基于位置式PID的水暖床垫温度控制系统设计

温度控制在生产生活中发挥着举足轻重的作用。位式控制算法在调节具有滞后性的水暖床垫温度控制系统时容易导致温度在目标值上下波动,控制效果不理想。为了解决此问题,设计了一种基于位置式PID的水暖床垫温度控制系统,系统以51内核的微处理器为核心控制器、以负温度系数热敏电阻(Negative Temperature Coefficient,NTC)为温度传感器、以PTC为加热器、以直流电机作为循环水泵。经实际测试结果表明,该系统运行稳定,控温精度在±0.5℃以内,达到了理想的温度控制效果。

道路平整度检测多源数据高精度同步采集

随着使用年限增加,道路出现了不平整等路面损坏情况,急需一种快速、有效的道路平整度检测设备对道路进行检测。设计了一种道路平整度检测多传感器数据同步采集系统,以FPGA为控制核心,利用GPS输出的NEMA数据和高稳晶振建立高精度的时间基准,采用A/D采样的方式进行同步数据采集。为提高系统的抗干扰能力和数据采样的精度,传感器信号调理电路采用差分放大和抗混叠滤波设计。实验结果表明,该系统完成了多传感器数据高精度同步采集,时间同步精度为微秒级,能够为评价路面平整度提供高精度原始数据,具有数据采样精度高、稳定性好、抗干扰能力强、成本低等优点,已在武汉夕睿光电技术有限公司的道路检测车上得到成功应用。

考虑供需灵活性量化的源-荷-储多时间尺度协同优化

风电、光伏类新能源出力具有随机性和波动性,且随着新能源渗透率的增高,系统灵活性需求也激增。在此背景下,考虑源-荷-储灵活性资源互动,对新能源高渗透系统源-荷-储协同运行问题展开研究。首先,引入向上、向下裕度量化系统灵活性,并利用灵活性供需平衡机理动态评估灵活性需求;其次,提出一种考虑供需灵活性的多时间尺度协同运行方法,构建典型周、典型日、典型时段运行模拟模型,并将碳交易收益和灵活性不足惩罚成本纳入优化目标,考虑调峰需求和爬坡容量对典型时段灵活性的影响,采用多级优化、逐级细化的思路求解模型。算例分析表明,所提方法在保障系统环保性和经济性的基础上,提升了系统各个时间尺度上的灵活性容量,可以促进系统新能源消纳。

弱电网下考虑数字控制延时的LCL并网逆变器改进WAC控制策略

传统加权平均电流(WAC)控制方法因控制延时产生反向谐振峰而失去环路降阶特性,导致系统在弱电网下具有极大的失稳风险。文中首先分析了控制延时与弱电网共同影响下,传统WAC失去降阶特性导致系统失稳的问题,不再从环路降阶的角度而是在等效阻抗模型的基础上对系统输出阻抗进行失稳分析;然后在电压比例前馈的基础上,从增强谐波抗扰能力及稳定性入手,提出基于多二阶滤波器的电压前馈控制策略,对系统输出阻抗进行重塑,进而提升等效输出阻抗在中低频段的相位裕度,增强系统对电网阻抗宽范围变化的适应性。仿真及实验结果表明,该策略对弱电网阻抗宽范围变化具有较强的适应性,能够输出优良品质的入网电流。

塑封基板类器件翻新件无损鉴别方法研究

本研究提出了一种针对塑封基板类翻新件的无损鉴别方法。通过外观特征分析、声学扫描电子显微镜分析和X射线分析等技术方法,实现了塑封基板类翻新件的无损鉴别方法。结合相关案例,揭示了塑封基板类器件的典型翻新物理特征,有效指导了塑封基板类翻新器件的鉴别方向。针对典型翻新物理特征进行综合评价和风险分级,进一步加强了塑封基板类器件在应用过程中的风险规避。

斜射式超声波跨金属厚壁无线通信系统

跨金属无线传输是超声波通信的重要应用场景之一。实际应用中超声波在金属/超声波换能器界面处因反射而造成回波干扰是这类通信系统的天然缺陷。尽管利用回声消除技术能一定程度地克服回波干扰,但这需要调用大量电路硬件或计算资源。该文在超声波跨金属厚壁通信系统中摒弃传统的直射式探头而选用入射角为45◦的斜射式探头作为超声波发射和接收换能器,由于斜射式探头偏转了超声波在金属信道内的反射路径,从而大幅降低换能器接收到的回波。在不进行回波消除的前提下,以STM32为主控芯片和自制信号调理电路搭建了一套斜射式超声波跨金属厚壁无线通信系统,同时将之与选用直射式探头作为超声波换能器的通信系统进行对比验证。研究表明,在接收信噪比方面斜射式系统(19.52 dB)远优于直射式系统(9.24 dB),在穿透60 mm的厚铝板时系统实时通信速率达到1.2 Mbit/s,并可实现实时声频传输。

