基于FPGA和单片机实现的微波脉冲功率计

根据微波脉冲功率计对测量精度等指标的要求,此设计采用FPGA技术控制时序和单片机处理高速采样数据相结合的方法,实现了2路脉冲峰值功率信号的检测,并经过RS232串口输出.通过滑窗检测算法、非线性纠正等处理后,微波功率计在最大限度上消除了电磁干扰,提高了测量精度,降低了成本;对工作在4～8 GHz频段的信号,实现了当功率范围处于 18～-8 dBm时,测量误差小于±0.4 dB的精度要求.     

脉冲功率电源能量传递效率优化研究

研究电磁发射中脉冲功率电源系统时序放电的优化问题.在弹丸的质量和目标速度固定的前提下,提出一种基于模式搜索的时序优化方法提高发射效率.将脉冲电容器组的初始充电电压和放电时序作为优化参数,采用约束模型方法使多目标问题变成单目标优化问题,采用迭代模式搜索算法对问题进行优化,得到满足要求的优化的结果,并将结果与其他文献中的优化结果进行比较,发现发射性能有所提高,证明了提出方法的可行性.同时通过实际发射实验对此方法进行研究,发现采用此方法效率提高7%.      

大功率混合储能装置控制策略研究

针对电磁发射装置在连发时其储能电源对电网瞬时功率需求极大、一般电网难以承受的问题,提出了一种新的混合储能方式及其控制策略。该方式将蓄电池与脉冲电容器进行复合储能,采用多组蓄电池串联充电的新型拓扑结构,通过调整电路参数和时序触发控制策略,可以精确控制在不同时刻将多组蓄电池逐步接入电路对脉冲电容器充电,实现了对脉冲电容器的近似恒流充电,使脉冲电容器快速、高效地达到所要求的电压值。仿真与试验结果表明,该混合储能方式合理可行,在时序触发的控制策略下可实现在较短时间内将蓄电池能量传递给脉冲电容器,使功率逐级增大,从而降低网侧的瞬时功率需求。     

用于瞬态高强度辐射场探测的单次快脉冲采集系统

介绍了在瞬态高强度辐射场中精确获取ns量级的单次快脉冲的意义,分析了采集这类电脉冲信号的技术难点,并针对其难点设计了一种能精确获取其信号全波形的高速采集系统。系统的采样率为1 Gs/s,模拟输入带宽最大500MHz,8位分辨率,采样点数可达3×105以上,通过其内部独特的自触发式提前采样设计,能对瞬态脉冲的快前沿实现精确的定时和完整的采集。最后,对研制完成的系统进行了信号完整性测试和性能标定,并对前后沿均为5 ns,脉宽10 ns的单次脉冲进行采集,从实验结果可知,该脉冲信号的前沿部分被完整地记录下来,并且脉冲的波形几乎没有产生畸变。     

电视信号监测与报警系统的设计和实现

提出了使用信号检测和图像分析技术监测电视信号的中断、非法插播和干扰的方法和系统设计。该系统采用FPGA和视频采集卡实现32-64路同步信号时序检测与图像检测,并依此设计出一个电视信号自动监测与报警系统;论文介绍了相应的硬件模块设计和软件流程,精确图像模板的动态更新方法,以及通过台标图像模板实现对电视台标的检测过程;实验结果表明,系统达到实用要求。     

超混沌系统脉冲同步及其应用

研究了采用脉冲同步理论解决混沌系统的同步问题,并利用脉冲同步方法构造超混沌脉冲同步系统.根据同步渐进稳定性条件作为前提对系统进行数值仿真.采用同步误差的线性反馈作为脉冲信号,结合谱半径的稳定性定理采用合适的脉冲周期对系统进行了同步仿真实验.实现了超混沌系统的同步.并以正弦信号为例进行了信号传输的实验,进一步在加入白噪声的情况下考察了其同步效果.仿真效果表明,该方法具有较好的鲁棒性和抗噪能力,是对传统同步方法的改进和优化,具有一定的实际应用价值.     

多材料生物3D打印设备气压控制系统设计

为满足多材料生物3D打印一体成型的应用需求,需对多路材料喷射挤压系统进行精确的气体驱动.基于此,本研究设计并制作了一种基于比例调节阀的气压控制系统.系统通过触摸屏进行气压设定,利用单片机对设定值进行处理并传输给比例调节阀进行气压调节,再利用气压传感器采集模块进行数据采集,并通过串口屏进行实时气压显示.该系统通过设计相关处理电路,编写数据处理算法,可实现对工作状态下喷头气压的精确调节和监控.测试表明,所设计的多路气压采集系统,既可满足多材料生物3D打印系统的气压监控要求,同时也可为相关实验平台或控制设备提供良好的显示接口解决方案.     

