TDI CCD相机的总体设计

介绍了时间延迟积分 ( TDI)技术的基本概念 ,TDICCD芯片的结构 ,并在此基础上给出了利用 TDI

汽车发动机用传感器的测试

发动机用传感器的测试是进行发动机诊断的基础 ,故有必要对发动机用传感器输出信号的性质及特征加以探讨 ,本文就进行了这一方面的工作 。

高精度转台摩擦力矩补偿控制器设计与仿真

针对高精度转台在低速运行时,由于摩擦力矩的作用,跟踪精度会受到很大的影响的实际情况,本文提出将Stribeck摩擦力矩模型应用于高精度转台系统,并设计控制器,可以在线的对摩擦力矩进行辨识和补偿。该方法根据摩擦力矩模型的特点,采用前馈+积分反馈设计控制器。并采用Lyapunov函数和拉萨尔一般不变性原理分析了系统的稳定性,证明在一定的条件下,可以实现渐进稳定跟踪。实验结果表明,控制器对非线性摩擦力矩具有补偿作用。

变结构PI控制器的设计及其在光电跟踪系统中的应用

为了给光电跟踪系统提供高性能的伺服控制,基于传统的PI控制器原理,结合变结构的思想,设计了一种变结构PI控制器(VSPI)。介绍了该控制器的工作原理并讨论了设计参数的选择。基于某型号光电跟踪系统,分别对采用了VSPI、抗积分饱和PI控制器(AWPI)和积分分离PI控制器(ISPI)作为位置回路控制器的伺服控制系统进行了仿真和实验。实验结果表明,采用了VSPI的光电跟踪系统基本无超调,上升时间为0.378s,稳定时间为0.488s,跟踪精度为1.26″。该系统结构简单,能实现嵌入式实时控制;与其他两种控制器相比综合性能更好,完全满足光电跟踪系统精度高、响应快的要求。

EtherCAT高性能从站的设计与实现

针对使用专用芯片导致EtherCAT从站成本增加、硬件集成度下降、软件复杂、调试困难的问题,提出了新的EtherCAT从站软硬件设计方法。该方法使用AM3359 ARM芯片,在一块芯片内实现了EtherCAT从站通信功能和应用层功能,使硬件成本降低;使用分层的软件设计方法,软件编程简单,调试方便。通过搭建EtherCAT测试网络对所设计的从站功能进行测试,从站能够完好地工作。

高精度位置随动系统的误差源分析

以经典三闭环控制系统为研究对象,对其误差源做了较为详尽的分析,将系统误差分为通过算法可调节的误差和通过算法无法调节的误差两大类。文中对舍入误差、传感器量测误差、采样率误差和带宽引入的误差这四种主要的误差源做了定量分析,并从物理运动学角度按由内环到外环的顺序分析了这几种误差在环间的传递与叠加。通过这种对误差的定量分析,可以直观的观察各类误差在总误差中所占的比重,为有针对性的设计系统提供了重要的理论依据。最后以某光电量测设备为控制对象进行了实验,实验结果表明该误差源分析理论是可行的。

抑制机械谐振的一种改进的数字滤波器

分析了机械谐振频率对经纬仪系统性能的影响,在传统双 T 网络的基础上,提出了一种改进的数字滤波器。该滤波器可以通过适当的参数修改达到控制机械谐振点陷波幅值的效果。实验表明,本文提出的改进的数字滤波器滤波效果好于传统的双 T 网络滤波器。

光电编码器滤波技术研究

在高精度光电跟踪系统中,光电编码器被用来测量转速。但是由于测量会引入误差,给测量所得的速度信号带来很大噪声。为了消除噪声对速度信号精度的影响,采用FIR滤波器对速度信号进行滤波处理,并使用最小二乘法对延时进行补偿,提高速度信号的质量,以便进行实时控制。其中FIR采用DA算法在FPGA中实现,以减少计算延时。实验结果表明,该方法不仅可以提高速度信号质量,而且不会产生延时,可以应用于实时控制系统中。

发动机综合性能分析仪中的爆震信号测量电路

对汽车发动机爆震的几种测量方法进行了比较 ,并基于此设计了具体的爆震信号测量电路 ,该电路应用于发动机综合性能分析仪中 ,通过对发动机爆震的实测 ,证明性能良好。

光电跟踪系统力矩波动干扰抑制的研究

光电跟踪系统的力矩波动是影响其跟踪精度的一个关键问题。基于某光电跟踪控制系统动态模型,从抑制噪声的角度分析了加入电流环对抑制力矩波动的影响,同时还分析了系统速度、电流两环闭环带宽与力矩波动抑制之间的关系。分析表明,加入电流环后的光电跟踪系统抑制力矩波动的能力明显增强,同时较高的速度回路带宽有利于抑制力矩波动引起的干扰,且在速度带宽一定的情况下增加电流闭环带宽对抑制力矩波动也有一定作用。因此,在设计光电跟踪系统时,在不影响系统稳定性的前提下应选用尽可能大的速度及电流闭环带宽。

嵌入式虚拟动态信号分析仪的设计

为了给远程化控制的光电跟踪系统提供抗恶劣环境的设计工具,设计了一种嵌入式虚拟动态信号分析仪并对该系统采用的系统辨识等算法进行了研究。基于某型号光电跟踪系统平台,结合虚拟仪器概念和嵌入式技术,建立了嵌入式虚拟动态信号分析仪的系统架构,设计了仪器系统架构中各层软件。利用该仪器测试了实际运行中的光电跟踪系统速度回路和电流回路,实验结果表明光电跟踪系统满足设计要求,电流回路带宽为266.05 Hz,速度回路带宽为20.3 Hz,虚拟仪器具有较好的精确度和实用性,满足了光电跟踪系统设计工具准确、方便、快捷等要求,提高了光电跟踪系统设计水平和设计效率。

