2011年第05期-《电子技术应用》杂志

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2011年第05期

刊出日期：2011-05-06

邮发代号： ISSN 0258-7998

CN11-2305/TN

邮发代号：2-889

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综述与评论

论RFID运用于物联网的局限性

作者：柯园园，赵晴，杨凯文

作者单位：华北计算机系统工程研究所，北京100083

摘要：介绍物联网发展，分析RFID技术在物联网中的作用与地位。从RFID技术本身及其工程应用出发，探索现在国内RFID产业发展中存在的一些问题，并提出相应的解决建议。最后，结合实际有源RFID工程实施中出现的问题，思考其发展前景。

关键词：
物联网

RFID

工程实施

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嵌入式技术

基于UniSpeech-SDA80D51的车载音响声控系统

作者：王琼1，郭恒飞1，孙保群2

作者单位：1.合肥工业大学计算机与信息学院，安徽合肥230009； 2.合肥工业大学汽车工程技术研究院，安徽合肥230009

摘要：提出一种语音命令控制车载音响操作的设计方案，以德国Infineon公司新推出的具有DSP和单片机双核的SoC语音处理芯片UniSpeech-SDA80D51为核心组成非特定人车载音响语音控制系统，并实现了系统样机的研制。该系统在江淮同悦SL1102C1型车载音响上进行了语音控制实测，实测数据表明系统语音识别率可达到95%。

关键词：
非特定人语音识别

车载音响语音控制

UniSpeech-SDA80D51

隐马尔可夫模型

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基于嵌入式数据库的分布式大坝监测数据汇聚器设计

作者：沈雁，戴瑜兴，汤睿

作者单位：湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082

摘要：采用ARM9及嵌入式数据库设计开发了基于分布式技术的大坝监测系统的数据汇聚器，论述了分布式大坝监测系统的结构及数据汇聚器的作用。重点研究了数据汇聚器的硬件构成、软件平台以及采用SQLite数据库的软件实现。该设备可以有效地应用于大坝的安全监测。

关键词：
大坝监测

嵌入式数据库

远程访问

分布式

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民机驾驶舱人为因素生理体征数据采集系统设计

作者：夏寅昕，傅山

作者单位：上海交通大学航空航天学院人机环境工程所，上海200240

摘要：提出了基于物联网技术的一种生理体征数据便携式采集系统。该系统通过传感器网络和嵌入式系统，将体征数据实时采集并传输到远程进行分析处理。系统主要由生理体征采集模块、ARM接收模块、远程数据分析服务器组成。系统充分体现了模块化的设计理念，配合高效的数据协议，使得系统可靠性高、稳定性强、扩展性好，对于民机驾驶舱人为因素研究是一种崭新的探索。

关键词：
ARM

民机人为因素

物联网

ZigBee

数据协议

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基于TMS320C6416的DRM音频解码实现及优化

作者：崔颖，赵宇，马永涛，刘开华

作者单位：天津大学电子信息工程学院，天津300072

摘要：给出了数字广播调幅系统DRM的AAC音频解码器在定点DSP芯片TMS320C6416上的实现方案，从多方面对AAC音频解码器的关键技术进行优化。实验结果表明，算法的运行速度提高了10倍，存储器占用情况有较大改善，为DRM广播信号解码系统执行音频解码之前的解调和信道解码程序节省了很大的周期资源和处理空间。

关键词：
DRM

AAC

音频解码

TMS320C6416

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基于软件测试技术的FPGA测试研究

作者：刘子宜，刘畅，郑军

作者单位：中国航空综合技术研究所软件可靠性与测评研究室，北京100028

摘要：基于对FPGA系统失效机理的深入分析, 提出了软件测试技术在FPGA测试中的应用, 并分析了其可行性; 通过对比FPGA与软件系统的异同, 归纳出FPGA特有的测试要求，从而在软件测试技术的基础上针对FPGA的特点进行改进, 形成了一套实用的FPGA测试方法。

关键词：
FPGA

软件测试

硬件描述语言

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工业CT用驻波电子直线加速器测试系统的研制

作者：高富强1，2，周钦1，安康2

作者单位：1.重庆大学自动化学院，重庆400030； 2.重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室ICT研究中心，重庆400030

