某大型无人机实时仿真系统的快速原型设计

针对某大型无人机建立无人机、舵机、传感器的数学模型,在MATLAB/Simulink环境下建立无人机仿真系统快速原型模型并进行优化,将仿真系统快速原型模型自动转化为可执行的应用程序,并直接加载到目标仿真计算机上运行,最后进行仿真验证并对系统的功能和性能进行测试;仿真结果表明,快速原型技术在降低无人机仿真系统设计难度、缩短设计周期的同时,能够满足飞行仿真试验对无人机仿真系统的实时性和可靠性要求。     

基于CompactRIO的四旋翼飞控实时仿真平台设计

针对四旋翼无人机实时飞行控制系统的控制算法设计与参数整定,设计了一种基于CompactRIO的飞行控制系统实时仿真平台,该平台使用两台CompactRIO作为主控制器,分别在其嵌入式实时系统(VxWorks)中运行Simulink设计的无人机动力学模型与飞行控制系统模型,并使用LabVIEW开发PC上位机监控程序,用于调整飞行状态和整定控制参数。经试验证明,该平台实用性强,可视化程度高,实时性好,能较好地对四旋翼飞控系统进行实时仿真验证。     

滑翔弹一体化实时半实物仿真平台设计

针对滑翔弹飞行控制系统半实物仿真平台研制中的两个关键问题—仿真实时性与一体化建模,建立了一套基于Windows操作系统的半实物仿真平台,开展了在较低成本的工业控制计算机上实现高效、实时的飞控系统半实物仿真研究。文中采取了Real Time Extension(RTX)插件扩展系统实时性的方案,既满足了仿真平台1ms精确定时的要求,又大幅降低仿真平台的成本;结合Simulink软件高效、安全的基于模型设计的解决方案,建立了扩展实时Windows系统下自动生成代码与手工代码混合编程的方法,重点解决了一体化建模方案在实时平台中的集成问题,并进行了仿真平台实时性能测试。最后完成了发射高度为海拔4 800 m,初始速度为202 m/s以及不同误差组合条件下的滑翔弹半实物仿真试验,整个飞行过程中侧滑角都稳定在-3度与3度之间,满足飞控系统稳定裕度要求。     

基于RTW的单相锁相环控制新方法研究

给出了一种基于DSP TMS320F2812和MATLAB实时代码生成工具(RTW)的单相整流器锁相环控制系统,介绍了MATLAB实时仿真控制系统的搭建过程和实际系统的硬件结构;并在此防控一体化控制平台上,介绍并改进了一种双坐标反馈方法设计锁相环的算法,首先利用Matlab/Simulink工具建立了算法模型,并给出了其仿真结果,结果显示功率因数基本为1;然后将仿真模型转换成实时代码,并将代码烧写到DSP控制实际系统中给出了实验结果,实验结果显示相位差为-2度左右,电流稳定在一定值,与仿真结果吻合,证明了这种由可视化模型生成代码的方法不仅缩短了开发周期,而且提高了系统的能观能控性。     

基于PXI和RT-LAB的永磁同步电机快速控制原型设计

针对永磁同步电机控制器存在算法复杂、代码量大、开发周期长等问题,实现一种基于虚拟仪器的永磁同步电机快速控制原型系统。设计快速控制原型硬件平台,并对硬件设备进行选型,包括PXI虚拟仪器、功率驱动模块、电机对拖台架等;研究永磁同步电机转子磁场定向控制原理基础上,以一台3.1KW被测电机为被控对象,在RT-LAB实时仿真软件环境下,搭建永磁同步电机控制算法模型。实验结果表明,电机转速与定子电流均可无偏差跟踪参考给定值,系统控制性能良好,且该系统使电机控制器开发周期缩短、成本降低。     

基于1553B总线三冗余飞行控制系统设计与可靠性研究

对系统可靠性的探讨一直是航天飞行器设计过程中的首要议题，飞行控制系统作为核心系统，一旦出现故障会导致整个飞行任务的失败。以提升飞行可靠性需求为出发点，提出了一种基于1553B总线的飞行控制计算机三冗余设计方案，给出了冗余飞控系统的架构设计、控制板硬件构成、三模块同步方案和表决算法等设计方法，完成了飞行控制系统的冗余设计策略研究。为适应飞控系统的国产化、小型化、轻质化设计趋势，采用了基于国产SoC芯片的SiP模块以实现工程化。为研究三冗余系统方案可靠性，分析其工作状态建立了Markov模型。最后以Simulink图形化建模方法完成了相关仿真，通过对系统进行典型故障注入验证了冗余管理算法，仿真结果表明提高系统故障检测覆盖率有利于增强系统可靠性。     

