精密位置控制原理及其电路分析

一、引言 现代数控机床广泛采用光电编码器作为位置检测反馈装置构成半闭环控制系统,这种系统基于反馈控制原理,把位置指令脉冲与位置反馈脉冲进行比较,形成位置偏差值,并以此偏差来控制伺服驱动机构朝着消除偏差的方向运动。它常称为脉冲比较伺服系统。本文将着重分析采用脉冲比较方式的位置控制单元。     

空间TDICCD相机动态成像地面检测系统的设计

设计了一种空间TDICCD(时间延迟积分电荷耦合器件)相机动态成像地面检测系统,用于模拟相对空间飞行器的地面像移,验证TDICCD相机的像速匹配能力和动态成像质量。系统采用精密转台和偏流转台模拟卫星绕地球运动和卫星受地球自转影响而在不同纬度产生不同的偏流运动。精密转台用永磁力矩电机驱动,用锁相锁频伺服控制策略控制稳速精度达到0.0297%。偏流转台用步进电机控制,偏流角的平均转角速率约为0.02°/s,偏流角位置的数据引导跟踪精度优于±5′。设计的检测系统的精度满足TDICCD相机动态成像检测的指标要求,已在某型号空间可见光相机的研制中获得了应用。     

基于FPGA的多通道高速数据采集系统

为了实时监测多轴运动控制单元,检测其性能及可靠性,设计了一种集FPGA与PCI总线于一体的多通道高速数据采集系统.该系统并行采集16通道控制信号,应用FPGA对采集的信号进行分析并提取检测信息和反馈信息;检测信息通过PCI总线传输给计算机,闭环控制反馈信息通过RS - 422串行通讯发送控制单元.信号采集实验表明:该系统能够并行采集工作频率＜ 100 kHz、控制电压＜32 V的多通道控制信号,采样精度为12bit、采样速率为6.4 MSPS,满足检测需要.     

基于编码器的四辊平整机延伸率检测系统

介绍了一种基于编码器实现的冷轧带钢四辊平整机延伸率检测系统。该系统通过脉冲编码器检测四辊平整机进出口张紧辊的转速,编码器输出脉冲经SIMATIC FM350-1功能模块进行高速采集,再经计算机运算控制单元进行平整机延伸率的计算,并通过数码显示器实时地显示带钢的延伸率。实际应用结果表明,该系统的检测误差可控制在-0.04%～0.05%,完全满足实际生产需要。系统在运行过程中表现出稳定可靠、快速准确、成本低等诸多优点,具有很高的推广和应用价值。     

高速多通道遥感相机快视系统的实现

针对目前遥感相机输出通道多、数据率高和像素灰阶高等特点,提出并构建了基于现场可编程门阵列(FPGA)并行处理技术的快视系统。该系统主要由存储单元、预处理单元以及高清显示单元等核心部件组成。存储单元采用FPGA直接控制大容量SATA磁盘阵列实现高速海量存储;预处理单元实时对高速海量图像数据进行缩放、平移和数据融合等操作,克服传统快视系统无法高速处理海量图像数据的技术瓶颈;高清显示单元驱动3台12位显示器进行高灰阶、大幅面无缝拼接显示,弥补以往对高灰阶遥感图像只能截断显示的缺陷。实验结果表明：该系统存储容量达96 TB,可对总速率高达19.7 Gb/s 的12通道12位量化遥感图像数据进行实时记录与无失真显示。系统工作稳定可靠,易于扩展,已成功运用于遥感相机的研制测试中,大大提高了遥感相机的研制效率。     

基于PLC的位置跟随控制系统

本文介绍的位置跟随控制系统的核心是两台交流电机的同步控制,该控制系统以OM RON PLC为控制中心.结合变频器.对两台交流电机进行同步控制。在工业生产中应用广泛,如许多工厂的生产线、装配线或纺织、印染、造纸的锭翼和卷绕等都会用到这类同步驱动。该系统选用了高速计数单元,对编码器的高速脉冲信号处理后及时反馈给变频器,从而控制电机速度以达到位置的同步控制。实际应用表明该系统具有较高的控制精度和性能。     

经济型数控车床

广州机床厂研制成功CJ6136A1型数控车床,采用高速微处理器、半导体存贮器、并行接口电路等大规模集成电路及PWM直流伺服驱动系统脉冲编码器作检测元件组成的半闭环CNC系统,配     