基于CPLD与单片机的激光脉冲控制卡设计

为实现激光微加工领域中单个激光脉冲在规定位置的精确输出,以CPLD(复杂可编程逻辑器件)和单片机为核心部件,研制出一种激光脉冲控制卡.CPLD用于实现单片机与上位工控机的高速并行通信,接收外部运动系统产生的脉冲信号,并对其进行4倍频处理;单片机对CPLD预处理后的脉冲信号进行计数、分频处理,并最终输出一定频率、脉宽可调的控制信号给激光调Q驱动器,利用声光调Q技术实现单个激光脉冲规律性的输出.结果表明:本板卡集成了CPLD和单片机各自优点,减少了外部电路模块,降低制作成本,提高了系统的稳定性.通过激光脉冲控制卡对外部运动系统及单个激光脉冲输出的协调联动控制,成功实现单个激光脉冲在规定位置的精确输出,保证了激光微加工的高质量和效率.     

以应变式传感器为核心的人体脉搏信号采集与处理

针对人体脉搏信号采集时不客观及噪声源过多的缺点,以微振动测试技术为依据,研制了由计算机控制、以应变式传感器为核心的多路脉搏信号采集系统,该系统旨在在确定的取脉压力下,采集到多路清晰的脉搏信号.该系统以应变式传感器为核心,通过调节气囊控制取脉压力,探头与人体直接接触,可以直接采集多处位置微振动信号.同时由于人体微振动的信号特点,在不同的信号采集环境下,需要对信号进行分析处理.选择使用经验模式分解及小波分析对信号进行处理,提取了人体微振动信号中的有用信息.结果表明,在不同取脉压力的前提下,通过测试可得其分辨力在0.01 N以内,相对误差在5%以内,线性度5%,达到了预期的设计精度要求,相比压电材料具有更高的稳定性与静态精度.     

基于FPGA的全帧紫外CCD驱动时序设计

文章介绍了槟松紫外全帧背照式面阵CCD(S7171 0909)的结构和工作特点,分析了该芯片驱动时序要求;采用可编程逻辑器件EP2C8作为硬件平台,在Quartus Ⅱ 9.1软件环境下,用基于状态机的算法对时序电路进行了描述,设计产生了芯片正常工作所需的时序脉冲信号,并选用EL7202作为CCD驱动器对时钟脉冲进行功率放大.调用第三方软件进行仿真,并给出实际工作输出波形,结果表明,设计的时序电路满足CCD对各驱动信号的要求.     

基于脉冲注入调制的LD光功率-电流-电压特性测试系统

为精确测试半导体激光器(LD)的光功率-电流-电压(LIV)特性,提出一种基于脉冲注入调制的方法,并据此研制新型的LD脉冲测试系统.系统通过给被测LD注入脉冲宽度、周期及幅度连续可调的脉冲电流,采集恒功或恒流工作LD的工作电流、两端电压、背光电流和输出光功率等信息,绘制LD的LIV特性曲线,并以此推断LD的性能.采取低占空比的脉冲注入,有效抑制了LD有源区温度升高,保证了测试的可靠性和准确性.实验结果表明,脉冲电流的稳定度达到10-4,系统满足设计要求,其性能优于连续测试系统.     

高精度直流电能表测试系统的研制

为满足直流电在工业电力系统应用中的计量需求，克服传统电信号计量准确度不足，测量范围较窄等问题，设计了一种高精度直流电能表测试系统。系统以FPGA芯片为硬件控制核心，由零磁通传感器、精密采样电阻、高精度ADC等组成采样电路，进行大量高速数据的采集及处理，最终以电能脉冲输出形式表征功率和电能测试值，实现对直流电参数的计量校准。实验测试表明，该系统直流电压电流测试范围达到(0 ~1000)V和(0 ~200)A，在测试范围内可以满足电能计量0.02级的准确度要求。     

用于ETCG脉冲电源的CPA波形调节策略

根据电热化学炮负载对电源电压、电流波形的特殊要求,提出了以补偿脉冲发电机为大功率脉冲电源的多途径波形调节策略,建立了包括补偿脉冲发电机和毛细管非线性电阻负载的系统模型,并进行了模拟计算结果表明,所提出的调波方式较好地解决了补偿脉冲发电机波形调节问题,可以满足电热化学炮负载对电源的要求。     