基于STM32单片机的音响品质测试仪

基于STM32F407VET6单片机,设计出一款能够测试音响设备失真度、频响范围等参数的音响品质测试仪。该装置采用锂电池,配合降压电路进行供电,利用拾音电路采集声音信号,借助外置16位A/D模块进行信号的ADC采样,通过FFT算法对声音信号进行分析,得到基波电压幅值和四次谐波幅值,计算出音响设备的失真度,进而得到音响设备的频响范围,最终将结果显示在屏幕上。该装置填补了市面上音响品质测试系统的空白,具有较好的测试精度和可靠度,且结构紧凑,显示直观,使用简单,能够满足实际使用需求。

加密视频播放系统设计与实现及其安全性分析

通过分析传统加密视频安全性及需要先解密后播放带来的体验不友好现状,设计并实现一个基于安卓平台的加密视频播放系统。该系统使用经国家密码管理机构认证的加密芯片管理密钥,通过SM2算法与SM4算法相结合的方式加密视频并重新设计密文视频结构,实现视频的安全存储;通过改进ExoPlayer开源视频播放器的播放算法,实现密文视频的实时查看,提升用户体验;该系统还具有密文视频解密导出、密文视频分享查看等功能,可以满足用户的日常使用需求。测试结果表明,该系统生成的密文视频具有较高的安全性,加解密速度约为6 MB/s,满足实时播放要求。目前,该系统已在企业进行试用,有广阔的应用前景。

基于FPGA的高速模数转换器评估系统

设计并验证了一种基于现场可编程逻辑阵列(FPGA)的高速模数转换器(ADC)评估系统。基于FPGA设计了底层逻辑,根据不同的测试指标控制ADC的信号采集和数据转换,将模拟输入信号转换为数据存储到FPGA的分布式存储器(Block RAM)中,通过用户数据报协议(UDP)将数据传输到电脑端的基于MATLAB开发的上位机,由电脑中央处理器(CPU)负责处理计算数据并输出测试结果到用户界面上。以一款16位、采样率100 MS/s的ADC为例,以该评估系统对ADC的各项参数指标进行测试和分析。实验结果表明,该系统可以实现高速、高精度ADC的测试和评估。

双通道气压止血仪的研制

在创伤救护和外科手术中,止血仪作为最常用的手术工具可以有效减少术中出血和保持清晰的手术视野,提升手术效率。针对现有止血仪气压采集精度低、操作繁琐以及工作不稳定等问题,设计并研制了一款以NUC029LAN芯片作为核心控制器的双通道气压止血仪。利用该芯片对电磁脉冲的抗干扰特性以及移动平均算法降低噪声干扰,优化了设备的抗干扰能力和测量精度。对静态压力显示误差进行检定及误差数据分析,研究结果表明,该设备的静态压力显示误差均小于5 mmHg。同时,在操作系统上进行优化,设置参数独立的双通道止血环套,使设备在操作过程中更加灵活、便捷高效。

基于STM32的智能枪械存储柜

针对现有枪械柜功能单一、安全性不高的问题,基于嵌入式技术设计了智能枪械存储柜。该装置采用指纹和数字密码双重认证的方式结合视频监测技术,保证了枪械存储安全性,结合物联网技术,能远程实时在线监测枪械的在位情况和柜内环境信息、智能控制枪械的取还。若系统监测出柜内环境较恶劣,能及时自动采取相应措施对极端恶劣情进行改善,保证枪械存放事宜的环境,延长枪械的使用寿命。应用结果表明,系统运行稳定,温湿度测量较为准确,且温湿度控制精度达±5%,能够较好地改善枪械存储环境、延长寿命。

一种两级式宽范围输入的高位取能电源设计

介绍了一种用于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的宽范围输入高位取能电源设计方法,根据电源高电压、宽范围输入和多路小功率输出的特点,电源采用两级式结构。第一级源变换器采用输入串联输出并联(Input-Series Output-Parallel,ISOP)的反激拓扑,主要实现降压功能;第二级负载变换器采用三路单独的反激电路,保证精准调压。在此基础上,设计了一台输入电压DC 400~3 500 V、输出电压DC 15 V/15 V/400 V的高位取能电源样机。通过最高输入电压下开关管源漏极电压波形和不同负载下输出电压波形,证明了该设计方案可在宽输入范围内可靠运行,有效地减小了单个开关管所承受的电压应力并且具有优良的带载性能。

基于双判据融合的串联变压器磁饱和抑制系统

串联变压器磁饱和抑制系统在抑制过程中会出现电流畸变,无法取得较好的抑制效果。为此,基于双判据融合设计了一种新的串联变压器磁饱和抑制系统,通过串联变压器、保护工作器件和电流互感器设置系统硬件结构。采用二次电流波形斜度模块,检测串联变压器的磁饱和电流,计算二次电流谐波确定谐波基波数值,检测电流和电压波形状态,实现磁饱和抑制。实验结果表明,基于双判据融合的串联变压器磁饱和抑制系统能够有效解决电流畸变问题,抑制后二次测量电流波形和电压波形波动较为稳定,该文方法具有良好的抑制效果。

