消防机器人行走控制系统的设计与实现

近年来火灾事故频发,消防人员的安全问题无法保证,“机器换人”这一理念是处置火灾救援的一个重要手段和发展趋势。本文针对火灾现场的环境复杂性,设计了消防机器人的行走控制方案,通过设计电机驱动系统的硬件电路与针对行走控制系统进行MATLAB模拟仿真,实现并优化了消防机器人的越障及转弯功能。主要对电机驱动部分及整个系统软件流程进行设计。通过测试,验证了行走控制方案的可靠性。     

一种适用于PWM驱动的滤波方法北大核心CSCD

脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)驱动是现有伺服控制系统的关键构成,因此在直流电机前端对脉宽信号进行差模滤波与共模滤波尤为重要。以某光电惯性稳定平台WSA38M功放模块为标的搭建滤波电路,分析PWM驱动开关频率导致电机发热和产生电磁耦合干扰的原因,运用公式计算LC滤波电路的电气参数,并进行优化仿真。测试和电磁兼容实验结果表明:优化后的电路性能优良,尤其是在22 kHz~53 kHz频段对系统干扰较小,容易满足整体指标要求,为控制系统设计提供了可靠的依据。     

ARL3520型ICP顺序扫描光谱仪的改造技术

在仔细研究了ＡＲＬ３５２０型ＩＣＰ顺序扫描光谱仪的整体结构及控制电路的基础上，根据被改造仪器的实际情况，保留其分光系统、驱动电路和执行部件，用一台新型通用替换原有的专用计算机系统；通过一块接口板，实现由微机直接实时控制ＩＣＰ光谱仪的顺序扫描，重新设计了光电测量电路；重新开发了基于Ｗｉｎｄｏｗｓ９５操作平台的ＩＣＰ实时分析软件。     

自适应模糊控制的模拟双针气压表驱动系统研究

针对目前应用于列车驾驶仿真平台中的模拟双针气压表控制系统的硬件结构及其控制策略进行了研究;以C8051F410单片机和双电机驱动控制模块BA6239为核心设计开发了表针电机驱动系统,提出了基于PWM控制技术的转速闭环控制策略;系统能够自动计算电机控制模型参数从而得到转速与PWM控制电压的关系,并通过引入自适应模糊PI转速调节器,减小系统及计算误差,提高动态响应精度;测试结果表明,基于自适应模糊控制的模拟双针气压表能够达到真车气压表的动作要求,为构建列车驾驶仿真平台提供了可靠的硬件支持。     

基于柔性铰链支撑的动镜扫描系统

为了改进傅里叶变换红外光谱仪的动镜驱动装置,设计了一种基于柔性铰链支撑的动镜扫描系统。采用柔性铰链的支撑方式和音圈电机的驱动方式,利用具有高精度高稳定性的直角型柔性铰链支撑机构支撑动镜,利用音圈电机驱动动镜前后往复运动,采用DSP控制系统对动镜的匀速进行控制。实验结果表明所设计的动镜扫描系统具有方向稳定性、速度稳定性、抗震性能优越等优点。     

BM6201FS在无叶风扇控制系统中的应用设计

针对当前无叶风扇控制器存在成本高、稳定性差等问题,设计了一种低成本高稳定性的无叶风扇控制器;以 R5F104A单片机为控制核心,无位置传感器的三相无刷直流电机为控制对象,采用高耐压快速大功率MOS集成电路BM6201FS为电机功率驱动电路,降低无叶风扇电路系统成本,采用反电动势过零点检测法确定电机转子的位置信息,软件补偿硬件滤波电路产生的电机换相相移,提高控制器的可靠性;实验结果表明控制器工作稳定可靠,性价比高。     

一种有源有机发光显示屏(AM-OLED)驱动电路的设计

介绍一种有源有机发光显示屏(AM-OLED)的驱动电路的设计方法。像素驱动电路采用常用的两管电路结构,依据此像素驱动电路,提出一种利用多晶硅TFT将部分外围驱动电路集成于衬底的设计方法和电路结构。采用互补的多晶硅TFT管设计屏上移位寄存器,传输门等模块,将部分外围驱动电路集成于OLED显示屏的衬底上,极大地减小了数据信号线的数目,降低了屏内信号线布线和屏外驱动电路的复杂程度。进一步讨论了利用复杂可编程逻辑器件(CPLD)设计驱动AM-OLED显示屏专用集成芯片的设计方案。     

