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基于FPGA的探测器制冷控制系统优化设计 被引量：6
1
作者 谢妮慧 郝中洋 《航天返回与遥感》 CSCD 2019年第4期48-56,共9页
为了给红外探测器提供稳定可靠的温度环境,文章提出了一种以现场可编程逻辑门阵列(FPGA)为核心逻辑控制单元的高精度制冷控制系统,与传统以微处理器为核心的制冷控制系统相比,该系统具有运算速度快、可靠性高、电路结构简单等特点。重... 为了给红外探测器提供稳定可靠的温度环境,文章提出了一种以现场可编程逻辑门阵列(FPGA)为核心逻辑控制单元的高精度制冷控制系统,与传统以微处理器为核心的制冷控制系统相比,该系统具有运算速度快、可靠性高、电路结构简单等特点。重点介绍了该制冷控制系统的硬件组成、比例—积分—微分(PID)控制算法和正弦脉宽调制(SPWM)波驱动的软件实现,并总结了 FPGA 电路的优化设计方法。通过优化设计,极大的减小了逻辑资源占用率。试验结果证明,该制冷控制系统能够实现±0.05K 的控温精度,控温精度高,跟踪速度快,稳定性和抗干扰能力比较出色。 展开更多
关键词 脉冲管制冷机 现场可编程逻辑门阵列 比例-积分-微分控制 正弦脉宽调制波驱动航天红外遥感
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制冷控制软件通用化关键技术研究 被引量：3
2
作者 谢妮慧 汪瑜 刘志宏 《航天返回与遥感》 CSCD 北大核心 2021年第1期115-124,共10页
制冷控制器是用来驱动和控制机械制冷机的电子学产品,通过控制机械制冷机来保障探测器的工作温度,使探测器获得稳定可靠的探测性能。随着红外探测技术以及低温光学技术的持续发展,制冷控制器的需求逐年增多,另外伴随着制冷技术的日趋成... 制冷控制器是用来驱动和控制机械制冷机的电子学产品,通过控制机械制冷机来保障探测器的工作温度,使探测器获得稳定可靠的探测性能。随着红外探测技术以及低温光学技术的持续发展,制冷控制器的需求逐年增多,另外伴随着制冷技术的日趋成熟,制冷控制器的组成及功能需求相对固定,性能需求逐步收敛。在这一背景下进行制冷控制软件的通用化研究工作很有必要。通过对机械制冷机类型及其特点、制冷控制器的组成及工作原理以及制冷控制系统的功能需求进行分析,并对现有制冷控制软件通信协议、总线接口等技术状态进行梳理,给出了通用化制冷控制软件的软件架构、模块划分。为适应不同用户需求,同时建立了软件可复用构件库,考虑了不同类型制冷机对控制软件的需求的差异性设计。利用通用化软件架构实现了4台制冷控制器软件的研制,软件功能和性能均满足用户需求,提高了研制效率,减少了研制成本,证明了软件通用化研制模式的可行性。 展开更多
关键词 机械制冷机 制冷控制器 制冷控制软件 通用化 光学遥感器
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遥感机构数字伺服控制系统采样周期的确定 被引量：2
3
作者 谢妮慧 王淳 林喆 《电子测量技术》 2017年第7期165-169,共5页
采样周期是影响数字伺服控制系统控制性能的很重要的因素之一,但采样周期的最终确定又是由很多因素共同决定的。香农采样定理给出了选择数字控制系统采样周期的指导原则,针对复杂的伺服控制系统设计远远不够。为了使离散系统的控制效果... 采样周期是影响数字伺服控制系统控制性能的很重要的因素之一,但采样周期的最终确定又是由很多因素共同决定的。香农采样定理给出了选择数字控制系统采样周期的指导原则,针对复杂的伺服控制系统设计远远不够。为了使离散系统的控制效果尽量接近于连续控制系统,采样周期应尽可能短,但是采样周期太短可能无法完成复杂的运动控制规律和控制算法。通过计算和分析发现,离散化过程中由于零阶保持器的引入而改变闭环系统极点的分布,有可能导致系统不稳定;采样周期值过大或者过小会使PID控制器的积分环节或者微分环节失效;干扰信号具有不同的频谱宽度和频率大小,所以为了有效的抑制干扰应根据不同干扰信号选择不同的采样周期值。 展开更多