摘要：从验收直线加速器的角度出发，设计了直线加速器测试系统，详细阐述了测试系统与直线加速器的电气连接关系，以及系统的各组成模块，实现了分项系统的质量监控操作。

关键词：
电子直线加速器

上位机

控制器

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集成电路应用

基于PCI Express总线的高速光纤接口卡的设计与实现

作者：陈雪1，2，李佩玥1，2，章明朝1，隋永新1，杨怀江1

作者单位：1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033； 2.中国科学院研究生院，北京100039

摘要：针对高速数据采集和远程传输的需求，提出了一种基于PCI Express总线的高速光纤接口卡的设计方案和功能实现。该接口卡基于单片Virtex-5 FPGA，采用PCI Express总线架构，以LocalLink做为内部链路，并利用Aurora协议实现远距离光纤传输。通过采用DMA的数据传输方式，接口卡的传输速率达到了700 Mb/s。

关键词：
PCIExpress

直接存储器访问

LocalLink

Aurora协议

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LTE上行信道交织与解交织的研究及DSP实现

作者：陈发堂，陈燕

作者单位：重庆邮电大学，重庆400065

摘要：详细分析了PUSCH信道交织的具体过程，并根据定点TMS320C6455的特点，提出了一种简单的PUSCH信道交织与解信道交织实现方案。将程序在CCS3.3中运行，利用MATALAB软件验证了该方案的可行性和高效性。

关键词：
DSP

长期演进

信道交织

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基于FPGA雷达多目标模拟器DRFM设计与实现

作者：刘魁，颜学龙，关世友，赵志强

作者单位：桂林电子科技大学电子工程学院，广西桂林541004

摘要：研究了雷达多目标模拟系统中数字射频存储(DRFM)单元的设计与实现，根据模拟系统的设计要求, 提出一种基于高性能 FPGA数字射频存储单元设计方法；着重阐述了数字射频存储单元的设计思路, 给出了系统的设计方案, 并对系统中雷达模拟目标的各功能模块进行了分析，实验结果表明，所设计的DRFM满足设计系统要求。

关键词：
FPGA

雷达

模拟器

数字射频存储

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基于STC单片机的温控热计费采暖阀门的设计

作者：李开元1,2，刘洪运1，王卫东1，刘光荣1

作者单位：1.解放军总医院生物医学工程研究室，北京100853； 2.中国科学院研究生院，北京100049

摘要：采集对采暖设备入户和出户的水温差，结合流量计算热量消耗并计费，通过室温的采集调控阀门开启比例调节流量，基于STC系列单片机的温控采暖阀门系统实现了温度、流量采集及室外阀门与室内遥控器的无线通信控制。通过IC卡完成热量费用的充值以及供热系数的更新，光电开关限位配合减速电机根据温度调节阀门开启比例。整体设计结构紧凑，成本较低，实验样机经测试能够可靠实现计费、充值以及温度调节等功能。

关键词：
51单片机

热量计费

温控

阀门

IC卡

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基于数话同传的无人机车外控制器设计

作者：刘春辉，熊小军，丁轲佳

作者单位：北京航空航天大学无人驾驶飞行器设计研究所，北京100083

摘要：针对无人机遥控应用中出现的问题，提出一种基于数话同传的无人机车外控制器的设计方法。介绍了车外控制器系统的组成和硬件设计的关键点，详细阐述了数话同传技术实现的关键问题。经测试及实际应用证明该控制器功能设计合理，性能稳定可靠。

关键词：
无人机

车外控制器

数话同传

AMBE1000

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基于CPLD的相控声发射系统设计与实现

作者：何斌，许学忠，张芳，张宝国，董明荣

作者单位：西北核技术研究所，陕西西安710024

摘要：提出一种新的增强声源指向性的电路设计方法，设计了基于复杂可编程逻辑器件（CPLD）的相控声发射系统。该系统由滤波采样、信号延时、按键显示、D/A转换等电路组成，通过控制声波在空气中波阵面的耦合，实现声波的相控发射。试验表明，该系统能够较明显地增强声源指向性。

关键词：
CPLD

指向性

相控发射

延时

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电源技术与应用

基于单片机控制的程控开关电源研究

作者：芦守平，姜瀚文，徐千

作者单位：哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江哈尔滨150001

摘要：提出了基于单片机控制的程控开关电源解决方案，给出的主电路采用典型单端反激电路模式,控制电路采用51单片机为核心芯片,结合AD采样解决了控制功率开关管导通与关断信号PWM的控制问题。实现了开关电源输出电压为0.1 V/级的程控调节，其调节范围最大可达额定输出的76%。这种工作方式的建立使开关电源在设计上具有使用器件少、实现方法简单和可靠性高等优点。

