超声速飞行器FADS系统实时解算设计与验证

针对典型超声速飞行器的头部外形,采用CFD数值模拟方法计算获得超声速飞行器头部测压点阵列的压力数据,设计了基于BP神经网络技术的求解算法和基于FPGA+DSP构架数字信号处理的解算机、飞行马赫数2.0~4.5的嵌入式大气数据传感系统实时解算方案。应用蒙特卡罗法分析测量总误差对算法模型的影响,并获得满足嵌入式大气数据传感系统设计目标要求的测量系统总误差。算法在解算机上完成1次计算所需时间1ms,完全可以满足嵌入式大气数据传感系统算法实时解算设计的要求。在1.2m×1.2m超声速风洞完成求解算法的实时解算试验,试验结果与风洞系统的测量结果基本吻合,系统在实时解算过程中未出现异常、能灵敏反映出来流参数变化、具有很好的鲁棒性和敏捷性。静压测量相对误差≤6.9%,马赫数测量误差0.1,迎角和侧滑角的测量误差均1°。最后还分析了试验误差影响因素,提出了试验改进的方法。     

权值动态分配的加权平均法在姿态解算中的应用

鉴于各种姿态算法解算后的精度不高,提出将加权平均法应用于捷联惯导系统的姿态解算中.针对实际应用中无法准确获得姿态角度的真实值这一情况,提出对解算误差进行实时估计的方法,再基于最优权值分配的原则进行权值动态分配.对几种姿态解算算法进行了有效的融合,并应用到姿态解算模块的实际测量中.测量结果分析表明此种方法很大程度上减少了单一算法的解算误差及测量的误差,提高了测量的精度.     

压缩天然气(CNG)加气柱检定系统研究

以DSP(TMS320F28335)芯片为核心,采用高精度A/D对传感器的输出信号进行实时采集,结合现代信号处理算法,精确计算出相位差和频率,利用DSP快速运算功能,算出被测流体的密度和质量流量等信息,并在上位机上采用delphi语言开发用户界面,解决了大流量、高压力下信号的实时采集和流量变化幅度较大等难题。实验结果表明:该系统有效提高了系统的稳定性和测量准确度,大大缩短了系统的响应时间。     

一种基于改进太阳子午线拟合方法的仿生偏振光定向系统

为设计一种自主性强、精度高、抗电磁干扰能力强的定向系统,以昆虫获取大气偏振模式的感知机理为基础,设计了一种新型的成像式仿生偏振光定向系统.该系统使用具有微偏振阵列结构的CMOS相机作为主要的偏振信息采集设备,使用DSP/ARM架构的NVIDIA JETSON TX2嵌入式处理器进行信息解算,具有体积小、运算能力强等优点.通过研究大气偏振模式中偏振度和偏振角图像的对称性,针对已有航向角解算方法在太阳子午线提取精度方面的不足,设计了一种对称轴粗提取之后通过连续旋转法精确提取太阳子午线的算法,最终实现定向精度0.3335°,在最小二乘对称轴粗提取法的基础上定向精度提升了19.05％.     

DSP在陀螺寻北仪中的应用

陀螺寻北仪在军事和民用领域有着重要的作用,应用前景非常广泛.针对陀螺寻北仪要求计算速度快、精度高的特点,采用了具有运算速度快、精度高特点的数字信号处理器(DSP),可以很好地满足陀螺寻北仪系统的这一要求.对所应用的DSP芯片TMS320F206算法和程序模块的应用进行了说明,同时也采取了硬件和软件的抗干扰措施,达到了设计要求,通过了环境测试.     

动态传递对准与导航一体化半物理仿真研究

在机载设备惯导系统的工程实现过程中,研制半物理仿真系统具有重要的意义和实际应用价值。文章从机载设备惯导系统实际工程应用出发,研究了动基座下快速传递对准和高精度捷联姿态解算的实现方法,基于＂比力差积分＂匹配传递对准算法,及一种改进的四阶龙格库塔捷联姿态算法,设计并实现了基于DSP微型导航计算机的动态传递对准与导航一体化半物理仿真系统。半物理仿真结果表明：系统工作稳定可靠,传递对准和捷联解算精度能够满足低动态下机载设备惯导系统的性能指标。     

