脉冲驱动型与可编程型交流量子电压的直接比对

脉冲驱动型交流约瑟夫森电压标准通过高速脉冲序列驱动约瑟夫森结阵,具有频谱纯净、频带宽等优点。可编程约瑟夫森电压标准通过偏置电流驱动约瑟夫森结阵,输出幅值大,但合成频率低且含有高次谐波分量。文章基于差分采样技术开展了两套交流量子电压系统的比对验证。实验验证了频率为50 Hz、62.5 Hz、100 Hz,有效值为0.75 V的交流量子电压一致性,并评估了采样器增益、采样器频率响应、传输线修正以及感应电压与串扰对差分采样结果的影响。比对结果表明两套量子电压系统在频率50 Hz、62.5 Hz、100 Hz,有效值0.75 V条件下的一致性分别为(0.025±0.320)μV/V、(0.005±0.124)μV/V、(0.150±0.215)μV/V。文章的研究工作可以为国际计量局建议的BIPM.EM-K10比对提供技术基础。

可编程逻辑器件的发展概述

数字集成电路经历了从小规模集成电路(SSI),中规模集成电路(MSI),大规模集成电路(LSI),和超大规模集成电路(VLSI)的发展过程。PLD器件由早期的可编程只读存储器、可编程逻辑阵列、可编程阵列逻辑、通用阵列逻辑发展到复杂可编程逻辑器件和现场可编程门阵列。PLD器件使数字系统的设计更加便利和高效,FPGA/CPLD和ASIC融合的趋势也越来越明显。

FastRMT:一种面向微体系结构创新的高速数据平面可编程系统

网络数据平面可编程(Data Plane Programmability)给网络转发设备的数据平面赋予强大的可编程性,在不更换设备的情况下,可以动态部署新型机制与服务,例如路由转发核心机制、网络安全控制功能、网内计算加速服务等.由此,数据平面可编程成为业界和学术界高度关注的新兴技术,并已在主流云服务提供商投入应用.可重构匹配表架构(Reconfigurable Match Table Architecture,RMT)由于出色的处理性能和采用P4语言灵活编程的特性,成为数据平面可编程的热点研究方向.然而,受困于RMT架构复杂的体系结构设计、芯片闭源的服务机制以及门槛较高的FPGA设计开发,使得RMT研究人员难以通过FPGA,对RMT创新设计以及100 Gbps以上真实性能场景进行敏捷验证.本文提出并实现了一种数据平面可编程系统FastRMT,首次开源了FPGA级的系统实现.FastRMT支持RMT架构可编程协议解析、自定义规则匹配、超长指令字的并发动作执行引擎等核心功能,支持P4语言对系统进行编程.FastRMT具备松耦合与模块化的特点,研究人员可以替换模块或者对系统进行动态重构,从而实现新型机制或体系结构的敏捷开发与验证.本工作包含交换机原型与网卡原型两种版本,支持主流FPGA芯片,系统可完成100 Gbps的报文线速处理能力,1500 B报文处理延迟仅为1.22μs,体现了FastRMT作为基础框架对微体系结构创新和生产线级别验证的优势和可行性.

基于现场可编程门阵列的水果识别系统设计

针对目前大多数水果识别系统实时性差和成本较高的问题,本文提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的水果识别系统。整体硬件设计包含图像采集、检测识别和显示模块。软件部分通过图像采集平台将水果图像存储至双倍数据率同步动态随机存储器(DDR3)控制模块,进行图像灰度化处理,并创造性地提出背景帧差法对水果图像进行分割。通过融合水果颜色和几何特征,实现对水果数量、颜色和种类的识别。整个水果识别系统在不同光照下对常见水果进行了测试。实验结果表明,水果平均识别准确率达到93.25%,识别速度约为16.67 ms,FPGA硬件资源消耗率仅占28.02%,可以满足实时性需求。

一种基于可编程逻辑器件的多功能信号源设计

为适应不同应用场景下对多种信号类型和特性的需求改变,设计一种基于可编程逻辑器件的多功能信号源,以解决通信信号输出过程存在偏差问题。基于可编程逻辑器件进行多功能信号源的电路排布,采用巴特沃斯低通滤波器对信号噪声进行处理,确定波形优化指标,利用数字频率合成技术进行信号波形优化,设计顶层逻辑模块布局。对设计的多功能信号源进行性能测试,结果表明:在改变载波频率和调制度的情况下,设计的多功能信号源在传输过程中输出的信号频谱和解调波形的偏置精度,均优于传统的信号源。

造纸机分布传动可编程控制器PCC系统的应用

PCC可编程控制器以其强大的数据处理能力、高运算速度和可靠网络连接等优势,在在造纸工业中得到广泛应用,充分发挥其优势有助于推进造纸机的智能化发展、提升造纸机的技术水平。对此,简述了PCC系统控制原理,设计了以PCC B&R 2005为主控制器、操作面板为人机界面、PROFIBUS现场总线为通信方式的造纸机分布传动控制系统,对系统中主要硬件选型与配置、系统通信方式、下位机软件设计等进行了详细说明,并基于组态王与PCC进行造纸机分布传动上位机监控界面的设计,以期提高造纸机分布传动控制系统的控制精度、实时性和稳定性。

