∑-△型A/D转换器中量化噪声的功率谱整形

在设计数据采集系统时, 为使采集系统前端输出信号的带宽与后端处理模块相匹配, 在建立高阶Σ-Δ调制器理论模型的基础上, 对A/D转换器中的量化噪声功率谱的整形过程进行了研究。理论分析和仿真结果表明, 结合了过采样技术的高阶Σ-Δ型A/D转换器能大大降低量化噪声。     

高精度Sigma-delta调制器系统设计和仿真

提出了一种基于MATLAB/SIMULINK sigma-delta(ΣΔ)调制器系统设计与仿真的方法.该方法首先根据设计目标确定调制器的阶数、过采样率和内嵌量化器位数,优化调制器噪声传输函数NTF的零极点,调整调制器的结构系数,得到性能优化的调制器系统结构;然后通过分析调制器非理想因素,对非理想情况下的调制器基于SIMULINK进行行为级建模与仿真;最后得到调制器子模块电路参数.调制器电路级仿真结果表明由该方法得到模块参数能够有效、可靠的指导调制器的电路设计.     

一种新型的∑△调制器行为级设计方法

介绍了一种新型的∑△调制器行为级设计方法.它分别设计∑△调制器噪声传输函数的零极点,并运用噪声功率增益作为稳定性参量来判断所设计的噪声传输函数的稳定性;同时,论文中还给出了物理实现调制器的内部积分器实现的方法,并推导出了通用∑△调制器状态变量缩放的解析公式.     

TCP网络的非线性自适应滑模控制

针对TCP网络存在网络参数高度变化和UDP流的情况,提出了两种非线性自适应滑模控制算法.考虑到系统不确定的上界很难获得,针对系统不确定的上界设计了一种自适应滑模控制器.由于使用了符号函数,该算法不能有效地抑制抖振.为此,设计了一种直接对不确定进行自适应的滑模控制器.仿真结果表明,对不确定的上界自适应的滑模控制器优于对上界自适应的滑模控制器,对上界自适应的滑模控制器优于PI控制器.     

自适应模糊滑模控制在火箭炮耦合系统中的应用

针对火箭炮位置伺服系统中的机电耦合特性,提出了一种自适应模糊滑模控制方法.为了使滑模变结构等效控制律设计不依赖对象的精确模型,利用切换函数及其变化率设计自适应模糊系统来代替等效控制,为了抑制滑模抖振,采用模糊规则调节切换控制的增益.仿真及实验结果表明,该方法不仅保证了系统的静、动态特性,有效降低了变结构系统中固有的抖振现象,而且对参数摄动具有较强的鲁棒性.研究结果为进一步完善控制器理论结构及实践应用提供了参考依据.     

基于LTR观测器的输入时滞系统的滑模控制

针对一类线性时滞系统且存在外部噪声干扰和参数不确定性问题,提出一种基于回路传输恢复(LTR)观测器的滑模变结构控制方法.为了简化时滞变结构控制器的设计,采用非奇异线性变换将输入时滞的线性系统转化为无时滞系统,并进行滑模变结构控制器的设计、理论分析及稳定性证明.仿真结果表明,该方法对时滞系统在噪声干扰和过程参数不确定性时系统状态快速达到稳态,得到的控制效果仍具有较好的稳定性.     

防空武器站模糊自适应滑模位置控制设计方法

针对特种防空武器站伺服系统负载变化范围大、发射扰动力矩强和跟踪精度要求高等特点,提出了一种模糊调节的伺服系统滑模位置控制器设计方法. 采用滑模控制抑制参数摄动及外界干扰,采用模糊规则调节滑模趋近速度并削弱滑模抖振. 仿真和实验结果表明,该控制策略不仅保证了系统的响应速度和动态精度,而且对负载扰动和系统参数摄动具有较强的鲁棒性.      