同步磁阻电机自适应混沌同步控制仿真研究

针对同步磁阻电机中的混沌现象,将自适应控制与混沌同步结合,使驱动系统和响应系统快速达到渐进同步。首先,对同步磁阻电机驱动系统进行矢量控制,并建立该系统的混沌状态模型,在某类参数下,分析了系统的混沌态,并利用Lyapunov指数的谱线图得到系统出现混沌的条件;然后,运用状态反馈的方式进行控制,根据系统的混沌自适应方法设计出可行性误差系统,并且利用lyapunov函数稳定性定理,验证所设计的控制率和规则的可行性。最后,通过MATLAB对该控制方法进行仿真。仿真结果验证了理论分析的正确性,为同步磁阻电机的混沌研究提供了有价值参考。     

基于Nios的微距控制系统的数字设计

设计了一种基于Nios处理器的微距控制系统,用于实现虚拟成像设备系统视标位置的精确定位。系统采用现场可编程门阵列(FPGA)实现对步进电机PWM的细分驱动和对光栅尺输出信号的鉴相倍频,构建了基于Nios的微距控制系统的数字设计部分。采用Altera公司的FPGA设计工具Quartus II和嵌入式开发套件 Nios IDE,将可配置的软核处理器与可编程的硬件电路集于一体,既实现了软件处理的灵活性,又具有硬件处理的高速性特点。实验表明,该设计在虚拟成像设备的标视定位中取得了良好的效果,实现了精度为1.25 μm的微距控制。     

基于AVR单片机的高精度光学测厚系统设计

对薄膜测厚系统进行了详尽剖析,从整体上论述了膜厚测量系统,研究了测厚系统中薄膜测厚仪的关键硬件电路,对薄膜测厚仪的软件流程进行了离散设计。以AVR单片机为核心处理器进行了数据采集和处理,设计并生产出了在线式光学薄膜厚度测量与监控系统。通过与实际膜厚进行对比实验,验证了薄膜测厚系统具有高精度、高稳定性和高可靠性,可应用于实际工业生产。     

背腔结构对双级离心空压机轴向力及性能影响

基于高速电机直驱与空气轴承技术的无油离心空压机增压技术在燃料电池进气系统中有着广阔的应用前景。由于空气轴承的轴向承载能力与止推轴承效率成反比,控制和减小空压机轴向推力对于提升空压机工作可靠性及运行效率至关重要。以燃料电池双级离心空压机为研究对象,设计了不同叶轮背腔模型,采用数值方法,研究轴隙泄漏、背腔轴向间隙对空压机性能及轴向力的影响。结果表明,在轴隙泄漏的影响下,背腔结构对轴向推力产生显著影响,且随着轴隙泄漏量增加,背腔结构的影响加剧。在双级结构下,高压级压气机背腔结构的变化对总体轴向推力的影响占据主导作用,通过合理的背腔结构设计并结合背腔密封技术,可有效实现对空压机轴向推力的控制,并减小轴隙泄漏对空压机性能带来的负面影响。     

全砖激光驱动电源模块的研制

随着半导体制造工艺的进步以及半导体激光器应用领域的拓展,目前半导体激光器对大功率,小型化驱动电源的需求越来越迫切,推动着驱动电源朝着更高功率密度、模块化的方向发展。基于BUCK电路设计了一款全砖激光驱动电源模块,电源模块整机尺寸为116.8 mm×61 mm×12.7 mm,最大输出电流12 A,最大自适应输出电压为50 V,电流纹波峰峰值小于35 mA,电流稳定度达到了0.067%。同时驱动电源模块设计有过流保护电路,保证了激光器负载可靠安全工作,目前也已在某项目中成功应用。     

