某电传飞控系统角位移传感器设计优化

随着飞机上机械传动系统越来越多地被电控系统所取代,旋转可变差动变压器式角位移传感器在飞机系统中的应用也越来越广泛。针对某电传飞行控制系统飞控计算机无法采集旋转可变差动变压器式角位移传感器信号的现象,从旋转可变差动变压器式角位移传感器的内部结构及工作原理分析了问题所在,并对旋转可变差动变压器式角位移传感器本身电气部分进行了设计优化,满足了某电传飞控系统对旋转可变差动变压器式角位移传感器电气信号特性的要求。     

绝对式多极磁感应角位移测量系统的技术研究

多极磁感应角位移测量系统被广泛应用于精密测试及制造领域，传统的多极磁感应角位移测量系统为单通道模式，不具备绝对零位，为实现绝对零位功能可将其设计为双通道模式，但这种双通道设计模式会增加系统的体积、成本及复杂性。提出了一种集成光电传感器的新型绝对零位测角方案，这种方案创新性地将光电传感器与多极磁感应角位移测角系统在结构上进行了集成，通过将光电传感器安置在多极磁感应角位移测角系统的某一个对极空间内，巧妙地利用光电传感器触发特性将这个对极的零位作为系统的绝对零位，从而避开了光电传感器重复性不高的缺陷，得以实现高重复精度的绝对零位。重点论述了零位功能及信号调理部分的技术路线，并构建了实验测试平台对零位功能及重复性进行了验证，实验测试绝对零位的重复性误差不超过0.1″,随后对系统测角精度进行标定可达到±2.7″,进而验证了本文所涉及绝对零位及高精度测角方案的可行性。     

硅压阻式压力传感器温度系数 的在线实时补偿

在硅压阻式压力传感器与微机组成的数据采集系统中,利用软件编程很容易使传感器灵敏度及零位温度系数达到10~(-5)/℃数量级。文章分析了各种影响补偿精度的因素,除外部因素外,补偿精度受限于传感器本身的重复性及迟滞。此法简便易行,不需其他附加硬件的帮助。     

基于LXI总线的热电偶采集系统设计与应用验证

针对复杂装备测试时多通道热电偶传感器的高精度高稳定性温度测试需求,设计了一种基于LXI总线的热电偶采集系统,单台设备具有48个测量通道,通过LXI总线可以实现多设备间同步测量,大幅提高了测量效率与测量精度。本系统采用高精度24位模数信号采集与调理技术,电压采集分辨率最小可达到0.032uV、温度采集分辨率达到0.04℃,电压测量精度达到0.05%；设计了一种高精度快速冷端温度补偿模块,可以有效补偿环境温度变化所带来的测量误差,T型热电偶温度测量精度达到0.25℃；集成了多种热电偶传感器电压-温度信号转换与补偿算法,支持J、K、T、E、S、R、B、N型8种热电偶；为有效解决数百通道温度采集面临的多设备同步采集问题,采用了LXI总线架构,多设备间均通过LAN进行数据通讯。为进一步验证所设计系统的性能,通过某计量实验室进行了温度准确度与电压准确度测试,R型热电偶温度测量误差在0.45℃内、S型热电偶温度测量误差在0.6℃内；最后,在某发动机综合测试试验台上进行了K型热电偶实测验证,并通过与NI公司的PXIe-4353模块进行对比测试,验证了所设计的热电偶采集系统具备较高的测量精度,K型热电偶准确度达到了0.5℃。     

微创血管介入手术机器人控制系统与零位定位装置设计

为实现微创血管介入手术机器人对手术工具的精确定位和稳定把持,设计了其控制系统及相应零位定位装置.首先介绍了机器人系统组成和基于PMAC(可编程多轴控制器)的上下位机控制系统构架.同时,设计了5次插值运动规划算法和关节运动的三环PID控制算法,提高了机器人响应速度和稳定性.为了确定机器人运动初始位置,提出了以霍尔传感器为基础,结合电机运动信号的零位找寻方法和装置.实验结果表明,该零位定位装置定位稳定且准确.     

基于环形阵列扭矩传感器的高精度扭矩测量系统设计

针对极端恶劣环境下机械转轴扭矩动态测量所出现的精度不高的问题,结合环形空间阵列扭矩传感器原理与输出信号的特点,提出并设计了一种新颖高精度的非接触式扭矩测量系统框架.传感器信号在由S3 C2440 AL微处理器与ADS1274 A/D转换器实现采集后,着重讨论利用多重相关法来抑制系统噪声,并测量两路信号相位差,提高系统扭矩测量精度.实验结果证明:融人多重相关法的环形阵列扭矩传感器测量系统精度明显提高,且结构简单,能够在恶劣环境下稳定工作.     