关键词：
开关电源

单片机

程控

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高输入电压单端反激式开关电源设计关键问题

作者：杨荣峰1, 刘英2, 于泳1, 俆殿国1, 王仁飞3

作者单位：1.哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，黑龙江哈尔滨 150001; 2. 江西电力职业技术学院，江西南昌 330032; 3. 北京远索科技有限公司，北京100084

摘要：讨论了高输入电压情况下单端反激式开关电源设计中的关键问题，如变压器设计中的匝数较多、漏感引起的尖峰电压及缓冲回路设计及器件选择等问题，并提出了相应的解决策略。提供了详细的实验波形，充分验证了方案的正确性，为后续开发者提供了参考。

关键词：
开关电源

反激式

高输入电压

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基于电磁耦合阵列定位的无线电能传输装置设计

作者：朱俊杰，陈程，李智，李旻竞

作者单位：中南林业科技大学计算机与信息工程学院, 湖南长沙 410004

摘要：提出了一种基于电磁耦合阵列定位的无线电能传输技术，并在此基础上完成了对该装置的开发与研制。通过微处理器完成对环形电磁耦合阵列线圈与接收线圈耦合度的检测，只对耦合度最高的线圈供电，使得用电设备无论处于何种方向,总有一个发送线圈与用电设备的接收线圈接近于全耦合。避免了电能浪费和电磁辐射，实现了用电设备可以在一定范围任意移动，保证了电能传输的高效率。

关键词：
无线电能传输

电磁耦合阵列

传输效率

电磁耦合

传输距离

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SPWM逆变器死区问题研究

作者：王明渝，王磊，安树怀，俞鹏

作者单位：重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆 400044

摘要：通过数学计算和仿真分析了不同条件下死区时间对逆变器输出电压的基波影响,及不同条件下死区产生的谐波畸变率的变化情况。建立了定量计算的数学模型，给出了仿真曲线，并以理论曲线做了验证。同时提出死区补偿的必要性，使SPWM技术在实际变频系统中得到更为有效的应用。

关键词：
正弦脉宽调制

死区效应

逆变器

仿真

谐波

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测控技术与仪器仪表

多参数桥梁振动监测系统设计

作者：余东平, 方方

作者单位：成都理工大学核技术与自动化工程学院，四川成都 610059

摘要：针对远程桥梁振动监测的要求,采用交流偏置电路与双路AD7714模数转换器实现ADXL203的双轴高精度同步振动加速度测量，并实现了温湿度与风速风向测量。使用低功耗便携式计算平台构建CAN总线监测网络，通过GPRS网络将桥梁状态信息发送到监控中心，实现远程多桥梁多参数监测系统。

关键词：
桥梁监测

振动加速度测量

CAN总线

同步ADC采样

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基于FPGA的USB接口数据采集系统设计

作者：张思杰，赵泰，汪振兴，石岭

作者单位：重庆大学通信工程学院，重庆 400030

摘要：介绍了一种高速实时数据采集系统的设计。该系统以FPGA作为逻辑控制的核心，以USB2.0作为与上位机数据传输的接口，能同时支持单端16路和差分8路模拟信号输入，最大采样率为200 kHz,12位的转换精度。描述了系统的主要组成和FPGA模块化设计的实现方法，并给出了其核心模块的时序仿真波形图。

关键词：
FPGA

USB2.0

数据采集

转换精度

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半导体培养箱的ARM嵌入式控制系统研制

作者：鲍琦，许丽佳，张开恒，张珂铭，尹新建，孙磊

作者单位：四川农业大学信息与工程技术学院, 四川雅安 625014

摘要：针对传统培养箱加热制冷器件能耗高、体积大且温控精度不高的特点，应用热电半导体对培养箱的温度进行调节。采用ARM920T架构的S3C2440AL处理器并配合外围设备，在Linux嵌入式操作系统上进行核心程序研发，并加入模糊自适应PID算法，以实现对培养箱温度的精确控制。试验结果表明,该培养箱的控温相对误差达到±1.1%。