基于多模态PID的曳引机驱动控制系统设计

曳引机的驱动控制系统是垂直升降电梯的关键设备,对电梯性能具有重要影响,具有较大的研究价值。对一种基于多模态PID控制的永磁同步曳引机电梯驱动控制系统进行了研究。给出了曳引机驱动控制系统的总体设计方案,将系统分为主控模块、驱动模块和信号采集模块进行设计并介绍了各模块硬件电路的设计。针对曳引机控制采用了电流、速度双闭环控制算法,给出了主控制器DSP的软件流程设计,并对速度环采用的多模态PID控制算法进行了研究。在电梯公司的试验塔对设计的驱动控制系统进行现场调试,调试结果表明电梯在高、中、低速下都能够良好地跟踪给定的S型速度曲线,且超调量较小,稳态误差较小,可以满足电梯控制的性能指标要求。     

面向电容式微机械超声换能器器件的32通道收发 电路设计与测试*

针对以电容式微机械超声换能器(CMUT)阵列为探头的超声成像系统,设计了一种兼具现场可编程门阵列(FPGA)控制、脉冲驱动以及微弱电流信号检测功能的电路。利用FPGA产生64路控制信号,控制脉冲信号的频率、脉冲个数、占空比等参数;脉冲电路在FPGA以及直流电压的控制下,产生32路脉冲信号;接收电路通过跨阻放大结构实现32路电流信号检测;32通道收发电路利用脉冲产生芯片内自带的T/R开关进行高压隔离。通过搭建测试平台,对收发电路功能及一致性进行测试,并连接CMUT进行自发自收测试。测试结果表明,32通道收发电路具有良好的一致性,电路可以实现基于CMUT阵列的32通道超声信号的发射,检测回波信号,并对CMUT器件的带宽进行测试。电路具有功能完善,结构稳定的优点,为基于CMUT阵列的超声成像系统的应用提供了硬件支持。     

Design and construction of a fine drive system for scanning optical elements

The design and operation of a simple mechanical drive system, which is able to perform a fine course of angular motion, are reported. The system consists of a lead screw, a drive nut, sine bar legs, and an output shaft that can scan the optical holder mount. With a stepper motor coupled to the lead screw and interfaced to a PC, it is possible to control the scanning operation. When a 800 step/turn motor is used, it is possible to have an angular resolution of about 0.5 mdegree for a dynamic range of about 23°. The reproducibility of the results is about 0.22% for the scan angle and the hysteresis effect of the system is in the range of 1.71%. For a total scan of 51,200 steps, a scan angle of about 23.3° is acheived. The fitted line to the experimental results shows that scan angle changes linearly with the scan length. With good precision in system construction and careful alignment, the overall nonlinearity can be less than 1%.     

太阳能无线输电演示仪的研制

应用电磁学理论以及电子技术自制了一套太阳能无线输电演示实验仪。该演示仪由太阳能进行供电,利用电磁耦合共振技术,实现了电能的无线传输。通过增加数码管电压-电流显示电路,可以定量显示电能传输随距离变化的效果,能精确而直观地演示电能无线传输的物理现象。该仪器结构简单、性能稳定、操作方便,可广泛用于课堂演示、课程设计等目的,在实际应用中取得了良好的教学效果。     

Design of “Eye Closure” system for the stealth of photo-electric equipments

Based on the optical activity of liquid crystal, a new approach for the stealth of “cat’s eye” targets is proposed in this paper. It imitates the physiological close reaction of human eyes when strong light irradiates eyes. With this approach, the “cat’s eye” effect will vanish, which is applied in restricting photo-electric equipments being detected and located by active laser detection system. The structure and working principle of the design are presented. The drive circuit is given to control the optical switch automatically. Feasibility of this design is demonstrated by experimental method. The measured data illustrate that the proposed approach is effective to eliminate the “cat’s eye” effect, so as to enhancing the viability of photo-electric equipments on the battlefield.     

基于Compax3的伺服升降平台控制系统设计

针对现有同步、大载荷升降平台行程控制精度低、人机交互性差的缺点,设计了一种基于Compax3伺服控制器的升降平台控制系统。利用一台伺服电机驱动多个滚珠丝杆同步螺旋升降运动,分别通过CANopen和串口通信的方式实现本地、远程同时对升降平台的运动控制和状态监控,并且独立控制电机刹车方便安装和调试。试验结果表明,该控制系统的行程控制误差小于0.1mm,系统控制精度高、人机界面友好、功能丰富、性能稳定,具有较高的工程应用价值。