基于FPGA的航空发动机电子控制器设计技术研究

基于FPGA的并行运行、可重配置以及采用软/硬件协同设计的技术特点,提出了一种基于FPGA的片内分布式航空发动机电子控制器设计方法。重点研究了FPGA内嵌处理器选型、硬件协处理器及同步数据总线设计等3个关键技术问题。在此基础上,基于Altera FPGA-EP2C35设计了控制器原理样机,并进行了硬件性能测试,结果表明该控制器设计方法在当前的技术条件下具有实施的可行性。所提出的发动机电子控制器设计方法有利于克服当前集中式电子控制器设计时存在的软件高度定制、可重用性差、并行实时任务开发难度大、开发效率低等缺点,降低了FADEC系统的全寿命周期费用。

基于SoC FPGA硬件并行化计算的配电网电压控制技术

随着主动配电网以及物联网技术的发展,无功设备的接入呈现复杂化和边缘化趋势,电压控制的相关计算也向边缘计算发展。由于算力受限,边缘终端纯软件式的计算所需时间较长,无法满足控制的实时性要求。针对此问题,文中提出一种基于片上系统现场可编程门阵列(SoC FPGA)硬件并行化计算的配电网电压控制策略。首先,设计基于SoC FPGA的软硬件计算框架;然后,对配电网电压控制模型及遗传算法求解方法做出适用于FPGA计算的针对性改进;最后,分模块设计FPGA硬件求解结构。算例场景验证表明,相比于边缘终端纯软件式的求解方式,文中所提策略在电压越下限、电压越上限场景的平均求解效率分别提高了2.41倍和2.15倍,可有效提升电压控制的实时性。

基于SOPC与乒乓存储的车载信息终端设计

为满足车载显示设备低成本、小体积、高性能以及高可靠性的要求,提出了一种基于片上可编程系统SOPC(System On a Programmable Chip)和乒乓存储显示技术的车载信息终端设计。以现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Array)作为硬件载体,构建了基于PowerPC软处理器的液晶显示器LCD(Liquid CrystalDisplay)控制单元,并以电子控制单元ECU(Electronic Control Unit)的形式接入到汽车自动控制系统中,形成具有汽车状态的监测与存储功能的人机交互系统。对系统进行了时序与功能仿真,并通过了硬件平台的测试。实验数据表明,该系统可以实时显示行车信息并提供流畅的视觉体验。

可重构电子系统芯片级在线自主容错方法研究

可重构电子系统芯片固定型故障的传统容错设计往往采用集中式控制方法,存在测试时间长、硬件资源利用率低、对外部控制器依赖性高等问题。因此,设计了一种具有分布式自主容错能力的可重构细胞阵列,通过将细胞内部查找表输出与参考值进行比较的方式进行循环检测,并利用冗余存储单元对故障查找表进行修复。以四位并行乘法器为例进行仿真验证,实验结果表明,新型可重构阵列的自主容错设计方法,比现有设计的硬件开销小,修复时间短,容错能力强,且设计复杂度不受阵列规模影响。

电子直线加速器计算机控制系统的研制

电子直线加速器作为射线源可用于工业探伤、工业CT、集装箱检测、辐照等领域。本工作所研制的加速器计算机控制系统采用分布式网络控制 ,分三级进行监测和控制 ,可方便地将探伤工艺、CT设备、辐照等的相关控制纳入控制系统中。系统的前端设备通过网络通讯方式联成控制网络 ,分别对各子系统进行采集、测量、控制、保护 ,用软件代替部分硬件 ,在满足原有功能的基础上实现很多新功能 ,且易于测试、生产。

自屏蔽式电子束消毒灭菌装置控制系统

研制了由程序逻辑控制器(PLC)和监控计算机构成的自屏蔽式电子束消毒灭菌装置分布式网络控制系统。在友好计算机界面下,操纵人员能控制整个系统,并能在互联网上远程监视和维护,从而实现网络监拄。软件采用CXP和C语言等编写。部分硬件功能由软件实现,使得整个系统更易于测试、生产和维护升级。

远程多分站测控系统

给出了适应远程多分站测控系统的拓扑结构,并对其四个主要部分:主站控制计算机、环路控制器、分站及系统电源的结构分别进行了介绍.结合各控制端对应信号状态的分析,描述了系统通信流程和环路切换原理.应用该方法来构成分布式测控系统,可以大大延长传输距离和增加节点数目,进一步保证系统工作的可靠性.