高精度磁场式时栅传感器激励信号对测量误差的影响分析及系统设计

为提高磁场式时栅传感器测量精度,本文从理论上推导分析了时栅传感器激励信号源幅值和相位不一致产生的谐波成分对时栅传感器测量精度的影响,提出了一种基于DDS原理并采用完整闭环调节的高性能时栅激励信号源设计方案。以FPGA为微处理器,通过编程分频系统时钟,设置频率、相位控制字对DDS输出的信号频率、相位进行调节,使用增益控制器配合相位累加器实现相位到幅值精确转换。搭建了信号调理电路和信号反馈电路,通过实时对比反馈控制,解决了系统电路阻抗不匹配及干扰导致的激励信号相位不正交性和幅值不一致性的问题。实验结果表明：本文所设计的激励信号源输出信号幅值相对误差只有0.4%,正交性相对误差只有0.05%,并且采用该激励信号源,磁场式时栅传感器测角原始误差从±103.4"降低到了±20.3",有效抑制由于激励信号源幅值不一致和相位不正交带来的谐波误差。经修正后对极内角位移测量误差只有±1.3",整周角位移测量精度达到±2",满足高精度位移测量要求。     

HKA2910传感器信号调理芯片设计

阻性传感器固有的输出信号非线性和温度漂移的问题,使其在构建精密传感系统时影响系统的测量精度。通常情况采取板级补偿的方法,该方法占用板面积大、功耗大和质量大。通过研究阻性传感器的温度漂移产生原理和补偿方法,采用集成电路技术,单芯片实现了一种高精度传感器信号调理,内置高精度补偿算法,并开发了校准软件。对基于信号调理芯片构建的单片传感器信号调理 补偿系统进行系统测试,测试结果表明,在-55℃～150℃的温度范围内输出的信号呈良好的线性关系,误差小于0.2%,满足系统的测量精度需求。该芯片设计满足工程小型化、低功耗、高精度的要求,为信号调理补偿提供了新的技术手段。     

三维海流传感器信号采集系统的设计与实验

针对上升流流速缓慢难以测量的问题,设计了一种基于测量应变的新式海流传感器.通过电桥转换得到几微伏到几百微伏的微弱电压信号,采用高精度AD转换芯片AD7195作为海流传感器的核心电路,降低量化噪声.采用高精度基准电源以及交流激励、比率测量技术,提高模数转换精度;设计了上位机控制软件,可方便地调整模数转换参数和观察测量结果.通过实验验证了该信号采集系统能够满足海流传感器的测量要求.     

磁头型磁弹性扭矩传感器补偿问题研究

提出了对磁弹性扭矩传感器输出的零位和灵敏度波动进行补偿的方法;此方法是利用旋转同步信号编码器和数据采样系统对传感器输出进行采样;通过减去对应点的零位水平可消除零位波动,然后和补偿系数相乘来修正灵敏度波动; 利用磁头型扭矩传感器进行了补偿实验,整个误差可降低到±2%/FS以内.     

基于云计算的编码器信号误差补偿系统设计

传统的编码器信号误差补偿系统存在着补偿精度低的缺陷,为此提出基于云计算的编码器信号误差补偿系统。编码器信号误差补偿系统硬件设计包括编码器模拟控制单元、电源单元、信号采集单元与通信单元,软件设计包括通信模块、信号处理模块与信号误差补偿模块,通过编码器信号误差补偿系统硬件与软件的设计实现了编码器信号误差补偿系统的运行。通过实验得到,设计的编码器信号误差补偿系统补偿精度比传统系统高出30%,充分说明设计的编码器信号误差补偿系统具备极高的有效性。     

一种高精度磁性参数测试仪设计

设计了一种高精度磁性参数测试仪。该仪器以TMS320F2812为处理器,采用12位串行A/D TLC2588进行数据采集。使用复化Newton-Cotes数字积分算法快速求取磁通值,不仅可以很好地解决模拟积分器带来的零漂问题,而且也提高了积分精度。采用软件实现IIR数字滤波和系统零点的自动修正和补偿。同时通过数字压控恒流源和开关电源技术实现充退磁。与传统的磁性参数测试仪相比,该测试仪具有测试精度高、数据重复性好、性能稳定等特点。     

高精度石英加速度计采集电路设计

从高精度捷联惯导系统加速度计信号采集需求出发,设计了一种高精度、低功耗、小型化的加速度计信号采集方案,采用数字补偿方案对转换电路的零位和标度因数温度系数进行了补偿校准,补偿后其全温指标提高了一个数量级.经实际电路测试验证,其在-55℃～+85℃温度范围内的标度因数全温变化小于0.5 ppm/℃,全温零位小于10μg,标度因数年重复性达到10 ppm,电路常温功耗仅为1.8 W,测试结果表明该电路方案满足高精度捷联惯导系统应用需求.     

