARM Cortex-M3微控制器与QDUC的嵌入式激励器设计

为解决传统激励器设备体积大、成本高等问题,采用ARM Cortex-M3微控制器与QDUC方案设计了一种嵌入式激励器;系统基于ARM Cortex-M3微控制器、以太网PHY与uIP TCP/IP协议栈构建有线以太网实现与外部上位机之间的数据的收发,使用专用QDUC集成电路芯片对以太网传送来的基带数据进行正交数字上变频,产生任意波形射频激励信号。该方案具有环境适应性强、尺寸小、结构简明、开发难度低、工作稳定可靠、可扩展性强等特点。试验实测系统工作于UDP模式时最大可用基带数据更新速率可达21.5Mbps,输出射频信号载波频率覆盖DC～400MHz,满足实际工程需求。     

有源星型光纤CAN网络的数据传输系统的研究设计

在电磁干扰较强的工业现场环境下,为了提高数据传输的可靠性,以光纤作为数据传输介质的应用越来越广泛。目前以光纤作为传输介质的CAN总线的标准并没有形成,对各种CAN网络的拓扑结构和光纤CAN网络的特点进行了分析之后,提出了一种基于光纤的有源星型CAN网络的数据传输系统的设计方案。设计出数据传输系统的结构、硬件和软件,其中硬件主要包括用LPC2292作为CAN控制器,光纤收发模块的设计以及采用FPGA芯片作为有源耦合器的主控芯片,软件主要包括基于LPC2292微控制器实现CAN应用层协议和上位机监控软件的设计。通过四个CAN节点的实验的测试,系统具有良好的可靠性,同时验证了系统设计方案的正确性与可行性。     

加速器电子枪控制器的设计及其远程光纤通讯的实现

 介绍了合肥国家同步辐射实验室200 MeV电子直线加速器新型脉冲电子枪控制器的工作原理，以及I²C总线和嵌入式微控制器在电子枪控制器中的应用，详细分析了加热灯丝的数控电流源、引出电子束的数控电压源和脉冲电压源等模块的硬件实现，并给出了光纤通讯和后端微机控制软件的设计过程。该电子枪已成功应用于加速器的实际运行中，性能稳定，工作可靠，完全替代了以前的机械控制方式。     

3D打印机控制系统的设计

设计了一种3D打印机控制系统,采用微控制器ATmega2560为主控制器,集成了USB通信接口模块、打印头温度检测模块、LCD控制器模块以及电机驱动模块等;利用计算机切片软件将3D模型切片产生G代码,通过串口送到主控制器,主控制器处理G 代码并对电机驱动模块发送控制信号,采用PWM脉冲宽度调制技术控制3D打印机的XYZ三轴电机及挤出机电机进行3D打印,为了保证打印头快速达到打印温度并保持温度恒定,采用增量式PID算法实现对温度的精确控制;测试结果表明,采用增量式PID算法后,挤出头温度控制在245℃,控制精度为1℃,将原来的300 s左右进入恒温状态提高到75 s左右进入恒温状态,提高了三维打印恒温控制的性能,减少了打印过程中打印材料断丝、粗细不均匀等现象,满足了对打印质量的要求。     

基于ZigBee的大型公共建筑能耗采集器设计

针对大型公共建筑能耗实时采集系统中存在的布线复杂、通信成本高、安全性低等问题,提出一种基于ZigBee技术的能耗数据采集器设计方案。该方案采用STM32做主控制器, ZigBee采集单元通过RS485接口实现与基于Modbus协议的智能电表之间的数据通信,并采用ZigBee无线网络将数据发送至协调器,协调器通过USART方式与主控制器进行通信;主控制器利用以太网将数据发送至上位机。通过软硬件设计,以XY194E智能电表为例,对其电能参数进行测试采集,结果表明该方案克服了传统人工采集传输的不足,提高了数据采集传输的实时性、准确性,能够满足能耗采集系统的要求。     

