医学超声内窥成像系统的数字增益补偿

为了补偿医学超声内窥镜中超声信号的传输衰减,设计了由AD8065、AD8331和现场可编程门阵列（FPGA）组成的前置放大与增益补偿电路．电路采用AD8065实现超声换能器与增益补偿电路间的阻抗变换,然后,根据超声信号在人体组织中的衰减规律,由FPGA输出补偿控制电压,控制AD8331实现对回波信号的补偿放大．对实际超声回波进行的补偿实验表明,该电路能够有效地补偿超声信号的传输衰减,而且,利用FPGA的可编程性,该电路可根据不同的衰减曲线进行灵活配置.     

管道腐蚀超声波在线检测技术

提出一种用于管道在线腐蚀检测的方法,基于超声波脉冲反射法检测原理,依据超声波在介质中的传播特性,研究系统的超声波发射电路和程控放大电路。实验结果表明:发射电路产生的高压负脉冲信号能够有效激励超声探头;程控放大电路可以解决回波信号因深度增加能量衰减的问题,获得的信号达到技术要求。系统能够完成管道在线腐蚀检测的需要,具有良好的应用价值。     

一种实时3D超声定位系统的设计

文章叙述了一种实时3D高精度超声定位系统。接收声信号经过TGC与对数放大器增益补偿和动态范围压缩后，进行数字化变换。在DSP内部采用动态门限跟踪技术以提高测试精度，并对结果进行加权算术平均处理。通过对40kHz 3D定位系统的试验，已达到了1cm的3D定位精度。在本系统的基础上加以改进和提高，即可达到实用的目的。     

电离规离子流可编程增益放大器的设计

采用前置微电流放大器和可编程增益放大器两级运放,实现电离规离子流的可编程增益放大,以满足在真空度迅速变化且动态范围较宽时对真空度的快速准确测量。介绍了微弱电流信号的放大原理、器件选择原则、单片机控制可编程增益放大器的实现方法、电路抗干扰措施等,并给出了部分测试结果。本文设计的电离规离子流放大电路具有增益动态范围宽、精度高、响应速度快等优点,为托卡马克装置的真空度快速测量系统中离子流测量电路提供了设计参考。     

基于扩展收敛域指数CORDIC算法的超声时间增益补偿技术

针对经典超声时间增益补偿增益范围有限问题,该文提出一种基于扩展收敛域指数CORDIC算法的超声时间增益补偿技术。首先,通过指数CORDIC算法计算信号原始放大倍数;然后,利用乘法器组将A/D采样后的超声回波数字信号与放大倍数相乘;最后,经D/A转换器输出补偿后的模拟信号。实验表明:扩展收敛域指数CORDIC算法计算超声回波增益最高相对误差不高于0.014%,该算法的超声时间增益补偿模块能准确检出检测块内不同深度处缺陷,准确度高、实时性好、增益范围大,具有很好的实际应用效果和重要研究价值。     

电子管功放频率补偿的思考（下）

放大器低频增益的降低主要是耦合电容造成的。为改变低频特性，可以采用没有耦合电容的直流放大器，也可以在电路采取措施，进行低频补偿。     

超声波在水中衰减的频率效应及其对脉冲回波的影响

超声波在传播中会发生幅值衰减,该衰减不仅与超声波传播的距离有关,还与超声波的频率有关。为了研究高频超声波衰减的频率效应,本文通过脉冲回波法分析脉冲超声波在水中传播反射回波的幅值和频谱变化,研究了超声波在水中传播时幅值衰减与传播距离及其与超声频率之间的关系,通过测量脉冲超声波在水中传播不同距离时的反射回波,并对其进行傅里叶变换,分析了超声波传播衰减的距离效应和频率效应。研究发现:超声波在水中的传播衰减随距离呈指数规律,且不同频率超声波的衰减系数不相同,频率越高,衰减越大,衰减的频率效应可有效解释反射法高频脉冲超声检测中回波脉冲信号的中心频率远低于换能器标称中心频率的现象。     

压电加速度传感器输出信号可变增益控制

针对压电加速度传感器信号调理电路中标定过程繁琐、标定效率低下、系统在运行过程中输出信号增益不能改变的问题,提出了在电荷放大器之后由微控制器控制数字电位器组成可调增益的电压放大电路,实现加速度计输出信号的自动标定和增益的可变控制.分析压电式加速度计的信号调理电路,在电压放大电路中选择使用数字电位器的方法实现可变增益控制,...     