关键词：
ARM

Linux

模糊PID

热电半导体

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多模型预测控制在苯乙烯聚合反应中的应用

作者：夏晓华

作者单位：北京科技大学信息工程学院自动化系, 北京 100083

摘要：针对苯乙烯聚合反应过程的非线性特性,将预测控制方法与多模型建模和控制原理结合起来，提出了一种基于性能指标的切换多模型非线性预测控制方法，针对聚合反应过程进行的仿真实验结果表明，该方法对类似非线性对象具有适用性，控制性能相比较普通预测控制算法也有了很明显的改进和提高。

关键词：
预测控制

非线性

多模型

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基于FPGA的气溶胶粒径信息存储系统的设计与实现

作者：朱传雨，刘建国，陆亦怀，桂华侨，黄书华

作者单位：中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室，安徽合肥 230031

摘要：利用电子学时间多道存储技术，结合大规模可编程逻辑控制器FPGA和高速大容量双端口内存芯片，设计了一种高速大容量气溶胶粒子信息分类计数存储系统，实现了气溶胶粒子的快速识别与分类存储。时间多道系统存储容量高达32 768道，每道计数深度65 536个（16 bit）。

关键词：
气溶胶

空气动力学粒径

多道存储技术

FPGA

查看(3746)

摘要：针对数据采集系统有信号形式多样、实时传输和灵活配置的要求，介绍了一种基于FPGA的数据采集和传输系统，以及系统数字电路的程序设计。该系统以现场可编程逻辑阵列（FPGA）作为数据采集、预处理、组帧和传输的控制核心，通过低速串口接收控制命令，以高速USB接口向控制台发送采集数据帧，设计了数字FIR滤波器滤除采集电路的信号干扰。测试结果表明，直流（DC）信号的平均测量精度为0.293%，交流（AC）信号的平均测量精度为0.642%，通道间相位差小于10°，适用于遥测和数据处理系统。

关键词：
FPGA

高速

数据采集

多通道

可配置

查看(5026)

通信与网络

锁相环解调的Chirp-UWB接收机仿真研究

作者：樊孝明，林基明

作者单位：桂林电子科技大学信息与通信学院，广西桂林 541004

摘要： Chirp_UWB通信系统使用Chirp信号实现数据传输，起到扩频的效果，具有抗衰落能力强、处理增益大、功率谱密度低、传输距离远等诸多特点,获得广泛研究与关注，而实现该系统的关键之一是如何以简便易行的解调方式来检测和恢复数据。据此,本文提出了一种采用锁相环解调的Chirp-UWB接收机方案,并用Simulink软件对其进行了建模与仿真。结果表明，该方法在信噪比为0 dB时可以稳定可靠地解调出码元数据，具有较强的抗噪声能力，且实现的电路具有成本低、灵活性强、应用价值高以及易于集成等优点。

关键词：
超宽带

线性调频信号

PLL

包络检波器

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基于OFDM定时捕获的分布式天线位置设计

作者：卿朝进，夏天，唐友喜，查光明

作者单位：电子科技大学通信抗干扰技术国家重点实验室, 四川成都 611731

摘要：在线形小区中，基站的两分布式接收天线接收来自单天线移动台的发射信号。基于OFDM定时捕获，提出利用最小最大准则进行线形小区中两分布式天线的最优位置设计。根据最小最大准则，最优天线位置根据最坏捕获情况最小化得到。仿真结果表明，当移动台位置在线形小区中均匀分布时，两分布式接收天线应根据线形小区中心对称放置。

关键词：
天线位置设计

分布式天线系统

正交频分复用

定时捕获

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基于空域分割的DS-MUSIC算法

作者：张珂, 张剑云

作者单位：电子工程学院 305教研室, 安徽合肥230037

摘要：为解决MUSIC算法在DOA估计时空域搜索计算量大的问题，根据FFT输出序列点数有限的特点，分析了空间FFT测量值与实际值的关系；建立了空域分割的概念以及与测量值对应的模糊范围的概念；给出了可快速计算模糊范围的相邻值平均法；最终提出了基于空域分割的DS-MUSIC算法。该算法采用SSS-FFT算法进行空域分割并确定来波入射角的模糊范围，再使用MUSIC算法在限定的空域范围内搜索。该算法与经典MUSIC算法相比，有效减小了计算量，提高了抗噪声性能。理论分析与仿真实验证明了该算法的有效性。