用MNC863系统改造车床

我公司使用的CJK620经济型数控车床经过十几年的运行,已进入维修期。我们选用MNC863系统对它进行改造,MNC863系统以直流伺服电机作为执行元件,并配以脉冲编码器作为反馈检测元件,构成半闭环的轨迹控制系统。它以高速     

虚拟仪器技术在LAMOST光纤定位系统中的应用

介绍了一套基于虚拟仪器技术的应用系统,该系统可以应用于步进电机扭矩的测量.系统对步进电机及其驱动电路进行实时检测,实现了驱动电压和步进电机绕组电流的多通道同步数据采集与状态分析,并将分析结果反馈至控制主机,控制主机根据反馈结果做出相应的决策.系统还实现了步进电机零位的模拟控制和实时监测.基于虚拟仪器技术的应用系统为LAMOST光纤定位系统稳定、可靠地运行提供了保障.     

基于DSP伺服驱动的工业缝纫机控制器设计

为适应变化多端的工业缝纫机缝制方式,在高速工业缝纫机电脑控制器的设计中,采用参数可调的电机驱动器和控制单元.电机驱动器基于DSP和智能IPM模块设计,用增量式光电编码器检测电机旋转角度和缝纫机头运动,由电机驱动器和控制单元同时接收来自增量式光电编码器的反馈信号,控制单元采集操作面板和踏板的缝制信息,发送指令给电机驱动器,基于DSP的电机驱动器能精确控制缝纫机针的上下运动和精确定位.高速工业缝纫机电脑控制器采用了模块化设计和软件调整方式,实现联网监控和在线参数修改.     

基于状态重构的铁路门式起重机状态反馈力控制吊重防摇系统的设计

为防止集装箱在目标位置和期望时间时摇摆,通过建立工程实用的起重机小车集装箱系统动力学方程,采用全状态反馈控制起重机小车驱动力从而控制状态变量。为了解决工程实际中摆角和摆角角速度难以测量的问题,设计了状态观测器,通过唯一测得的小车位置信息重构系统状态变量获得状态变量估计信息。用类似二阶系统性能分析方法推导出反馈控制器的调节参数公式和状态观测器的增益参数公式。仿真结果表明：状态观测器在0．6s时可以消除重构误差,重构精度高,观测过程明显较反馈调节过程快;状态反馈控制方法可行;摆角和小车位置等状态变量均有期望的动态响应,达到了集装箱防摇控制的目的。     

基于PCI和FPGA的转台检测系统

介绍了一种基于PCI和FPGA的转台检测系统从硬件到软件设计的解决方案,实现了对转台角速率、角位置控制精度、角加速度的测量,并给出了测试实例.该解决方案通过FPGA实时采集系统采集光栅传感器信号,经PCI总线以DMA方式向计算机传输数据,最后由计算机应用软件做数据处理并显示、存储.     

基于FPGA的半掌手驱动控制器的设计

为了满足不同类型上肢缺损残疾人的需求,设计了基于FPGA的半掌手驱动控制器.系统采用FPGA为主控制器,接收上位DSP的控制指令,通过对传感器信号的采集和处理,读取实时的电机转速和位置信号,实现对无刷电机的闭环控制.由于使用FPGA,并嵌入了Nios处理器,使得整个硬件系统具有结构灵活紧凑、开发时间短、集成度高和可靠性好的特点.     

智能卡微电流及逻辑特性测试系统研究

针对ISO7816智能卡电气特性和逻辑特性检测原理,介绍了一种新型智能卡微电流及逻辑特性测试系统的设计方法。该系统主要由主控模块、数据采集、传输与存储模块、逻辑测试模块组成。智能卡管脚输入或输出电流通过电流到电压的转换,经过调理芯片,确保每路模拟信号准确可靠;数据采集与传输模块采用高速单片机,用24位高精度A/D进行数据采集,将采集到的数据实时存储到FLASH存储模块中,并通过串口将数据发送给上位机。测试结果表明,系统工作良好。     

线阵CCD驱动时序及信号采集系统的设计

文中设计介绍了一种基于FPGA和ARM的线阵CCD传感器驱动时序和信号采集的实现方法。该系统通过分析TCD1707D线阵CCD的驱动时序,采用Verilog HDL硬件描述语言设计出驱动脉冲电路。CCD正常工作后,产生的模拟信号经过预处理和高速A/D转换送入FPGA的基本宏功能模块FIFO(先进先出数据缓存器),通过异步缓存实现ARM处理器对采集信号的主控及后续应用。线阵CCD驱动时序及信号采集系统,是基于CCD传感器图像处理系统的重要组成部分,经过上位测试平台验证,能够提供准确的数字图像信号。     