双起升桥吊双吊具互锁的自适应滑模同步控制

为解决双起升桥式吊车双吊具同步协调控制中普遍存在的内部参数扰动、外界干扰以及双吊具之间的耦合作用问题,提出了一种双吊具自适应滑模同步协调控制方法.在分析双吊具互锁工作模式运行特性的基础上,建立了双吊具互锁模式下的耦合动力学模型.通过时变滑模方法,实现了控制器在滑模趋近阶段的鲁棒性控制.采用自适应补偿技术,抑制了双吊具运行中存在的不确定扰动,并减小了时变滑模控制中切换函数的增益值.在切换函数设计中采用双极Sigmoid函数代替符号函数方法,明显降低了控制器的抖振现象.利用Lyapunov方法,证明了控制器的全局稳定性.数值仿真和实验结果表明,所提出的控制方法有效.
     

机械臂的滑模控制器设计及仿真实验研究

以多连杆机械臂为研究对象,设计滑模控制器来实现高精度的轨迹跟踪控制。首先建立受到参数不确定和外部扰动影响的多连杆机械臂动态模型;其次依据该受扰模型设计滑模面及相应的基于等效控制的滑模控制器;接着利用李雅普诺夫函数证明系统的稳定性;同时采用饱和函数替代符号函数来抑制抖振现象。为了验证所设计的滑模控制算法的有效性,使用Matlab/Simulink软件搭建机械臂仿真测试平台。利用测试平台实现机械臂在PID控制、滑模控制和基于饱和函数的滑模控制三种控制方法下的轨迹跟踪实验。通过仿真实验教学,可以显著提高学生在机械臂建模和控制器设计方面的能力。     

基于饱和函数的机械臂模糊滑模趋近律设计

为了削弱机械臂滑模控制中的抖振现象,提出了模糊趋近律的控制方法.利用模糊控制器实时调整滑模控制的趋近律参数,并将饱和函数引入趋近律的设计中,设计了一种新型趋近律.该方法既保证了控制系统的快速性和鲁棒性,又能够有效地削弱抖振,另外,控制系统设计简单,便于工程应用.仿真结果表明,该控制策略不仅有效地抑制了系统的抖振,而且保...     

Σ-ΔADC调制器中的模拟电路设计

在简要介绍Σ-ΔADC基本原理的基础上,分析了Σ-Δ调制器的噪声特性,并对调制器自上而下的设计方法做了介绍。结合实际的性能要求,重点对模拟电路部分设计中的关键以及设计方法进行了详细分析,并给出了有关的电路结构和仿真结果。     

基于多相位量化噪声抑制的分数频率合成器的实现

为抑制Σ-△调制器量化噪声对分数频率合成器输出噪声的影响,提出一种基于多相位分数分频器的频率合成器结构. 该结构可以避免毛刺并且主要电路模块不需要工作在高频,从而相应节省了功耗,同时分频器的输入可以不需要50%的占空比. 通过对比发现,对于环路带宽为1 MHz的宽带情况下的Σ-△分数频率合成器,多相位分频器技术可以减小频率合成器输出频谱的相位噪声达12 dB. 该频率合成器使用UMC 0.18 μm CMOS工艺实现,仿真结果证明它可以满足DVB-H系统协议指标要求.      

不确定Sigma-Delta调制器的鲁棒滤波

研究级联Sigma-Delta调制器在非理想性电路中的鲁棒校正滤波器设计问题.基于MARKOV区间算法和线性区间系统的等价描述,将扰动抑制问题转化为增广系统的鲁棒稳定问题.给出以线性矩阵不等式描述的鲁棒滤波器存在的充分条件,该条件保证所设计的校正滤波器能有效抑制电路不确定性对调制器性能的影响.仿真结果表明,与传统校正滤波器相比,该调制器获得了更好的信号噪声比.方案降低了电路实现过程中器件精确度的要求,从而达到低应用成本的目的.     

时滞反向响应过程的数字控制设计方法

基于单位反馈控制结构,提出了离散域中对于时滞反向响应过程的直接设计新方法.该方法分析了反向响应系统控制器输出的振铃问题,给出期望闭环传递函数,并由此推出数字控制器的结构;通过分析设计参数,给出控制器单一调节参数的整定规则和获得更好控制器输出的参数选取方法.通过对一高阶的时滞反向响应过程进行仿真实验比较,结果验证了所提出的方法在抑制振铃方面具有较为明显的优势.     