面向下一代航电系统的数据块填装性能

结合光分组交换(OPS)网络和光纤通道(FC)技术的优势, 提出一种下一代航电系统组网方案——基于光分组交换网络的光纤通道技术(FC over OPS)。建立了数学仿真模型, 研究了一种数据块填装算法与网络实时性之间的关系, 分析不同的参数如发送带宽、最低效率门限、发送定时的选取对网络实时性的影响。进一步完成硬件原型设计和仿真, 比较了软件仿真与硬件仿真的结果, 并分析该数据块填装算法的性能。     

基于Simulink和C++混合编程的测试系统建模技术研究

介绍了一种基于Simulink和C++混合编程技术的自动飞行控制系统测试系统建模技术及调试方法;基于Simulink搭建飞行仿真模型,通过RTW自动代码生成工具将各仿真模块分别生成嵌入式代码,并集成应用于C++软件设计环境中;通过对时钟的有效设定,实现了基于Windows系统的实时飞行仿真测试系统的设计,仿真软件的最小运算周期为2 ms;该技术不仅可以满足自动飞行控制系统飞行仿真试验的实时性要求,并且在软件开放性、接口扩展性、板卡驱动的通用性以及软件设计功能多样性等方面占有较大优势;基于这个技术建立而成的仿真测试系统,某型自动飞行控制计算机已经成功的开展了多轮半物理仿真验证试验,并取得了良好的试验效果,从而为产品的试飞定型奠定了坚实的基础。     

混合三余度无人机飞控计算机硬件结构设计及可靠性分析

飞控计算机是整个无人机飞控系统的核心部件,其可靠性直接影响着无人机的飞行安全;为了提高飞控计算机的稳定性和可靠性,结合工程实践,提出了一种混合三余度无人机飞控计算机硬件结构设计方案,概括描述了各组成部分的工作原理,并采用马尔科夫模型对该方案进行了可靠性分析;数据结果表明,混合三余度无人机飞控计算机较单机可靠性有了明显提高,满足无人机飞控计算机的可靠性要求,可作为高可靠性长航时无人机飞控计算机设计的参考方案。     

基于VeriStand的实时飞行测试系统设计与实现

针对飞行器改装带来的实时模飞测试问题,提出了一种实时飞行测试系统设计及实现方案。首先分析了待测飞控及安控系统的工作过程和技术特性,给出了实时测试系统应该具备的功能。基于功能需求,明确了系统采用PC上位机-PXI实时下位机的硬件架构,同时给出了上位机、下位机的硬件资源配置。系统采用VeriStand、MathWorks Simulink?、LabVIEW分别完成实时测试项目配置与管理、实时模型开发、虚拟串口设备驱动开发任务,并详细讨论了实时模型和虚拟串口设备驱动的开发过程。最后分析了实时测试结果。     

LabSView平台下电动起吊推车控制系统设计

针对当前电动起吊推车控制方法,采用模糊人工控制准确定位和智能控制性不好的问题,在LabSView平台下进行电动起吊推车控制系统优化设计,提出基于多线程串口非线性严格反馈的电动起吊推车控制系统设计方法。控制系统分为硬件设计和软件设计两大部分,系统总体构架分为数据采集模块、控制陀螺仪模块、执行器模块、上位机通信模块和人机交互模块等,根据模糊PID控制律进行电动起吊推车控制算法设计,以ADSP-BF537作为主控芯片进行控制器硬件设计,在LabSView平台下进行控制算法程序加载,实现软件开发设计。系统测试结果表明,采用该系统进行电动起吊推车控制,灵敏度较高,控制收敛误差较低,鲁棒性较好。     

风力发电机偏航控制系统设计仿真技术研究

偏航控制系统是风力发电机的核心机构之一,其硬件设计、软件开发与控制算法的合理选用将直接影响偏航控制系统研发成本、周期,以及风力发电机的风能利用率和安全可靠性等。仿真技术作为一种有效的性能预测、试验验证和分析的综合性技术,其具有高效、安全、受环境条件的约束较少等优点,在复杂系统的研发过程中已成为不可或缺的重要手段。因此,偏航控制系统研发前期,为确保系统软硬件开发、控制算法设计的合理性,缩短研发周期、提高研制效率、降低资源成本,将仿真作为主要验证手段。利用Proteus对偏航控制系统的硬件电路和系统软件进行仿真验证,利用MATLAB对控制算法设计的合理性进行考核,为实际偏航控制系统研发提供依据和指导。     

