摘要：为使LC谐振充电方案具有更高的升压范围和提高其对供电电压的适应性,采用了一种带有升压结构的电路拓扑,使得LC谐振充电方案具有升压和降压工作能力,同时采用了基于能量实时检测的控制算法,使得该方案能够根据预设参数准确充电和放电,增强了对供电电压波动的适应能力。初步的实验结果表明,在供电电压波动的情况下,该电源能够完成升降压的调节,且最大电压偏差小于5 V。

摘要：为了实现机械相控阵列天线的波束扫描,采用微型无刷直流电机驱动螺旋天线单元转动来到达预定的辐射相位。设计了一种新型微型无刷直流电机位置控制系统,构建了比例滑模面-超螺旋二阶滑模控制器用于速度控制,利用结合速度剖面策略的PID控制算法实现了转动位置的中间过程控制。建立了基于Simulink的系统仿真模型,验证了方案的可行性,并构建了FPGA硬件实验平台。仿真和实验结果均表明,微型无刷直流电机驱动天线单元精确按照预设的速度剖面曲线运行,在50 ms控制周期内转动角度达到180°,中间控制过程的位置跟踪误差和平衡位置处的残余震荡误差均小于±3°。

摘要：针对目前相控阵天线控制系统通讯高速、高实时、高稳定的需求,设计了一款基于Zynq-7000和RT-Thread操作系统的实时控制系统。首先从硬件方面讨论了系统的总体结构,在软件方面采用优先级抢占式的任务调度方式以及消息队列、信号量和邮箱等任务通信机制来确保实时性和可靠性;其次移植RT-Thread实时操作系统到Zynq-7000平台中,利用LwIP协议栈完成网络通信功能设计;最后构建了实验测试平台。测试结果表明:提出的基于Zynq-7000和RT-Thread的实时控制系统在网络传输方面具有低时延、低抖动和低丢包率的优点,保证了系统执行处理的实时性和稳定性。

摘要：为满足高功率微波系统功率容量和紧凑化需求,提出了一种新型波导双工器。选用过模波导进行设计以提高功率容量,引入三角形金属插片结构谐振腔设计滤波器并在其间引入波导弯头以实现紧凑化。采用微波网络方法对滤波器进行理论分析并设计了两个工作在X波段的滤波器,选择终端短路法确定T型结尺寸并组成双工器。利用电磁仿真软件建模优化和仿真模拟,并对实物进行测试。仿真与测试结果表明,该波导双工器单通道工作时的功率容量分别大于0.11 GW和0.12 GW,两个通道的传输效率分别大于83.9%和82.4%,通道间隔离度大于20 dB。此外还可以根据需求增加滤波器阶数和引入更多的波导弯头以提高空间利用率。

摘要：微型直流电机因其体积尺寸小、响应速度快的特点,在紧凑空间领域被广泛研究。针对经典比例积分微分(PID)控制器采用单一固定参数对同一位置和不同位置进行控制时,存在因微型直流电机非线性参数时变特性导致控制性能差异的问题,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的微型直流电机模糊PID控制器。采用单位置闭环控制,应用模糊控制对PID参数进行在线实时整定。首先,搭建了微型直流电机控制系统仿真模型进行仿真验证;其次,利用Verilog HDL硬件语言设计了模糊PID控制器IP核,并对其核心模块进行功能验证;最后,基于FPGA构建了实验平台并进行实验验证。仿真和实验结果均表明,此方案可实时在线整定PID参数,在单一位置下,超调量减小了8.33%,响应时间缩短了30ms,具有响应速度快、超调小和鲁棒性强的特点,验证了此方案的可行性与有效性。

摘要：为了优化步进电机开环控制性能,对非零速启停的加减速曲线算法及其低功耗硬件逻辑实现进行了研究。针对零速启停的加减速曲线存在控制性能难以充分发挥的问题,提出了一种非零速启停的步进电机线性加减速曲线算法,将加减速过程划分为4种转动模式,可构建任意的线性速度剖面。首先理论推导了4种加减速转动模式的控制脉冲周期;其次结合流水线设计思想优化加减速曲线算法的硬件逻辑模型,在FPGA中设计了步进电机控制器IP核,并采用门控时钟等低功耗IC设计技术实现了IP核的低功耗;最后,搭建了实验平台进行验证。实验结果表明,IP核可以实现4种转动模式的非零速启停控制,实现了高实时、高精度驱动,提升了20%的控制性能,电路面积优化约30%,功耗降低53%,验证了方案的可行性与有效性。

摘要：针对伺服电机对目标位置曲线的跟踪控制需求,建立了一种新型无刷直流电机位置控制系统,速度环采用抗饱和超螺旋算法提高转速响应快速性与稳定性,位置环采用前馈可变参数PID方法提高对目标位置曲线的跟踪性能。在以FPGA为核心的硬件平台上对控制系统进行实验,结果表明设计的抗饱和超螺旋算法可减小转速响应超调量,缩短系统进入稳态的时间;前馈可变参数PID方法能实现电机对S形目标位置曲线(50 ms内转过180°)的良好跟踪,最大过程误差不超过3.5°。

摘要：针对单块芯片难以实现多轴伺服电机的独立、同步驱动控制问题,提出一种基于多处理器片上系统(MPSoC)的多轴伺服电机驱动控制方案。首先,采用软硬件协同设计技术实现单轴伺服电机的速度与电流环控制,将具有高实时性、控制算法相对单一的电流矢量控制算法以及信号采集和处理算法采用纯硬件逻辑实现,而具有强灵活性的速度环算法采用软件方式实现;其次,采用MPSoC的设计方法,在单片现场可编程门阵列(FPGA)之中集成了主控制器、多路单轴伺服驱动控制模块、网络通信等功能模块,构建了多轴伺服电机驱动控制片上系统;最后,搭建了两路实验系统,并进行了实验验证。实验结果表明,该方案可实现对两(多)路伺服电机的独立、同步驱动控制,电流环具有延时小,速度环具有响应快、滞后小的特征,验证了该方案的可行性与有效性。

摘要：基于模式匹配法分析了高功率过模圆波导到两路矩形波导功分器在传输过程中高阶模式的传输和反射问题,分析得到了高传输效率对过模圆波导的要求,并以此仿真设计了中心频率为2.88GHz的功分器,设计结果表明：在中心频率下反射系数为0.05,对应的圆波导TM01模到矩形波导TE10模传输效率大于99%,真空中功率容量为2.83GW;在2.82-2.94GHz的频带范围内反射系数小于0.1,对应的传输效率大于98%.

摘要：介绍了一种过模同轴转弯波导的基本原理,分析了过模同轴波导基模实现高效率转弯传输的条件及转弯过程中的模式问题,设计了中心频率为4.0 GHz、转弯角度为45°的过模同轴转弯波导.数值计算结果表明：过模同轴转弯波导在中心频率的基模传输效率大于99％,反射系数为0.04;在3.8～4.2 GHz的频率范围内基模传输效率大于95％,反射系数小于0.22.该过模同轴转弯波导的转弯半径约80 mm,具有转弯半径小、结构简单、转弯角度灵活的特点,且内部无介质支撑,适用于高功率微波馈线系统中过模同轴波导基模的转弯传输.