解析媒体矩阵（Media Matrix）（八）——DEVICE的原理和使用（6）

自动增益控制AGC 自动增益控制原本是一个普通的电路模型,在大量的电子设备中都使用它。在一个简单的负反馈放大电路中,AGC可以根据前级输入的电平大小自动控制输出端的放大量:当输入信号降低的时候,AGC电路使得放大器提高输出增益;而当输入信号升高的时候,AGC又使放大器的输出增益降低,这样通过反复的、动态的调节,放大器就能“自动适应”     

基于小波变换的高精度测距系统设计及DSP实现

目的为了解决传统物流行业机器人避障系统中存在的测距精度低、抗干扰性差等问题。方法提出一种基于DSP的温补与小波阈值滤噪的高精度超声测距系统,包括DSP最小系统、超声波传感器、LCD显示模块、温度补偿电路和报警电路等。超声波测距系统通过实时采集环境温度来修正声速值,采用小波阈值变换算法对回波信号进行处理,以提升回波信号的信噪比和起始点锐度。结果应用CCS4.2软件与DSP芯片进行调试、实验,实验表明在距离0～1200 mm内,系统的测量误差为±4 mm。结论采用小波阈值变换算法和温补电路,提高了传统物流机器人避障系统的测距精度。     

一种最优滑模控制算法及其仿真应用

针对某机电伺服跟踪系统存在扰动和系统参数摄动的情况,提出了一种带有积分补偿的最优滑模变结构控制算法,并给出了获得切换函数、积分增益和控制函数的方法。仿真结果表明,这种新的控制算法比经典控制方法的效果更好。它能够获得灵敏的跟踪效果,提高了系统响应的快速性,具有较好的动态性能和鲁棒性,并消除了抖振。此控制系统结构简单,易于实现。     

风力发电机自适应鲁棒保性能控制器设计

本文针对变速变桨距风力发电机系统对于风能利用率、动态稳定性要求高的特点,建立了风能转换系统的线性参数变化（LPV）模型,给出了设计一个具有自适应机制的鲁棒保性能控制器的充分条件,进而设计出了一种新的自适应鲁棒保性能控制器。首先,运用自适应方法估计出系统的不确定参数,然后利用参数估计和鲁棒保性能控制方法设计系统的状态反馈控制器,其反馈增益阵是通过求解一组线性矩阵不等式（LMI）的约束而得到,并且满足某二次型性能指标。仿真表明,无论在低风速下还是在高风速下,控制器不仅使系统具有良好的动态特性和鲁棒性,而且使系统具有抑制外界干扰能力。     

基于GSSEC的开关磁阻电机驱动的海洋绞车主动升沉补偿控制方法

针对目前采用交流变频电机驱动的海洋绞车主动升沉补偿方式存在起动电流大、效率低和能耗大等不足,提出采用开关磁阻电机（switched reluctance motor,SRM）驱动的主动升沉补偿控制方式。首先,建立了开关磁阻电机的数学模型;然后,结合海洋绞车主动升沉补偿的同步控制要求,提出了基于渐进稳态控制信号误差控制（gradual steady state control signal-error control, GSSEC）的开关磁阻电机调速控制方法,并分析了该控制方法的基本原理、具体设计方法及其控制参数的优化方法;最后,对开关磁阻电机调速控制方法的效果进行了仿真分析和试验验证。结果表明：基于GSSEC的开关磁阻电机调速控制方法不仅对时变给定转速有较高的跟踪精度,而且对负载扰动具有较强的鲁棒性,有效提高了海洋绞车主动升沉补偿控制的精度。研究结果对促进海洋绞车主动升沉补偿控制功能的应用具有重要意义。     

带误差补偿的GPC对网络控制系统时延的解决

针对网络控制系统(NCS)具有不确定时延的特性，提出了将广义预测控制(GPC)应用于网络控制系统的思想。为了克服模型失配和系统不确定性的影响，基于BP神经网络建立一个误差的预测模型，用误差预测值对输出预测值进行补偿，构成新型的广义预测控制算法，并采用了平滑滤波的加权输入控制律。在网络控制系统中，测试了网络数据传输的随机延迟时间特性，比较了GPC和具有BP网络预测误差补偿的GPC两种控制方法，验证了具有BP网络预测误差补偿的GPC在模型失配时的更好的控制性能。     

基于RBF网络增益自适应调节的滑模制导律

针对被动寻的导弹拦截问题,在变结构控制理论的基础上,应用RBF神经网络控制,提出一种新型导引律.首先应用变结构控制理论建立滑模变结构制导律.然后应用RBF神经网络对制导律中变结构项的增益进行调节,克服了变结构制导律中变结构强度项不易确定的缺点,从而减弱变结构控制的抖振,提高了导弹拦截的精度.仿真结果表明,该导引律具有较强的自适应能力,具有实时性好及便于实现的优点;同传统的变结构制导律、比例导引律相比,在脱靶量、拦截时间等方面都有了显著的提高.     