自主可控可编程控制系统架构及关键技术分析

主要对自主可控可编程控制系统架构以及关键技术进行分析。首先,对可编程控制系统架构特点进行分析,包括:选用实时以太网总线具有高同步性特点,同时应用具有标准化特色的应用层协议;主站从站通用化水平持续提升;功能呈现出丰富化发展趋势。其次,对自主可控可编程控制系统关键技术及其实现进行分析,包括主站从站硬件标准化、实时以太网总线控制器、HMI组态编程、PLCopen功能库这4个方面的内容。希望能够通过自主可控可编程控制系统关键技术的综合应用,促进可编程控制系统优化发展,进而在工业控制产品自主化建设发展方面起到积极作用与价值。

基于可编程序控制器和变频器的多段速控制系统

基于可编程序控制器和变频器设计了一套多段速控制系统。在分析多段速控制系统控制要求的基础上,进行可编程序控制器与变频器的硬件接线,分配可编程序控制器的输入输出地址,配置变频器的参数。设计多段速控制系统的时序图和顺序功能图,采用定时器指令为主体编写梯形图。通过调试确认,所设计的多段速控制系统能够满足控制要求,运行稳定可靠。

新工科背景下 “可编程控制器”课程实验改革教学探索

新工科相对于传统工程而言,强调学科的实用性、交叉性与综合性.针对目前“可编程控制器”课程中存在的理论教学与实践教学脱节、实验教学内容缺乏设计性和综合性、学生的学习兴趣不高等问题,通过采取理实一体化、更新实验教学内容、改进教学方法等一系列措施开展教学改革.基于此,可以使学生在学习过程中将理论与实践结合起来,培养学生的实践能力,激发学生的学习兴趣.

岗课赛证融合育人模式下高职可编程控制器课程教学策略分析

可编程控制器是高职电气自动化技术、机电一体化技术专业的核心必修课程之一。文章阐述了岗课赛证融合育人模式的概念和特点,探讨了岗课赛证融合育人模式下高职可编程控制器课程教学策略,以期为可编程控制器课程教学改革和创新提供一些思路和参考。

可编程序控制器在港口自动化中的应用

阐述港口自动化的现状,探讨PLC在港口自动化中的应用,包括在货物装卸、搬运和存储中的应用。PLC被广泛应用于控制自动化集装箱起重机和门式起重机、自动化导引车和自动化堆垛机中。

4D打印可编程液态金属-液晶弹性体软体致动器

为了得到能够可控制形变的液晶弹性体,提高其在软体致动器和软体机器人领域的应用潜力,本文报道了一种基于液态金属(LM)-液晶弹性体(LCE)的光驱动软体致动器。该软体致动器通过4D打印技术制备而成,展现出了良好的形变可编程性。通过超声将LM分散在乙醇中,随后将LM微米颗粒混合到配置好的液晶溶液中得到均匀的LM-LCE墨水,利用4D打印技术对其墨水的取向结构进行编程,最终制备出具有特定形变的软体致动器。通过4D打印,分别制备了具有交替正交和圆锥形阵列取向结构的LM-LCE软体致动器。该致动器具有良好的光热性能,在808 nm红外激光照射下,在10 s内致动器表面温度可达120℃。基于优越的光热性能,交替正交取向结构的致动器可以快速产生弯曲形变;而圆锥形阵列取向结构的致动器则以螺旋中心为顶点产生凸起形变。基于4D打印技术,LM-LCE的光驱动软体致动器具有良好的形状可编程性,在动态和复杂的环境中展现出更加优异的适应性及可调节性,有望在医疗、军事和软体机器人领域得到广泛应用。

适用于数据通路的可编程逻辑器件FDP100K

设计研制了一款适用于数据通路的10万门容量的FPGA器件FDP100K(FDP:FPGA for Data-Path),其主要特点为:可编程逻辑单元结构不同于国际上已有的可编程逻辑单元结构,是一种新颖的基于查询表LUT和多路选择器MUX的混合结构;连线资源结构采用新颖的层次式布线结构,提供高度灵活的布线能力.芯片采用SM IC 0.35μm CMOS工艺,包含1024个可编程逻辑单元和128个可编程IO单元.芯片配合自主开发的软件系统FDE(FPGA Development Environment)进行测试,结果表明:FDP100K芯片的可编程逻辑单元功能正常;芯片的各种连线资源功能正常;可以准确地实现数据通路型电路和其他类型的电路的功能.