高阶曲率补偿电流模式的CMOS带隙基准源

为获得一个稳定而精确的基准电压,提出了一种适用于低电源电压下高阶曲率补偿的电流模式带隙基准源电路,通过在传统带隙基准源结构上增加一个电流支路,实现了高阶曲率补偿。该电路采用Chartered 0.35μm CMOS工艺,经过Spectre仿真验证,输出电压为800mV,在-40～85℃温度范围内温度系数达到3×10^-6℃^-1,电源抑制比在10kHz频率时可达-60dB,在较低电源电压为1．7V时电路可以正常启动,补偿改进后的电路性能较传统结构有很大提高．     

基于参数稳定空间的PID控制器设计

一阶加纯延时模型难以精确描述被控对象,因此传统的PID控制器不能取得满意的控制效果。基于精确的高阶模型提出了一种最优PID控制器的设计方法。利用广义Hermite-Biehler定理获得使闭环系统稳定的PID控制器集合。在该PID控制器集合中,运用遗传算法寻找基于ITAE指标最优的PID控制器参数。利用广义Kharitonov定理及Monte-Carlo随机试验方法对PID控制器鲁棒性和性能鲁棒性进行评价。仿真结果表明:该文算法对高阶对象具有良好的控制性能,对模型的不确定因素具有较好的适应性和鲁棒性。从而证实了该文算法的有效性,可以应用于高阶系统的控制。     

双回路控制系统PI/PID控制器的解析设计

针对化工双输入输出时滞过程,基于常用的双回路控制结构提出一种解析地设计PI/PID控制器的方法.根据鲁棒控制H2最优性能指标,提出实际期望实现的系统传函矩阵中的对角元.考虑到两个闭环之间的耦合作用,引入动态解调因子设计最优双回路控制器,采用数学有理逼近的方法得到其实际可执行的PI/PID形式.分析了控制系统保证鲁棒稳定性的充要条件,给出基于谱半径的稳定判据.通过仿真实例验证了文中方法相对于近期发展的数值化设计方法的优越性.     

高阶反向响应过程的分数阶PID控制器设计

针对具有反向响应特性的高阶过程,提出了一种分数阶PID控制器设计方法.为了便于控制器设计,采用一种改进的微粒群优化算法对高阶过程模型进行简化处理,在此基础上,根据内模控制原理设计分数阶PID控制器,该控制器仅有一个可调参数,有效降低了控制器整定的复杂度,并根据最大灵敏度指标推导出控制器参数整定的解析表达式,克服了参数选择的盲目性.仿真结果表明,该方法可使系统具有良好的设定值跟踪、扰动抑制特性以及克服参数摄动的鲁棒性.     

24位Σ-Δ型AD芯片最佳效能发挥的策略

阐述了一种24位高精度∑-△型AD转换芯片ADS1210在实际应用中提高测量精度的方法.电源是一个影响精确度的重要因素,笔者使用MAX666作稳压芯片,并利用外围电容参数的合理选择减少电压波动.ADS1210差分输入的正端接电阻,负端接稳压芯片REF192,以保证满足测量范围和差分基准电压的稳定,并利用ADS1210本身的校正寄存器,通过编程对AD转换的数据进行校正,提高了测量精度.实践表明:只有充分利用硬件设计和软件编程就可以很好的实现ADS1210的数据校正,发挥其最佳效能.     

滤波器的设计优化及Matlab实现

滤波器是一种具有频率选择性的电路,其设计的基本的步骤分为逼近和实现.本文详细介绍了滤波器的设计方法,通过用Matlab来实现和优化一个模拟三阶低通切比雪夫滤波器,从而获得所需滤波器的传递函数,为进一步电路设计和实现提供了一条有效的方法.通过实例分析可以看出,这种方法可以解决理论设计和实际中的诸多问题,通过程序仿真是完全满足设计要求的.