阿基米德浮子式波浪发电系统的无源控制

针对波浪随机性变化的特性,本文提出了一种基于无源性理论的波浪发电最大功率捕获控制方法.首先提出了阿基米德浮子式(AWS)波浪发电系统的欧拉–拉格朗日(E--L)模型,其包含了系统的机械部分和电气部分,之后充分利用波浪发电系统的结构性特点,设计与系统动力学特性相匹配的控制器,通过注入阻尼和调整系统能量分配的措施,改变了系统有功和无功的分布,使得系统获得良好的快速响应能力,实现了任意波浪力输入下的波浪发电最大功率捕获控制,并有良好的动态特性.最后通过可控整流桥实现控制,控制方法易于实现.     

基于相控投切技术的无功补偿系统设计

针对传统的无功补偿方式会造成过电压、过电流而严重危害电网电能质量的问题,提出一种基于相控投切技术的无功补偿系统设计方案;介绍了相控投切技术原理、系统整体结构设计及软件设计;针对系统的两大关键问题,提出一种电压过零点信号提取方法和利用BP神经网络算法进行分合闸时间预测的方法。该系统在电压、电流信号过零点处投切电容器组,实现了对电网功率的无功补偿。测试结果表明,该系统能够准确、实时地补偿电网所需的无功功率,提高电网功率因数。     

电网工程无功补偿配置原则及问题分析

针对电网无功配置不足或过剩将会造成电网电压波动、电网调度运行管控困难、设备利用率低、电网投资浪费、不利于电力系统安全稳定运行等问题。本文从电网工程可行性研究报告的评审角度出发,提出了电网无功补偿装置配置原则,明确了接入电网的基本要求和功率因数的补偿要求,同时在电网工程可行性研究阶段变电站无功补偿配置的设计思路和方法基础上,结合电力系统中无功负荷（损耗）、无功电源等计算过程,对电网工程无功配置设计中普遍存在无功负荷统计值偏大、忽略无功电源提供的无功功率和忽视电容器组投切电压波动及谐波校验等问题进行分析和总结,提出变电站无功补偿选型设计和评审过程中关注的要点,以达到在确保电网安全可靠运行的基础上,经济合理配置无功补偿设备,提高电力系统经济运行水平,节省电网工程建设投资的目的。     

PCI控制的九开关逆变器及谐波补偿控制研究

针对独立电源系统中,传统逆变电路与谐波补偿电路为两个并联式三相电压型逆变器,存在生产成本高、体积庞大、PI控制策略下逆变输出电流质量较差等问题。提出一种逆变与APF谐波补偿一体化的九开关控制拓扑结构,同时对九开关逆变器采用PCI控制策略,可在 坐标系下追踪交流信号减小稳态误差。通过Matlab/Simulink环境中的仿真研究表明,该控制方案能实现交流信号幅值和相位零稳态误差,加快系统的动态响应,明显减小电流信号的波动,保证了系统的稳态和动态性能。同时,系统谐波补偿效果较好,THD值下降,输出得到稳定的三相正弦交流信号,证实了该方法的有效性。     

基于SVG的矿用3.3kV静止无功动态补偿装置的研究

针对工作面供电系统电压波动大、功率因数低、线路损耗大、设备启动困难等问题,提出以SVG技术为核心的无功补偿技术路线,并介绍了一种基于SVG的矿用3.3 kV静止动态无功动态补偿装置的设计方案。工业性测试结果表明,该补偿装置响应速度快,补偿平滑准确,显著提高了工作面设备启动和运行时的功率因数,缩短了启动时间,提高了启动和运行电压的稳定性,有效抑制了谐波,并具有显著的节能效果。     

基于FPGA的煤矿突水监测系统数据采集系统的设计

针对现有的煤矿突水监测系统数据采集系统存在信号采集和数据处理速度较慢、采集数据精度较低的问题,介绍了一种基于FPGA的煤矿突水监测系统数据采集系统的硬件和软件设计方法。该数据采集系统可实现8通道模拟信号的切换、4种电压范围的AD转换及采集数据的数字滤波,具有信号采集和数据处理速度快、精度高,硬件电路设计简单、调试方便,抗干扰能力强的特点。     

基于高阶滑模的自适应Super-Twisting控制系统设计

目前设计的自适应Super-Twisting控制系统由于不具备抖振情况感知能力,导致响应时间过长,控制精度较低。为了解决上述问题,基于高阶滑模设计了一种新的自适应Super-Twisting控制系统。系统硬件由采集模块、存储模块、控制模块、电路模块组成。采集模块利用AD8036采集器,主要负责采集Super-Twisting的控制参数,并对控制信号进行调理,存储模块选择TDB7659存储器,主要负责存储由采集模块采集的控制参数数据,控制模块是控制系统的核心,主要由微控制器、D/A转换器单元、信号输入通道、输出通道、电源单元组成,控制系统的电路主要负责为各个模块提供所需的电压。引入高阶滑模理论,通过主程序完成系统初始化、设计Super-Twisting 控制器、实现自适应Super-Twisting控制。实验结果表明,设计的基于高阶滑模的自适应Super-Twisting控制系统能够精准地感知抖振情况,缩短响应时间,提高控制精度。