基于FPGA的脉冲电源及其控制系统设计

针对等离子体特定领域的应用需求,研制了一种基于上位机监控且具有手动/自动控制功能的脉冲电源。详细介绍了脉冲电源主电路、检测电路、驱动电路、数字脉宽调制(DPWM)产生模块以及脉冲变压器的设计方法。该电源采用现场可编程门阵列(FPGA)作为主控芯片,产生DPWM信号及继电器控制信号,经驱动电路放大后驱动逆变全桥及继电器。设计了过温和短路保护电路,通过DS18B20温度传感器和QBC10PS5霍尔电流传感器对电源模块的工作温度和电流进行实时采样。实际应用测试表明,该电源满足设计指标要求。     

燃烧驱动碘激光器点火控制系统的研制

燃烧驱动全气相碘激光器需要通过燃烧产生所需要的氟原子,但是用于点火的脉冲源对微弱信号测试产生了严重干扰。为了解决燃烧驱动点火控制脉冲源对微弱信号测试的干扰,基于燃烧室内气体一旦点燃压力就迅速升高的特点,采用仪表、集成电路等研制了一套具有反馈控制的闭环点火控制系统。对系统的工作原理和硬件组成分别进行了介绍。实验表明,本系统既可以保证系统正常点火,又能保证系统在无干扰的情况下实现测试。     

数字化高精度动调陀螺马达的电源设计

对数字化高精度动调谐陀螺马达电源的设计进行了研究。设计了基于SVPWM技术和DSP技术的数字化陀螺马达电源,分析了SVPWM技术原理和电源输出稳幅控制策略,给出了采用TMS320LF2407数字信号处理器、智能驱动模块和集成功率运算放大器实现的逆变器电路和稳幅电路,并给出了电源输出的实测结果与波形失真度分析。测试结果表明,运用SVPWM技术设计的数字化陀螺马达电源可以满足动调陀螺在光电稳瞄系统中应用的技术要求。     

基于级联马赫-曾德尔调制器的载频连续可调相位编码波形光产生

提出一种基于级联马赫-曾德尔调制器(MZM)的载频连续可调相位编码波形光产生方法。该方法通过设置级联MZM的直流偏置点和调制指数,实现对±4阶光边带的选取,通过控制施加在级联MZM上的射频驱动信号相位,可在非平衡时间脉冲整形(UTPS)系统的输出端产生倍频系数为16的相位编码信号。通过调整UTPS系统中两个线性调频布拉格光栅的色散值,可实现对相位编码信号载频的连续调谐。仿真中利用2GHz的射频信号分别生成了载频为32GHz和19.2GHz的相位编码信号。仿真验证了所提方法的有效性,也验证了生成的信号具有较好的压缩性。     

基于马赫曾德调制器产生24GHz波段超宽带信号毫米波（英文）

采用双驱动马赫曾德调制技术生成24GHz波段的超宽带毫米波信号,建立了基于双驱动马赫曾德调制器的超宽带毫米波信号理论模型,并利用理论模型进行实际运算模拟产生了带宽达5.8GHz的超宽带毫米波信号.研究了毫米波信号的信号质量和带宽.结果表明:通过适当调节毫米波信号发生器的控制信号强度,可以有效抑制产生的毫米波信号中残余振荡和低频成分;控制输入信号的脉冲宽度可实现对生成毫米波信号带宽的灵活调节.该超宽带毫米波信号发生器可用于汽车短程雷达、入侵检测传感器和移动无线电通信等领域.     

基于dsPIC的4～20mA两线制恒流源的设计

我国新一代运载火箭动力测发控系统等效器中,需采用数十路4~20mA电流源模拟配气台压力变送器信号,对设备输出精度、集成度、可靠性等指标提出较高要求。文章提出一种基于dsPIC数字信号控制器控制18路PWM输出、低通滤波实现D/A转换、最终实现了两线制4～20mA电流输出的方法,并对该设计的理论基础及软硬件实现进行分析。该方案具备技术先进、输出精度高、可靠性好、高度集成化、外围电路少、软件控制简捷等优点,由于具有上述优点,在技术上已经处于国内领先状态,现在经过在我国新一代运载火箭长征六号动力测发控系统等效器中得到了成功应用。     