带摩擦的光电跟踪转台控制技术研究

转台精度直接影响整个光电跟踪系统的跟踪精度。以光电跟踪系统的方位轴为例,采用电流环、速度环、位置环三环控制算法实现控制。介绍了三环控制算法的分析与设计方法,并针对实际工程中出现的非线性摩擦力矩影响跟踪精度的问题,采用前馈补偿的方法提高精度,并给出了仿真实验结果。

加速度前馈在高精度伺服跟踪系统中的应用研究

简要介绍了含有前馈校正的复合控制系统,给出了三闭环控制系统的2种双前馈控制方案,详细推导了这2种方案前馈系数的确定过程,经比较得出了速度、加速度双前馈控制方案优于速度、电流双前馈控制方案.最后,对系统加入加速度前馈前后进行了实验比较,结果表明,加速度前馈的加入,有效提高了系统跟踪机动目标的能力.

一种基于频域的转动惯量估算方法

描述了控制对象的两种等效数学模型,以第二种数学模型作为被控对象。引入了电流校正环节,建立了基于电流闭环的速度开环传递函数,推导了关于该速度开环传递函数的数学不等式,再将实际测得的幅频特性代入此不等式中,得到了关于转动惯量和机械时间常数的数学表达式。最后,以某光电测量设备的垂直轴作为控制对象进行了实验,用动态信号分析仪SR785测得实际系统的幅频特性,将该特性曲线上的某频率点代入到所建立的速度开环传递函数不等式中,得到转动惯量大于116.5590、小于116.6097;机械时间常数大于0.561587、小于0.561638。由此可见,这种基于速度开环频域特性估算系统转动惯量和机械时间常数的方法是相当准确的。

基于FPGA的增量式光电编码器计数电路设计

本文介绍了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的光电编码器数据采集系统,提出了测速算法-变M/T法,讲述了鉴相、四倍细分及测速的原理。并给出了硬件设计电路。

一种线性速度估计器在光电跟踪系统伺服控制中的应用

高性能的伺服控制除了需要高质量的控制器,还需要高质量的反馈信息。对于光电跟踪系统,通过位置和电流传感器可以提供位置和电流信息,而速度信息则需要通过处理测量信息得到。传统的差分方法会放大位置信息中的量化噪声,从而降低光电跟踪系统的精度。介绍了全维状态观测器及其基本原理,结合伺服控制系统电机模型架构,设计了一种线性速度估计器,并讨论了其参数选择问题。采用抗积分饱和PI控制器和积分分离PI控制器作为三环控制回路的控制器,在某型号光电跟踪系统对该算法进行了实验。实验结果证明,采用该算法的伺服控制系统基本无超调,上升时间0.43s,稳定时间0.65s,跟踪精度为1.78″,完全满足实际工程要求。

一种基于可穿戴计算机的无线传感器网络

提出了一种采用可穿戴计算机作为智能接口的无线传感器网络,阐述了该无线传感器网络的体系结构。设计了符合该网络需求的可穿戴计算机和智能节点,并通过在实验验证平台上编写应用软件,研究了软件系统的界面动态生成、动态服务加载问题等关键问题。分析了影响整个实验系统性能的关键问题,证明了此无线传感器网络的可行性。

基于CPCIE的并行光电跟踪控制系统

光电跟踪系统作为外场中重要的目标观测与实时定位设备,有着不可忽视的作用。然而,随着目标机动性能的增加,对目标的实时响应就成了制约跟踪系统性能的关键。因此,采用更高性能的处理器和并行处理等手段来提高系统带宽、获得更好的实时性不失为一种好的方法。文章以PCIE总线为架构,以FPGA为协处理器实现数据的共享和分流,用两片DSP作为主要运算单元,搭建一个双路并行伺服控制系统,分别用来控制光电跟踪系统垂直轴和水平轴的两台伺服电机,替代以往的PCI总线架构和单片DSP同时控制垂直轴和水平轴电机的控制系统。采用上述结构不但大大提升了系统总线带宽,提高系统响应,还能克服单片DSP资源不足问题,更好地协调垂直轴和水平轴之间的相互配合。

非线性速度估计器在光电跟踪系统中的应用

高质量的速度反馈信息对光电跟踪系统的跟踪精度有着非常重要的影响。由于受传感器物理限制以及从价格上考虑,通常采用光学编码器并同时为系统提供位置信息和速度信息,因此如何从光学编码器的位置信息中获取高质量的速度信息就显得尤为关键。首先从传统的编码器位置信号差分求速出发,介绍了非线性跟踪-微分器的原理,在此基础上提出了一种非线性速度估计器,同时讨论了如何选择该控制器的设计参数。基于某光电跟踪系统伺服控制结构,并采用抗积分饱和PI控制器作为三环回路控制器,分别对采用非线性速度估计器和向后差分方法的伺服系统进行仿真分析,并进一步在实验平台上进行实验。仿真和实验验证,采用非线性速度估计器的系统比采用向后差分的系统,在稳态性能和跟踪精度上都有明显的提高。

基于位置信息求取速度的滤波算法的研究

简要介绍了现在常用的6种滤波器,提出了一种新的基于噪声自适应的卡尔曼滤波器,给出了详细的算法公式.并对实际运动目标的数据进行了仿真,比较了6种滤波器的滤波效果.