高速飞行姿态解算系统设计与实现

飞行事故分析需要完整记录飞机的飞行姿态,为此设计了一种基于FPGA的高速姿态解算系统,能够在线高速输出姿态信息,为飞行事故分析提供充足的参考数据。系统采用基于四元数的姿态算法,以克服欧拉法在90。具有奇异性的缺陷;用浮点数格式进行数据描述,并在FPGA内设计了浮点数四则运算硬件逻辑电路,以提高解算的精度;同时,在解算过程中充分发挥FPGA分布式、并行化的处理特点,通过并行流水设计及模块复用方法对系统的处理速度和资源消耗进行折中,使得系统在一块小规模FPGA芯片中达到0．38MHz的姿态输出频率。进行仿真数据测试及转台实验,对系统的解算精度及动静态性能进行了分析与评价。实验结果表明,系统性能良好,简单实用,具有较好的工程推广应用前景。     

32 位定点运算数学库IQmath 在航空发动机FADEC 系统中的应用

为提高航空发动机FADEC系统定点CPU的计算效率和计算精度,针对实际工程应用中的数学运算的方法展开讨论,分析了定点数运算和浮点数运算在计算精度和运行效率方面存在的差异。参考TI公司的设计理念,自行设计了支持统一定点算法和可变定点算法的32位定点运算数学库IQmath。在国内发动机控制领域不再依赖国外的库函数,掌握了32位定点数学库的源代码,并在实际项目中应用了IQmath数学库。试验结果表明:IQmath数学库的应用提高了定点CPU数学运算的精度和效率,完满实现了预定的控制算法。     

一种新的捷联姿态矩阵理算法的应用研究

本文为改进捷联系统计算机解算的实时性，引入一种新的捷联姿态矩阵理算法。针对算法系统应用的要求，完成了系统力学编排，解决了仿真研究方法、仿真轨迹和迭代频率的选择等问题，采用Ｃ语言和Ｉｎｔｅｌ８０２８６计算机进行系统仿真和软件模块测试，对新算法和常用的四阶龙格一库塔法的运算量和系统精度进行了可信比较，结果表明，新算法的计算量减少一半，而精度不变。本文的工作为改进捷联系统算法提供了参考依据。     

基于AVR32的小型磁航向系统设计

现有的磁航向测量系统体积、重量、功耗偏大,并且调试、误差补偿算法复杂、整体费用偏高,针对这些问题,设计了一个在小角度俯仰、滚转情况下的小型磁航向测量系统.该系统采用带DSP指令的32位高速处理芯片AVR32 UC3B0256、新型倾角传感器SCA100T以及磁阻传感器HMC 1022构成数字化解算平台,实现了误差补偿.实验数据显示,在水平状态下,磁航向测量值最大误差为±1.4;当俯仰角低于30°或滚转角低于35°时,随着角度的增加,磁航向输出误差变化不大,最大误差分别为3.7°和2.8°;当俯仰角超过30°或滚转角超过35°时,磁航向输出误差会急速增大.结果表明,该系统在小角度俯仰、滚转情况下具有较准确的磁航向角解算能力.     

基于DSP和CPLD的高精度频率测量系统设计

介绍了以CPLD（Complex Programmable Logic Device）为核心处理芯片的频率测量系统,整个系统由信号调理电路、CPLD和DSP等构成,在CPLD中设计等精度测频模块,再由DSP进行数字滤波并将采集值送至双口RAM以供上位机读取。采用CPLD配合DSP的设计方案,具有速度高、精度高的优点,且易于升级和扩展采集能力,具有一定的工程应用价值。     

Design and Application of a DSP Controller for Giant Magnetostrictive Smart Structure

It is proposed a digital signal processing (DSP) controller used in the control system of six degree-of-freedom (DOF) giant mag-netostrictive smart structure (GMSS). Also are presented the controller design and its implementation, the embedded adaptive least mean-square (LMS) control algorithm and the real-time experiments of GMSS. Three programs are embedded in this controller. Of them are the adaptive LMS control algorithm and the other two which are used to search for the optimal values for the initial weight vectors. Moreover, the work flow and the control approach of the GMSS with the DSP controller are introduced. The experimental results indi-cate that the DSP controller has better control precision and real-time property, and the damping effect is up to 20 dB-30 dB.     