基于FPGA的微型直流电机控制器IP核设计

为了实现阵列天线波束高效控制和系统小型化, 实现多轴微型直流伺服系统达到高速、并行控制, 根据Nios Ⅱ处理器的Avalon总线规范, 利用Verilog硬件描述语言, 设计了一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的微型直流电机控制器IP核。该控制器采用了有限状态机的方法, 分多模块实现硬件控制功能。针对微型直流电机特性, 采用了比例-积分-微分（PID）算法、分段控制及启停监测等控制策略。最后利用软件Quartus Ⅱ及DE0开发板进行了仿真和实验验证, 实验表明, 该控制器具有响应速度快、定位精度高、可靠性高、体积小等特点, 可以可靠地对各路微型直流电机进行独立控制, 且控制性能良好, 能够实现天线单元快速、准确的相位控制。     

Chaos control in biological system using recursive backstepping sliding mode control

This paper puts forward the control of chaos in the biological system. A new controller based on recursive backstepping sliding mode control is proposed such that it can control the chaotic dynamics in the biological system to stabilize at any position or to track any trajectory that is a smooth function of time. A proportional integral switching surface is proposed to achieve the stability condition of the error dynamics. Unlike the open loop and open plus closed loop control techniques, the design of proposed controller does not require the parameter perturbation. The required stability condition is derived based on Lyapunov stability theory. Simulation is achieved in MATLAB environment. Numerical simulation results are presented in order to show the effective verification of the proposed controller design. Simulation results correspond that the objective of chaos control is achieved successfully.     

嵌入式电子节能控制器的设计与实现

节能控制能够有效降低能耗,对保护环境等方面具有重要影响。但目前大多数电子节能控制器都是通过采用单片机技术和双向晶闸管过零触发交流调压电路对电子节能控制器进行设计。通过介绍电子的负荷特点和节能原理,分析电子节能控制器的硬件组成电路,并对电子节能控制器的主要软件程序的流程图进行设计,完成电子节能控制器设计。但这种方法节能控制效果较低,难以保证电子节能控制器性能,为此,提出一种基于模糊PID控制的嵌入式电子节能控制器设计与实现方法。首先通过对嵌入式电子节能控制器的处理器、电源电路、复位电路、系统时钟电路、JTAG接口电路、D/A转换电路、功放电路、双极性电源电路以及嵌入式电子节能控制器硬件PCB板器件布局等的设计,完成嵌入式电子节能控制器硬件设计。在此基础上,选用模糊PID控制方法对嵌入式电子节能控制器进行设计。通过分析模糊PID控制原理,介绍加入自调节因子的模糊PID控制的算法设计,以此确定输入输出隶属度函数,再利用模糊推理和模糊规则,得到电子节能控制器的模糊控制过程,从而完成嵌入式电子节能控制器的设计。实验证明,所提方法能够有效提高嵌入式电子节能控制器的节能控制效果,具有良好的使用价值。     

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。     

基于USB总线的离散量接口设计与实现

为了满足航空电子仿真系统对离散量输入输出控制的需求,设计开发了一种基于USB总线的离散量输入输出接口。该接口采用USB芯片CH375完成板卡与主机数据通信,51单片机作为主控制器,CPLD实现地址译码和逻辑控制,光耦和继电器分别为输入和输出隔离器件,具有采集56路光耦输入信号和56路继电器输出信号的功能。论文详细探讨了系统总体设计、硬件实现、软件配置和工作流程,给出了系统硬件的框架结构、软件架构,详细讨论了系统的驱动软件开发。该接口满足不同仿真系统离散量输入输出的需要,具有稳定性高、可热插拔、通道数目可变的特点,在工程应用中收到了很好的效果。     

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。     

基于MEMS传感器的无线位置跟踪控制仿真应用

针对嵌入式工业控制系统终端显示的需要,提出了一种基于微处理器R1610和LCD控制器SSD1963的液晶显示模块的设计方法。详细阐述了硬件接口电路的设计和控制软件的编程,重点介绍了R1610、SSD1963以及TFT液晶屏AT070TN83之间的硬件连接方法,分析了SSD1963液晶控制的使用方法以及针对液晶屏显示时序的系统设置。结合显示控制实例实现了图像在液晶屏上的显示,显示效果良好。该显示模块的设计具有一定的应用前景和参考价值。     

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。