串级二极管悬浮电极支撑控制系统的研制

串级二极管悬浮电极支撑控制系统主要包括支撑结构、驱动电路和同步控制三部分。支撑结构采用基于电磁铁工作原理的支撑针,对悬浮电极进行三点定位;驱动控制采用高压脉冲电容放电驱动螺线电磁铁,使电磁铁支撑针在5 ms内移动30 mm,悬浮电极在撤去支撑的5 ms内自由落体125 m;同步控制采用螺线电磁铁线圈信号作为同步控制初始信号,对该信号延时5 ms,触发闪光二号的前级触发源,启动闪光二号主机工作,实现螺线电磁铁与闪光二号主机的同步。使用该套支撑控制系统用于串级二极管前期研究,初步实现了两级间隙串联工作。     

基于回归函数结合局部自相似的单帧图像超分辨率算法

由于正弦波脉宽调制(SPWM)技术动态特性好,能明显地提高电动机的效率,因此在电机控制中得到了广泛的应用。介绍了以数字信号处理器SM320LF2407A 为核心的温度闭环控制系统,采用SPWM技术实现了变压控制,可实现对某型航空发动机涡轮前温度的限制。试验结果表明,采用SPWM 技术的温度闭环控制系统具有实现简单、性能优良和安全可靠的特点。     

多模导航模拟器时间同步控制系统设计与实现

在多模导航模拟器的设计过程中,由于需要模拟的导航信号频点较多,使得如何修正由于多个上位机程序启动时间差异导致的数据包不同步,以及如何控制不同中频板卡同步启动以产生时间同步的中频信号成为了关键问题。针对这两个问题,设计并实现了一种应用于基于软件无线电体系架构多模导航信号模拟器的时间同步控制系统。该系统通过由系统计时板对外设板卡同步触发启动控制,驱动软件与外设板卡1s时隙同步控制,以及驱动软件向外设板卡传输数据包的同步控制,实现对各系统频点的时间同步控制,能够支持多模导航信号模拟器长时间持续稳定的工作,具有各系统频点时间同步精度高和系统复杂度低等优点。通过联合定位测试结果表明,采用本控制系统的多模导航模拟器的各系统频点的输出信号是时间同步的。     

基于INtime的EtherCAT实时采集系统主站设计

为了满足EtherCAT网络通信的高实时性,提出了一种新的主站程序设计方案;基于Windows XP系统扩展INtime实时核的开发环境,使EtherCAT网络主站能够实现实时通信的要求;首先,介绍了EtherCAT网络的体系结构,然后,在分析INtime实时核扩展原理及EtheCAT网络通信原理的基础上,对主站功能模块进行了详细的划分,并给出了基于INtime实时系统的主站程序具体设计方法;最后,采用EtherCAT从站平台―高速多功能信号测试仪,验证了基于INtime的实时主站的功能,并对系统进行了测试分析,给出了实时性能测试的结果;实验结果表明设计的多功能采集系统主站具有高的实时性和可靠性特点。     

单相H桥逆变器单极性正弦脉宽调制下的分岔及混沌行为研究

本文研究了单相H桥逆变器在单极性正弦脉宽调制下的分岔和混沌行为, 建立了系统在比例控制下的一阶离散映射模型, 采用分岔图、折叠图和Lyapunov指数谱分析了比例系数k对系统性能的影响, 通过Matlab/Simulink仿真得到了不同比例系数下的时域波形图, 验证了理论分析的正确性. 最后运用分岔图研究了输入电压E、负载电阻R和电感L等外部参数变化时 变换器中存在的非线性行为. 本文将单相H桥逆变器的混沌研究从双极性正弦脉宽调制转向单极性正弦脉宽调制, 使之更具实用性, 研究结果对于正确设计和调试单相H桥逆变器具有重要的指导意义和应用价值. 关键词： 单相H桥逆变器 单极性调制 离散迭代映射 分岔和混沌     

基于双重傅里叶级数的混沌SPWM频谱量化分析

混沌SPWM控制因其可以有效地降低变换器的电磁干扰而得到越来越多的关注,目前对于电磁干扰效果的分析主要以仿真和实验为主,缺乏一种量化的分析方法.本文利用双重傅里叶级数的方法,首先给出了多周期及准随机SPWM的频谱量化表达式,并且针对多周期SPWM进行了频谱计算与仿真的对比验证,然后本文将此计算方法拓展应用到混沌SPWM中,并分析了混沌频谱计算的可行性.为了验证不同映射及不同载波周期波动范围对频谱的影响,文中选择了常用的Tent和Chebyshev映射分别进行了对比实验,实验结果表明,载波周期波动范围对扩频效果具有较大的影响,而且从长期看,混沌序列的分布概率密度会影响扩频的效果,从短期来看,序列的初始值选取也会对扩频效果有较大影响.本文的频谱分析方法对混沌SPWM抑制电磁干扰原理提供了一定的理论基础,而且可以为其工程实践提供设计参考.     