Fast fiber-optic tunable filter based on axial compression on a fiber Bragg grating

We describe the design, fabrication, and performance of a fiber Bragg grating-based tunable optic filter. The filter, driven by two piezostacks, consists of a flexural hinge structure for displacement magnification and a fiber-ferrule assembly for axial compression of the fiber grating. Finite-element analysis was used to design the mechanical structure to achieve the required displacement magnification and the force for grating compression. A passive thermal compensation design was implemented to reduce thermal-induced wavelength drift. A feedback control system with a linear variable differential transformer was employed to control the displacement for accurate wavelength tuning and fine-tuning resolution. This tunable filter has achieved a closed-loop switching time of 17.3 ms, and a passive thermal compensation that reduced the thermal drift of the Bragg wavelength to 1.5 pm/C. The flexural-hinge structure that offers negligible backlash, noise-free motion, no need of lubricants, and no wear ensures its long-term reliability.     

引入扰动补偿的多电机滑模协同控制研究

目的 解决多电机协同控制时容易受到非线性和外界扰动等不定因素的影响。方法 基于多电机偏差耦合控制结构,与引入扰动补偿的混合非奇异终端滑模变结构控制相结合,并与传统PI(Proportional Integral)调节器控制效果做仿真对比。结果 本文所提控制算法通过计算机仿真软件进行验证分析,该算法能够使得电机在启动时效果较好,转速误差在受到扰动时效果优于传统PI控制约8.50%;电机转矩在受到扰动后控制效果更加理想,几乎不存在迟滞时间就能达到新的负载转矩值;在受到负载扰动时转速误差波动较小,优于传统PI控制约8.83%。结论 通过计算机仿真验证得出,引入扰动补偿后的混合非奇异终端滑模变结构控制系统的响应时间和收敛速度、控制性能和鲁棒性都要优于传统PI控制的。     

Springback and forward slip compensation in designing roller cavity surfaces for net-shape rolling compressor blades

Designing roller cavity surfaces for rolling blades is a nontrivial task. This paper presents a new method to design cavity surfaces for rolling compressor blades with considering the springback and forward slip compensation. Firstly, a springback compensation model was proposed to modify the shape of section curves, and a forward slip model was proposed to determine the location of section curves to compensate the springback and forward slip in rolling process. Secondly, an algorithm was proposed to transform the updated section curves to the cavity section curves around the roller axis. The cavities were reconstructed through the transformed section curves. Finally, the designed roller cavities for a variable cross-section compressor blade were validated by the finite element method and experiment. The results revealed that the designed cavities meet the net shape precision at pressure and suction surfaces of the blade. The compensated design of cavities for blade rolling can save both time and costs while keeping excellent design quality.     

分布式光纤拉曼放大器研制的进展

对分布式光纤拉曼放大器研究的历史、基本原理、优化设计以及现状和进展进行了讨论.对S波段的色散补偿型分布式光纤拉曼放大器以及采用光纤拉曼激光器作为抽运源,在前向抽运和后向抽运条件下,对5kmDCF-50kmG652光纤色散补偿型分布式光纤拉曼放大器增益光谱和噪声谱进行了研究.设计和制作了光纤光栅的增益平坦滤波器,取得了较好的增益平坦效果.FRA-1型分布式光纤拉曼放大器在校园网进行了应用试验,取得了较好的试验效果.     

Automatic learning control for unbalance compensation in active magnetic bearings

This paper proposes a new control scheme, automatic learning control, to eliminate unbalance effects, which adversely affect the operation of active magnetic bearings. This control method is based on time-domain iterative learning control and gain-scheduled control. The controller can utilize the optimal control currents for the unbalance compensations. In addition, the variable learning cycle and variable learning gain are employed in the learning process to achieve better performance against rotating speed fluctuations. The control algorithm does not require large memory size and intensive computation. We tested the control system in experiments, and the experimental results prove that the control method is effective over a wide range of operation speeds.