系统级可编程芯片(SOPC)设计思想与开发策略

针对 SOPC全新的设计流程 ,提出了基于 IP的 SOPC设计集成平台概念及设计思想与开发策略 ,并介绍了基于 FPGA/CPL D的

一种用于传感器模拟前端的可编程增益放大器

基于华虹0.18μm CMOS工艺设计了一款用于传感器模拟前端的可编程增益放大器(PGA),其整体采用全差分结构来抑制传感器输出的共模噪声、直流分量以及供电电源的输出噪声。该电路由仪表放大结构轨对轨输入级、轨对轨自动调零全差分运算放大器、数字控制电路以及直流分量消除电路这四个部分构成,同时采用连续时间自动调零校准技术来降低其输入失调电压。PGA的放大倍数为5 bit调节,共12个档位,分别为1,2,4,8,…,1024,2048倍。在3.3 V电源电压下,PGA输入输出摆幅为0.2~3.1 V。在输入500 mV的直流分量条件下,在-40~125℃的温度范围内,可将直流分量抑制到47.6μV。通过Virtuoso软件进行电路设计、版图绘制以及仿真验证,后仿真结果表明,在进行100次蒙特卡罗仿真下,电源抑制比和共模抑制比在1 kHz处的平均值分别约为110.3 dB和116.1 dB,输入失调电压的1σ值约为21.3μV。

基于可编程控制器的槟榔包装控制系统设计

为解决槟榔自动包装机封口装置存在封口不牢固、包材烧穿等问题,设计了一种基于可编程控制器(programmable logic controller, PLC)技术的槟榔自动包装机封口装置控制系统,以实现槟榔包装的稳定性。介绍封口装置工艺以及控制系统结构,包括PLC、温度传感器、位置传感器、温度控制模块、伺服电机等。封口装置中温度为主要研究对象,同时为弥补传统PID(proportional-integral-differential)控制的不足,改善传统LADRC(linear active disturbance rejection control)控制参数整定困难等问题,提出一种粒子群(particle swarm optimization, PSO)优化改进型线性自抗扰温度控制器,以提高封口装置温度控制的鲁棒性和抗扰性。最后进行仿真和实验研究。结果表明:与传统PID以及自抗扰(active disturbance rejection control, ADRC)控制器相比,加入粒子群(particle swarm optimization, PSO)算法优化后的改进型LADRC方法,可以使系统输出响应、快速性增强,调节时间变短,封口装置实际包装温度误差<0.4℃。可见所述封口装置系统有效提高温度控制精度,一定程度上提升了槟榔自动包装机的生产效率。

可编程器件在三工位开关控制器中的应用

三工位开关是一种同时具有接地和隔离作用的装置,在计算机控制的输配电系统中有着较为广泛的应用。介绍了一种利用模拟可编程器件和数字可编程器件设计三工位开关控制器的方案,并给出了具体的电路图和程序代码。首先分析了三工位开关的3个工作位置的相互关系,给出了表示三工位间的状态转换关系的真值表,然后介绍了根据所给真值表设计的VHDL语言程序。在介绍的方案中,信号输入回路采用了模拟可编程器件ispAC10,核心部分采用了ispLSI1016数字可编程器件,实现了就地/远方控制等多种功能。该方案设计的控制器具有使用元件少、抗干扰性能好、可扩充性强的特点。

基于可编程交换机的网内灰色故障检测技术研究进展

灰色故障是指对生产网络产生细微影响的交换机故障.然而,当这些轻微故障相互叠加或与新增故障叠加时,可能会导致整个生产网络的瘫痪.因此,检测灰色故障对生产网络的稳定性至关重要.传统解决方案关注的是在控制平面收集数据平面交换机中的流记录,并对其进行处理以检测灰色故障.然而,此类解决方案存在着不足:(1)缓存和处理大量的流记录会引入庞大的资源开销;(2)较高的检测时延无法保证灰色故障检测的时效性.近年来,可编程交换机的出现为灰色故障检测技术带来了新机遇:网络管理员可以将灰色故障检测算法部署运行至可编程交换机的线速ASIC流水线上,从而支持低开销、低时延、高精度的网内灰色故障检测技术.本文针对基于可编程交换机的网内灰色故障检测技术进行综述,在对灰色故障的概念、普遍性及对生产网络的危害进行描述的基础上,分析与讨论了现有基于可编程交换机的网内灰色故障检测技术的研究现状与进展,详细介绍每项技术的工作原理及流程,搭建真实的实验平台评估各项技术的检测指标,在文末指出了现有技术所面临的问题与挑战.

一种状态可编程交换机的流量控制方案

随着网络应用的功能和服务需求的多样化,网络流量的类别也逐渐丰富,如何为不同类别的流量提供区分的QoS服务成为亟需解决的问题。该文为基于SDN网络的交换机增加了一种可编程的流量控制机制,控制面通过开放的编程接口配置交换机,使其为不同数据流提供带宽保障。提出并实现了一种针对优先级队列的调度算法,为流量构建其所需容量的数据传输通道,保障了网络资源的高效利用。实验结果显示,各类流量可以按照指定的带宽执行转发,其他流量发生变化时,给定流量的带宽波动不超过2%;且在长度为78 Bytes的小包情况下,高优先级的流量丢包率控制在1%以下。