基于PSO 实现的级联H 桥七电平APF 在外超导电源中的研究

针对强磁场实验装置(SHMFF)的链式高压有源电力滤波方案规划,基于有源滤波系统的非线性特性, 采用分数阶值。PI 控制器替代普通PI 控制器,在此基础上引入粒子群算法优化指令电流PI 控制器参数,并通过 实验对比分析了人工整定的PI 控制器与PSO 整定的PI 控制器的运行效果。经样机实验表明,采用的PSO 算法 整定的电流内环控制器是正确的,且具有一定的参考价值。     

����PSO ʵ�ֵļ���H ���ߵ�ƽAPF ���ⳬ����Դ�е��о�

针对强磁场实验装置(SHMFF)的链式高压有源电力滤波方案规划,基于有源滤波系统的非线性特性, 采用分数阶值。PI 控制器替代普通PI 控制器,在此基础上引入粒子群算法优化指令电流PI 控制器参数,并通过 实验对比分析了人工整定的PI 控制器与PSO 整定的PI 控制器的运行效果。经样机实验表明,采用的PSO 算法 整定的电流内环控制器是正确的,且具有一定的参考价值。     

基于单驱动变量分数阶混沌同步的参数调制数字通信及硬件实现

通过单驱动变量设计了三维分数阶混沌系统通用的自适应同步控制器.基于参数调制原理, 利用单驱动变量分数阶混沌系统的同步,提出了一种新的通用型数字通信方案,对电路进行了仿真,同时搭建了实际硬件电路,结果显示接收信息和发送信息符合完好,验证了本方案的有效性和可行性.     

分数阶Chua's系统错位同步无感模块化电路实现及应用

基于分数阶混沌系统稳定性理论, 设计高效的非线性控制器, 实现初始值不同的两个分数阶Chua's系统错位投影同步. 根据分数阶复频域近似方法, 提出分数阶系统的等效电路, 实现分数阶Chua's系统错位投影同步的无感模块化电路. 最后,利用改进的混沌掩盖通信原理, 将以上同步方案应用于混沌保密通信中, 在发送端使用分数阶混沌序列对有用信号加密传送, 从接收端可以无失真地恢复出有用信号. 数值仿真与电路仿真证实了提出方案的可行性. 关键词： 分数阶Chua's系统 错位投影同步 无感模块化电路 保密通信     

基于线型腔掺铒光纤激光器的光纤光栅传感实验研究

提出了一种基于线型腔掺铒光纤激光器的光纤布拉格光栅传感解调系统,并进行了理论分析和实验验证。此传感系统具有稳定性好、信噪比高、结构简单等特点。实验结果表明:在常温下光纤光栅传感解调系统能很好的实现光纤光栅传感信号的传感和检测;15m掺铒光纤用作增益介质可以产生较大信噪比的稳定激光输出,系统在4nm范围内的解调精度为0.04nm。     

Synchronization,circuit and secure communication implementation of a memristor-based hyperchaotic system using single input controller

In this paper, we investigate a circuit implementation of memristor-based chaotic synchronization with a single input controller. Firstly, based on the cubic function model of memristor, a circuit with the grounded flux-control memristor-based hyperchaotic system is designed and implemented. Secondly, a single input controller is proposed to synchronize the two memristor-based hyperchaotic systems, and a sufficient condition of the synchronized system is obtained by the Routh-Hurwitz criterion and minimum phase theory. Then, a circuit of the proposed controller for memristor-based chaotic synchronization system is designed and implemented. Finally, secure communication based on memristor-based chaotic synchronization system is given to show the feasibility of the signal encryption scheme.     

低干扰驱动控制电源的设计

介绍了一种低干扰驱动控制电源的设计。由CPU产生的PWM波,经过滤波后形成正弦信号作为功放电路信号源,经功率放大后来驱动斯特林制冷器工作。由于电源驱动部分采用线性放大,降低了工作时对红外控制器件的干扰,保证了红外器件的正常工作。程序采用了PID算法来改变输出功率,以稳定制冷机冷头温度,温控精度可达±0.5K。     

Inducing chaos by resonant perturbations: theory and experiment

We propose a scheme to induce chaos in nonlinear oscillators that either are by themselves incapable of exhibiting chaos or are far away from parameter regions of chaotic behaviors. Our idea is to make use of small, judiciously chosen perturbations in the form of weak periodic signals with time-varying frequency and phase, and to drive the system into a hierarchy of nonlinear resonant states and eventually into chaos. We demonstrate this method by using numerical examples and a laboratory experiment with a Duffing type of electronic circuit driven by a phase-locked loop. The phase-locked loop can track the instantaneous frequency and phase of the Duffing circuit and deliver resonant perturbations to generate robust chaos.     