空间相机偏流角的间歇式实时调整

空间相机摄像时对其偏流角进行实时调整,可以减小偏流角姿态变化对成像质量的影响,延长一次性连续摄像时间并使用较多的TDI积分级数进行摄像.本文对偏流角实时调整的需求进行了详细分析并给出了实时调整策略;然后,介绍了偏流角调整系统的构成及实时调整的工作原理;最后,提出了一种间歇式实时调整方案并进行了实验.实验结果表明:摄像过程中偏流角偏差值可以调整在4.2′以内,调整后误差≤72.17″,一次调整时间＜1 s,偏流角调整过程中图像的调制传递函数(MTF)值为99.67%.提出的间歇式实时调整方法可满足摄像过程中对偏流角实时且长时间调整,且对图像无本质影响的要求.     

空间相机集成测试系统的时钟同步

为实现空间相机地面集成测试系统中各专用设备精确时钟同步的要求,提出了一种以GPS卫星同步时钟为时钟源,将时间报文和脉冲信号相结合的综合对时方法。采用FPGA和VHDL设计了时间报文接收、脉冲对时、内部守时时钟及PCI本地控制逻辑等模块。利用Windows2000/XP下的WDM框架开发了PCI总线驱动程序,实现时统卡与专用设备之间时间信息的实时传输。设计了微秒级延时的秒脉冲作备用秒输入,解决了系统工作时因GPS卫星同步时钟意外断电引起时间信息中断的技术问题。示波器测试结果表明,专用设备之间的同步时间精度≤10μs;时间准确度≤10μs。半年运行测试验证表明,精确时钟同步系统稳定、可靠,满足空间相机集成测试系统的实时对时需要。     

Hierarchical Control of Ride Height System for Electronically Controlled Air Suspension Based on Variable Structure and Fuzzy Control Theory

The current research of air suspension mainly focuses on the characteristics and design of the air spring. In fact, electronically controlled air suspension(ECAS) has excellent performance in flexible height adjustment during different driving conditions. However, the nonlinearity of the ride height adjusting system and the uneven distribution of payload affect the control accuracy of ride height and the body attitude. Firstly, the three-point measurement system of three height sensors is used to establish the mathematical model of the ride height adjusting system. The decentralized control of ride height and the centralized control of body attitude are presented to design the ride height control system for ECAS. The exact feedback linearization method is adopted for the nonlinear mathematical model of the ride height system. Secondly, according to the hierarchical control theory, the variable structure control(VSC) technique is used to design a controller that is able to adjust the ride height for the quarter-vehicle anywhere, and each quarter-vehicle height control system is independent. Meanwhile, the three-point height signals obtained by three height sensors are tracked to calculate the body pitch and roll attitude over time, and then by calculating the deviation of pitch and roll and its rates, the height control correction is reassigned based on the fuzzy algorithm. Finally, to verify the effectiveness and performance of the proposed combined control strategy, a validating test of ride height control system with and without road disturbance is carried out. Testing results show that the height adjusting time of both lifting and lowering is over 5 s, and the pitch angle and the roll angle of body attitude are less than 0.15?. This research proposes a hierarchical control method that can guarantee the attitude stability, as well as satisfy the ride height tracking system.     

ECS及FIFO核在CCD数据采集中的应用

CCD器件是现代视觉信息获取的一种基础器件,在可视图像及光谱分析中得到了越来越广泛的应用。对Sony公司的ILX554B型线阵CCD工作原理进行分析,针对驱动信号和数据采集、处理的具体问题提出了切实可行的解决办法。并利用Xilinx公司的集成综合环境（ISE）下的原理图输入工具（ECS）和有知识产权的集成电路芯核（IP）,使用Verilog HDL语言层次化设计了CCD的驱动时序和积分时间控制单元,完成了模拟信号的快速模一数转换数据安全暂存,先对整个时序进行了功能仿真;利用现场可编程逻辑器件（FPGA）芯片实现了对型号为ILX554B线阵CCD驱动时序信号和数据采集电路,并在便携式光谱光度计中得到应用。