关键词 数字伺服控制系统 采样周期 零阶保持器 PID控制器
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基于相位相关方法的像移估计精度研究 被引量：2
4
作者 张晗 谢妮慧 +1 位作者 于飞 杨进 《航天返回与遥感》 CSCD 2020年第4期92-100,共9页
遥感相机对地成像曝光过程中,由于受卫星抖动影响,所成图像会有明显的模糊。为了获得清晰的遥感图像,需要利用0.1像素分辨率级别的像移估计技术复原模糊图像。文章利用相位相关算法作用于高速CCD相机成像图像,实现像移估计技术。首先利... 遥感相机对地成像曝光过程中,由于受卫星抖动影响,所成图像会有明显的模糊。为了获得清晰的遥感图像,需要利用0.1像素分辨率级别的像移估计技术复原模糊图像。文章利用相位相关算法作用于高速CCD相机成像图像,实现像移估计技术。首先利用与遥感相机同轴的400帧/s帧频的高速CCD相机记录遥感相机在曝光时间段卫星的抖动轨迹。在遥感图像传回地面后,使用相位相关算法计算CCD相机拍摄的连续帧图片的像移,重构卫星抖动轨迹,并作用于遥感图像,补偿抖动对遥感图像的影响,从而获得清晰图像。经过对大量的实验数据分析,得到了不同的成像图像大小、不同的运动偏移大小、不同的图像拟合方式对像移估计精度的影响。最后证明使用质心拟合算法和128像素×128像素图像进行运动估计可以实现0.1像素分辨率的精度要求。 展开更多
关键词 相位相关 像移估计 精度分析 航天遥感
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Delta-Sigma调制器在空间指向镜位置伺服系统中的应用 被引量：2
5
作者 王淳 谢妮慧 林喆 《航天返回与遥感》 2014年第5期54-60,共7页
在目前的空间指向镜位置伺服系统中,数字控制器输出脉宽调制(PWM)的量化误差会导致指向出现小幅角度振荡,使得指向的稳定性降低,进而导致光学遥感成像质量发生退化。针对航天器工程实现的特点,将Delta-Sigma调制器引入到数控软件中,在... 在目前的空间指向镜位置伺服系统中,数字控制器输出脉宽调制(PWM)的量化误差会导致指向出现小幅角度振荡,使得指向的稳定性降低,进而导致光学遥感成像质量发生退化。针对航天器工程实现的特点,将Delta-Sigma调制器引入到数控软件中,在不改变硬件电路与系统参数的前提下,显著的降低了输出量化误差对伺服系统的影响。Matlab仿真结果表明,该方法可使指向镜的指向角度振荡幅值衰减至原来的1/5以下,有效地提高了指向镜的指向稳定性。 展开更多
关键词 三角积分调制器 指向镜 伺服系统 量化 空间遥感
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天基空间目标监视中转台伺服控制系统的设计
6
作者 谢妮慧 于飞 +3 位作者 李晓 张晗 鄢南兴 李寅龙 《航天返回与遥感》 CSCD 北大核心 2023年第4期48-57,共10页
为了实现高精度目标跟踪,研制了一套以数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)为双核心处理器的二维跟踪转台伺服控制系统。控制算法采用位置环和速度环的双闭环比例积分... 为了实现高精度目标跟踪,研制了一套以数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)为双核心处理器的二维跟踪转台伺服控制系统。控制算法采用位置环和速度环的双闭环比例积分(Proportional-Integral,PI)控制,通过串联校正改善了开环系统的相角裕度和幅值裕度,提高了闭环系统的带宽,最终实现了二维转台高精度、低速平稳的控制。机构和控制器联合调试结果表明:对方位轴和俯仰轴分别做最大速度和最大加速度的正弦引导时,方位轴最大跟踪误差为0.006°,误差均方根值为3.25″;俯仰轴最大跟踪误差为0.005°,误差均方根值为3.24″。测试结果证明该控制系统能够实现二维转台的低速平稳运行,满足大型转台伺服控制系统的性能要求。 展开更多