基于ACR9000控制器的自动光学检测平台设计 

针对自动光学检测（AOI）平台运行过程中的定位精度控制问题,提出了一种基于速度和加速度前馈控制与PID反馈控制的复合控制算法,该算法对输入量进行跟踪补偿控制以消除系统稳态误差,用于提高AOI平台定位精度。基于开放式的数控系统设计方法设计了AOI平台。在Matlab/Simulink环境下,构建了基于该复合控制算法的定位精度控制仿真模型,仿真结果验证了复合控制算法的有效性。将该复合控制算法作为ACR9000控制器的控制算法,并基于ACR9000控制器进行AOI平台实验研究。应用该AOI平台进行了印刷电路板（PCB）检测实验,实验结果表明文中复合控制算法能够提高AOI平台定位精度,AOI平台的定位精度满足印刷电路板检测要求,可以将该AOI平台用于印刷电路板检测。     

Performance evaluation of a WDM/OCDM based hybrid optical switch utilizing efficient resource allocation

A hybrid optical switch （HOS） with physical layer of wavelength division multiplexing and optical code division multiplexing （WDM/OCDM） scheme is proposed. An additional feature to the HOS than optical cross connect （OXC） is that the controller can process requests for both circuit establishment and burst scheduling. In our study, the measurement criteria of HOS are the blocking probability, probability of error, and probability of outage. To simplify the analysis, no distinction is made between a circuit in progress and a burst in progress. Moreover, a minimum fit （MinF） resource allocation strategy is applied in order to increase the bandwidth efficiency and control the multiplexing interference of the OCDM. A 2D Markov model for the HOS is presented using the MinF strategy. Numerical results reveal that the code parameters and the resource allocation strategy greatly affect the performance. Certain periority can be achieved by assigning shorter codes to high periority users and longer codes to low periority users. Also, the probability of error and outage are reduced bv aonling the MinF strategy.     

Thin-disc piezoceramic ultrasonic motor. Part II: system construction and control

Design and performance evaluation of an ultrasonic motor was discussed in [Wen et al., Thin-disc piezoelectric ultrasonic motor. Part I: design and performance evaluation, Ultrasonics]. Higher precision position control of piezoceramic ultrasonic motor depends on mechanical design and servo control of a very precise and adequate metrology. This paper proposes the design of a driving circuit and controller to deal with non-linearities behavior in the model of piezoceramic-driving ultrasonic motor. The performance of the driver and the effectiveness of the proposed controller are demonstrated by command inputs of sinusoidal and step signals. For comparison purpose, the ultrasonic motor is controlled using two methods: i.e., proportional-integral-derivative (PID) and sliding-mode control (SMC). It was proven that SMC would compensate automatically for unmodeled behaviors such as piezoceramic non-linearities and mechanical stick-slip phenomena. Furthermore, SMC scheme has been successfully applied to position tracking to demonstrate the excellent robust performance in noise rejection.     

Fast generation of W state via superadiabatic-based shortcut in circuit quantum electrodynamics

We propose a scheme to fast prepare the three-qubit W state via superadiabatic-based shortcuts in a circuit quantumelectrodynamics (circuit QED) system. We derive the effective Hamiltonian to suppress the unwanted transitions betweendifferent eigenstates by counterdiabatic driving, and obtain the W state with high-fidelity based on the superadiabaticpassage. The numerical simulation results demonstrate that the proposed scheme can accelerate the evolution, and is moreefficient than that with the adiabatic passage. In addition, the proposed scheme is robust to the decoherence caused by theresonator decay and qubit relaxation, and does not need additional parameters, which could be feasible in experiment.