基于ZigBee的无线物联网传感系统

传统环境监测领域的多点式传感器,存在多节点供电及布线困难或设备电池使用寿命短、节点成本高昂、扩展性差等痛点。针对上述痛点,该文设计开发了一种基于ZigBee无线传感网络系统。系统使用CC2530单片机作为终端节点联合多种传感器进行数据采集,设计ZigBee网关将终端节点所采集的数据转发至物联网云平台,用户可使用APP或者网页登录云平台进行远程查看系统终端节点状态信息,当系统监测到数据异常时向用户发送警报。系统性价比高、成本低廉,经测试,系统功耗相较于其他系统低,节点休眠电流仅为8μA,且可靠性和可拓展性高,能够在大棚养殖等对环境要求较高的行业进行部署使用,具有实际应用研究价值。

基于DMX512的仓储信息灯光指示系统

在物流仓储行业的自动化分拣过程中,现有的货品信息指I示系统存在着成本高、适配性低、布线困难、不够直观等问题,因此设计了一种基于DMX512控制协议的LED灯带控制器,通过控制内置C灯带进行仓储信息显示。该设备基于STM32单片机,借助W5500以太网模块,以UDP通信方式接收上位机写址和控制数据,通过串行模拟输出I三路DMX512控制信号,实现了灯带在l各仓储位中以指定的颜色、亮度对不同的状态信息进行呈现。借助OLED屏幕按键,能设置控制器P,显示灯带写址、运行等状态。借助Fash闪存,能实现信息掉电存储,避免重复操作。实际测试表明,该控制器能够同时驱动三路超过75个控制点位的串联灯带,刷新率能达到50次/秒,具有良好的实时性、准确性,且相比于市面上已有的灯带控制设备,具有更低的成本。

一种黑体辐射源实时控温电路的设计

为了实现黑体辐射源实时控制温度的目的,采用纯硬件闭环设计的方法,利用PT100铂电阻温度属性优势,将其转化为电压信号,运用DAC技术将其逆向转换为数据信号,实时反馈黑体辐射源温度,再与温度设置数据信号进行比较,控制黑体辐射源升温或降温,实现黑体辐射源温度的控制。通过对黑体辐射源设置温度、上升时间、调节时间、最终稳定温度等参数进行试验,结果表明,该黑体辐射源在100~600℃范围内实时控制精度达到0.5℃,升温时间小于150 s。

某生产线摩托车防盗定位器安装角度自适应系统设计

市面上销售的汽油摩托车、电动摩托车可在出厂时配置防盗定位器,也可以线下自主选配安装。一般要求防盗定位器安装在隐蔽且不易被破坏又不影响功能的地方。不同车型安装定位防盗器的位置角度有所不同,特别是线下安装时,更不能保证安装位置及安装角度的一致性。现阶段的防盗定位器对初始安装位置和角度有固定要求,如果安装角度误差太大,防盗定位器实际计算出的倾斜角度也会有较大误差,当摩托车摔倒后有可能出现不告警或误告警。产品容错能力不强,用户安装使用就不方便。本摩托车定位防盗器由原先固定安装位置的方案,优化成自定义安装位置方案,整体降低了生产线或后装用户安装防盗定位器的难度。

基于混合加密的远程安全嵌入式OTA升级方法研究

由于传统嵌入式软件升级存在成本高、便捷性差、实时性差等问题,空中下载技术(Over-the-Air,OTA)被用于嵌入式软件应用的敏捷在线升级。由于嵌入式OTA系统缺乏高效安全的加密和认证机制,升级包在传输过程中存在被恶意入侵、窃取或篡改的安全隐患。现结合对称加密、非对称加密和数字签名算法,提出了一种基于国密SM2算法、SM3算法和SM4算法的嵌入式OTA安全传输方法,可以实现OTA服务器和嵌入式终端的双向身份认证以及升级包的加解密传输,保证嵌入式OTA系统升级包在传输过程中的完整性、机密性和不可否认性。

自动跟随多功能小车的设计与实现

立足仓储运输过程中效率低的痛点,设计了基于STC89C52RC的一种自动跟随多功能智能小车,小车由红外模块、循迹模块、避障模块、超声波模块、蓝牙模块等组成。通过两个超声波测出与前方物体的距离判断出小车的跟随状态,并由液晶显示屏显示,利用舵机的转向和超声波模块测出三个方向的距离,实现超声波舵机避障;通过蓝牙模块实现手机与小车的连接,通过APP控制小车的运动状态,小车运行速度快、效率高。

基于单片机的车内酒精自检系统设计

对导致交通事故的原因进行了研究,酒驾已成为交通事故高发的主要原因之一。酒精浓度的检测是评定酒驾的重要环节,为提醒驾驶员避免酒驾,设计了一个基于单片机的车内酒精自检系统,通过MQ-3酒精传感器对车内的酒精浓度进行实时监测,将采集的模拟信号经过A/D转换传送到STC89C52RC单片机,处理后的数据通过LCD显示屏进行显示。若检测的气体中酒精浓度超过预定的阈值,系统会发出声光报警,警报可以引起注意。与此同时,继电器控制的电路也会使汽车进行制动,使汽车无法启动。该系统体积小、携带方便,并具有一定的预防酒驾的功能,保证交通安全。