智能电力调整器的设计与实现

传统的电力调整器作为冶金、化工等领域电加热设备专用的以晶闸管为基础、智能数字控制电路为核心的电源功率控制设备,面临着功率因数低、通讯功能差、控制精度低以及工作谐波大等严重问题。因此设计了一种全数字化的智能电功率控制装置,利用计算机控制、微电子技术、电力电子技术等方法,实现了电力功率控制的网络化和智能化;采用485串口通讯、功率输出均匀分配算法等技术实现了多台调整器的集中控制与管理。并且以数字化控制方式完善了过载和负载短路保护功能,提高了设备的可靠性和工作稳定性,满足了大规模生产环境下集群控制的要求。具有控制参数设置和工艺参数设置方便、控制精度高、电能利用率高、过载和短路保护能力强、安全稳定等特点。通过试验分析,得到的数据结果表明其工作满足了当初设计的精度要求,极大程度的提高了电源功率的使用效率。     

USB3.0头包信息中CRC-16的Verilog实现

文章基于CRC检错原理,根据USB3.0协议规定的要求,通过Verilog实现了一种并行的CRC-16的计算方法,设计模块在Quartus中编译和仿真,给出了电路实现结构图、模块的接口信号、信号的物理意义以及部分程序和仿真波形图,并将实验结果与USB3.0规范中给出的数据帧样本进行了比较。结果证明这种方法能完成USB3.0头包信息中CRC-16的计算,满足数据传输准确性和时序要求,并能用于USB3.0控制器包的产生模块和包的检测模块。     

脉冲等离子体推力器地面试验电源

为满足脉冲等离子体推力器性能研究和推广应用的需要,在原有地面试验电源的基础上,结合当前的电子技术,研制出MDT-Ⅱ型新的地面试验电源,该电源不仅性能满足应用要求,而且结构更为轻巧、美观,操作方便。     

永磁同步并网风力发电系统双模块控制研究

针对永磁同步并网风力发电系统,研究了一种双模块控制系统。MPPT控制模块在整流器和逆变器之间设置Buck变换器,使用优化后的最优梯度-爬山法策略控制Buck变换器占空比。并网逆变控制模块采用直流母线电压瞬时值外环及并网电流瞬时值内环的双环控制策略,通过外环电压PI控制得到指令电流,进而采用PI瞬时电流控制经逆变器和LCL型滤波器得到并网输出电流。仿真实验波形表明,MPPT控制模块能够快速、稳定地跟踪最大功率。逆变器输出符合并网要求,控制效果具有较好的稳定性和动态特性。     

基于FPGA的多路音频采集与接口系统设计与实现

在音频数据采集系统中,一般采用专用设计芯片实现,功能单一,且采集能力受限,接口模式固定。本文提出了一种多路音频数据采集和接口功能设计方案,借助FPGA设计技术对并行输入的4路16 k采样、8 bit精度的音频数据进行实时采样、缓冲,并且通过目前应用很广泛的McBSP数据接口输出,最终通过ModelSim软件进行系统仿真,调试并验证了该方案。所设计的系统是基于FPGA架构的模块化设计,具有很好的实时性和稳定性,层次清晰,便于修改和扩展,具有较好的工程应用和参考价值。     

基于改进随机森林的电力系统暂态稳定评估

针对传统基于机器学习的电力系统暂态稳定评估方法存在准确率偏低和泛化能力不足的问题,提出了一种基于特征选择和改进随机森林的在线暂态稳定评估方法。首先,通过最大化联合互信息挖掘电网运行数据之间的相关性,筛选出具有代表性的关键特征子集;然后,考虑到电力系统数据库中稳定样本与失稳样本之间的类别不平衡问题,通过改进bootstrap抽样和对决策树进行加权处理,增强随机森林对失稳样本的识别能力;最后,基于改进的随机森林算法,建立关键特征数据与暂态稳定标签之间的映射关系。实验结果表明,所提方法具有较高的准确性和较强的鲁棒性,能够满足在线应用的需求。     

脉冲多普勒信号最大最小频率的估计

百分比法是脉冲多普勒信号最大频率、最小频率估计的典型方法。由于这种方法对最大频率和最小频率较难同时有高精度的估计。为此提出了两种新方法：改进的百分比法和三直线拟合法,通过对不同信噪比下模拟脉冲多普勒信号估计的比较实验,发现：改进的百分比和三直线拟合法对最大频率,最小频率同时有高的估计精度,其中三直线拟合法的估计性能最优。