基于TI C2000系列DSP的无刷直流电机无位置传感器驱动控制系统设计

叙述了从传统的有刷直流电机到当前被广泛应用的无刷直流电机(BLDCM)发展的巨大进步,同时也分析了BLDCM传统控制系统存在的问题与不足,并基于TI C2000系列数字信号处理器(DSP)芯片及DRV8301前置驱动器芯片设计了一套解决这些问题与不足的BLDCM无位置传感器驱动控制系统。给出了该控制系统主要电路设计及主程序流程。该方案相较于传统控制系统方案具有运行稳定性好、控制性能优越、成本低、体积小、易于使用等诸多优点。     

基于DSP的固态功率控制器的设计

以提高某型飞机配电系统可靠性及灵活性为目的,设计了一种以DSP为控制内核,以μC/OS-Ⅱ实时嵌入式操作系统为软件平台的固态功率控制器。硬件选择上,系统主控制单元采用TI公司的DSP芯片TMS320F2808;功率开关芯片选用具有自保护功能的BTS724G,以期提高系统可靠性和降低功耗;采用ACS756电流传感器替代传统采样电阻。软件实现上,给出了详细的软件设计思路和系统程序设计。系统调试表明,设计的基于DSP的固态功率控制器很好地满足了负载通断要求,开关准确度和灵敏度比较高。     

活门型孔“化方为圆”算法

通过对航空发动机控制系统活门型孔的流量系数稳定性控制的方法进行研究,提出了一套能够将方形活门型孔转化为有规律排列组合小圆孔的算法,并通过实例验证了算法的正确性,同时转化误差小于0.7%,基本实现了工程意义上的等流量系数。该算法将加工工艺性差且计量精度低的方形活门型孔转化为有规律排列组合小圆孔,消除了方形型孔流量系数变化的影响,改变了活门型孔加工方法,减少了对人和环境的危害,提高了活门型孔的计量精度,减小了活门的液动力,具有极大的工程应用价值。 该算法可以实现将方形、梯形（含三角形）及其组合型孔等任意型孔的转化,具有工程上的普遍适用性。     

基于DSP的数字化电动舵系统改进设计

对某型基于N80C196单片机的数字电动舵系统进行了改进设计,利用DSP控制技术对其数字控制器升级改造,在数字滤波、控制算法和舵系统的响应快速性、静态稳定性等方面进行了研究,并进行了舵系统DSP控制器的研制和调试。针对改进的舵系统提出了一种分段PID／变结构复合控制算法,完成了DSP数字化舵系统的硬件设计和软件设计,采用C语言和汇编语言进行DSP控制器编程。通过实验测试运行结果和计算机仿真结果的对比,以及对通频带的测试,说明了改进设计电动舵系统的DSP控制器的有效性。     

高速矢量处理机的设计与实现

为了满足海量实时处理需求,利用 Butterfly DSP公司的 BDSP91 2 4 /932 0矢量数字信号处理 ( DigitalSignal Processing,DSP)芯片组,设计和实现了一种高速矢量处理机,并给出了该矢量处理机的设计思想和性能指标。最后说明该处理机在合成孔径雷达 ( Synthetic Aperture Radar,SAR)脉冲压缩和其它领域的应用。     

精密加工表面粗糙度在线检测系统的研究

介绍一个高精度的激光光纤传感式精密加工表面粗糙度在线检测系统。系统的工作原理基于表面散射理论,综合采用了光强补偿、调制、单通道信号处理以及互补采样等一系列技术,确保了测量的高精度。系统使用了单片微机,包括信号切换、互补采样、运算处理及显示打印等测量全过程,均由单片机控制     

数字滤波器在DSP上的实现

可编程DSP(Digital Signal Processor)是一种能够快速进行数字信号处理的特殊微处理器，而数字滤波器是DSP的基本应用之一。在掌握DSP应用系统开发知识的基础上，介绍了线性相位FIR数字滤波器的设计方法，并重点论述了在TMS320C5402 DSP上实现滤波器的关键技术。实践证明，借助DSP硬件结构上的优势，所设计的数字滤波器具有运行速度快、能够进行实时信号处理、精度高的优点，其整体性能较优越。