Statistical model of electrostatic discharge hazard in bearings of induction motor fed by inverter

In this paper, a statistical approach has been applied to determine the influence of inverter drive parameters on the rate and the amplitude of flashover currents in bearings of AC motors. The main cause of bearing currents is a charge accumulated on the shaft as a result of temporarily electric asymmetry at the output of the inverter in a presence of parasitic capacitive couplings inside the motor. The proposed statistical method could be the basis for comparative analyses of bearing damage hazard in a various drive configurations.     

实现FTIR光谱仪动镜扫描的全数字控制研究

动镜扫描是导致FTIR光谱仪动态测量误差的主要因素,其运动的平稳性直接制约着测量光谱的信噪比,并影响到后续光谱定性定量分析的精度,对FTIR光谱仪整体性能优劣有举足轻重的作用。针对传统基于模/数混合设计的动镜运动控制系统的复杂性,研究了一种简洁实效的全数字控制方法,将动镜运动产生的正交编码信号A和B送入数字逻辑芯片CPLD,在该芯片内编写相应的位置和速度控制算法,生成两路PWM信号,再通过数字功率芯片驱动挂载动镜的音圈电机完成扫描。实验表明,该控制方法使动镜在匀速阶段的速度平均稳定性优于97.2%,可显著提高测量光谱信噪比,为FTIR光谱仪高精度定量分析提供保障。     

高温反应堆瞬发中子代时间计算

高温核反应堆在磁流体发电和核火箭等领域有良好的应用前景。高温反应堆具有堆芯温度高、结构复杂等特点,其中子物理性能参数的计算难度较大。研究了高温核反应堆瞬发中子代时间的计算方法,介绍了多种方法的计算原理和一种新型高温核反应堆的计算结果。研究表明,对于相同的反应堆模型,几种方法的计算结果符合较好,计算结果可信。     

基于MATLAB的色谱分析初级专家系统的设计

MATLAB是 Mathworks公司推出的适用于科学和工程计算的数学软件系统 ,可高效地解决数值线性代数、微分方程数值解、数值逼近、最优化、数值积分等科学和工程问题 ,且具有可视化图形处理、使用方便、开放式多功能于一体的新一代计算机语言。文中讨论了利用 MATLAB开放式可扩充体系结构 ,开发出色谱分析综合性计算机初级专家系统的构想和设计思想。     

基于线阵CCD的图像采集系统设计

介绍了一种快速提取边缘特征信息的图像采集系统设计方法。该方法以C8051f060单片机为控制核心, 结合外围环形硬件电路实现对线阵CCD图像传感器的驱动,采用简单的预处理电路将两路CCD输出信号转变为一路可利用的视频信号,再利用单片机的A/D转换模块对视频信号进行模数转换和串口通信将数字图像数据发送到上位机等待后续处理。该系统电路设计较简单,集成度高,成本低,避免了以往设计方法的不足,通过实验结果表明：该系统具有较好的抗干扰性和稳定性,产生的驱动信号符合CCD工作需求,可以快速、高效完成对含有边缘特征信号的采集并实现高精度测量。     

飞机电缆屏蔽层接地可靠性测试系统设计

飞机电缆屏蔽层可靠接地对飞机建立完整屏蔽环路,防止复杂电磁场对飞机内部电路产生干扰具有重要意义;因此,接地可靠性测试尤为必要;测试系统以NI CompactRIO机箱为核心,通过连接上位机、辅助电路以及测试工具搭建硬件测试平台,利用LabVIEW可视化编程语言编写控制程序;上位机程序,通过状态机实现人工交互以及系统整体逻辑控制;FPGA控制程序,用于驱动硬件完成信号的产生和采集工作;实时处理器程序,采用DMA技术与FPGA进行通讯,对辅助电路反馈的采集数据进行快速傅里叶变换提取有效信号,随后应用矢量电压电流法求解电缆屏蔽层环路阻抗;实际测量结果证明:基于LabVIEW的飞机电缆屏蔽层接地可靠性测试系统能够以较高精度完成电缆屏蔽层接地可靠性测试。