关键词 天基空间目标监视 二维跟踪转台 伺服控制 矢量控制 运动轨迹规划
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基于制冷控制器的在轨变频方案设计
7
作者 田园 李寅龙 +3 位作者 谢妮慧 史翠红 翟耘萱 刘成 《航天器环境工程》 CSCD 北大核心 2023年第3期249-256,共8页
为满足空间大功率斯特林制冷系统在轨环境复杂工况下的制冷需求,需解决制冷控制器在轨期间实时变换驱动电压频率的问题。文章提出一种基于自然采样法的变频策略:通过查找表法和1/4周期正弦波复用,生成无符号的正弦调制波;通过并行进程... 为满足空间大功率斯特林制冷系统在轨环境复杂工况下的制冷需求,需解决制冷控制器在轨期间实时变换驱动电压频率的问题。文章提出一种基于自然采样法的变频策略:通过查找表法和1/4周期正弦波复用,生成无符号的正弦调制波;通过并行进程同步生成无符号的三角载波;通过二者的交叉比较,生成按照正弦规律变化的占空比,基于冲量等效原理,经过滤波得到SPWM波。采用迭代除法的方式实现指令模式下的变频设计,通过状态机交替转移的方法实现自动模式下的变频设计,两种模式的变频精度均为0.1 Hz。该方案的可行性通过了仿真和系统试验验证,并通过了红外光学相机制冷控制器的在轨验证。 展开更多
关键词 斯特林制冷机 空间制冷 在轨变频 迭代除法 状态机
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抗辐射MRAM的外部程序存储器设计 被引量：1
8
作者 谢妮慧 王淳 何海燕 《单片机与嵌入式系统应用》 2017年第4期46-50,共5页
本文提出了一种基于MRAM的外部程序存储器设计方案,并以3D-PLUS公司的MRAM芯片3DMR2M16VS2427为例介绍了一种不需要进行文件格式的转换,采用通用扩展语言(GEL,General Extension Language)函数编制在线编程程序,通过DSP仿真器实现的外... 本文提出了一种基于MRAM的外部程序存储器设计方案,并以3D-PLUS公司的MRAM芯片3DMR2M16VS2427为例介绍了一种不需要进行文件格式的转换,采用通用扩展语言(GEL,General Extension Language)函数编制在线编程程序,通过DSP仿真器实现的外部存储器在线编程方法。 展开更多
关键词 MRAM GEL 在线编程 仿真器 CCS
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基于可复用构件技术的机构运动控制软件设计 被引量：1
9
作者 谢妮慧 《空间电子技术》 2016年第2期97-102,共6页
针对机构运动控制软件的设计需求,结合机构运动控制系统的特点,提出了一种基于可复用构件技术的机构运动控制软件设计方法,将机构运动控制软件分为应用层、控制层和驱动层,并为每个层次建立了构件库,构件可以被复用,该软件架构可用于大... 针对机构运动控制软件的设计需求,结合机构运动控制系统的特点,提出了一种基于可复用构件技术的机构运动控制软件设计方法,将机构运动控制软件分为应用层、控制层和驱动层,并为每个层次建立了构件库,构件可以被复用,该软件架构可用于大多数机构运动控制软件的设计,提高了软件开发效率,并使机构运动控制软件更加标准化。 展开更多
关键词 软件复用 构件 机构运动控制软件 软件架构
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