关键词：
空域分割

空间FFT

模糊范围

DOA估计

阵列信号处理

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一种基于PCA的段级特征

作者：张兴明，王科人，黄山奇

作者单位：国家数字交换系统工程技术研究中心, 河南郑州 450002

摘要：提出了一种基于PCA的段级特征（PCAULF）。该特征以现有的帧级语音特征为基础，通过计算段级特征引入了语音的长时特性。对段级特征使用PCA降维，一方面去除由于引入段级特征带来的冗余，实现数据降维，提高识别速度；另一方面抑制了噪声对识别系统的影响，提高了段级特征的鲁棒性。在训练阶段，计算所有语音的段级特征，使用PCA方法得到变换矩阵；在测试阶段，先使用变换矩阵对段级特征进行降维，再进行判别。实验结果表明，采用该特征有效地提高了识别精度和速度，更加适用于实时说话人识别系统。

关键词：
PCAULF

段级特征

说话人识别

主成分分析

鲁棒性

查看(4648)

多定频干扰中的跳频信号分离技术

作者：崔晶1，汪立新1，2，卢聪敏1

作者单位：1. 杭州电子科技大学通信工程学院，浙江杭州 310018; 2. 通信系统信息控制技术国家级重点实验室，浙江嘉兴314001

摘要：提出了一种能抑制目标频带内的定频干扰信号的跳频信号分离方法。该方法基于堙灭滤波技术，当定频信号通过特定的堙灭滤波器时其输出为零，并利用计算机进行了仿真，数值结果表明该方法是可行的。

关键词：
宽带跳频

定频抑制

堙灭滤波

跳频分离

查看(5940)

一种TD-HSUPA系统的TCP优化方法

作者：王耀，李方伟, 朱涛, 吴德操

作者单位：重庆邮电大学移动通信重点实验室, 重庆400064

摘要： TCP在TD-HSUPA系统中的表现不理想，需要采取一些优化措施，在分析了TD-HSUPA系统的网络协议结构之后，提出了一种适用于TD-HSUPA系统的TCP优化方法——由RNC解析终端TCP连接的状态，在终端可能出现超时之前，由NodeB通过调度和信道分配相结合的方法改变终端物理层网络环境。经仿真表明,对于复杂多变的无线空口环境，本方法能保证TD-HSUPA数据传输的稳定性，提高网络的利用率和吞吐量。

关键词：
TD-HSUPA

TCP

拥塞控制

查看(5126)

计算机技术与应用

组合压缩在存储测试系统中的应用

作者：裴东兴，任武林

作者单位：中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原 030051

摘要：在某些特殊的测试环境中，存储测试系统中既要求大容量数据存储又要求微体积。为解决这一矛盾,在研究了游程压缩和LZW两种算法的基础上，提出了以FPGA为核心实现两种算法的无损组合压缩,利用FPGA芯片内的RAM来建立字典,用VHDL语言和状态机实现该压缩算法。仿真和综合验证表明，通过FPGA实现该组合算法，压缩效果显著,压缩性能与压缩速度均满足系统要求。

关键词：
FPGA

存储测试系统

组合压缩

VHDL

查看(3446)

双Buck太阳能LED路灯照明控制系统

作者：刘庆新, 程树英

作者单位：福州大学物理与信息工程学院微纳器件与太阳能电池研究所，福建福州350108

摘要：利用新型能源，把太阳能和高效节能的LED路灯有机地结合在一起，开发出一款基于STC12C5410AD单片机的双Buck太阳能LED路灯照明控制系统。前级基于IR2104的同步Buck电路实现最大功率充电，后级采用同步Buck实现LED灯恒流驱动。该控制器具有驱动能力强，DC-DC转换效率高，最大功率点跟踪充电和浮充充电共同作用，具有防过充、防过放、防雷等保护功能，同时可以实现无人值守工作。

关键词：
太阳能

同步Buck

IR2104

最大功率点跟踪

查看(8390)

基于低功耗器件的无线环境监测器设计

作者：吴学军，雷雄

作者单位：襄樊学院物理与电子工程学院电子系，湖北襄樊 441053

摘要：结合低功耗、低成本电路的设计方法，提出一种基于AVR单片机和无线通信模块nRF24L01的无线环境监测器的设计方案。实现了对环境温度、光照度等参数的实时在线监测。

关键词：
环境监测

低功耗

单片机

无线通信

温度传感器

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微小型动物机器人遥控刺激系统的研制

作者：张春帅1,2，郭策2，蔡雷2,3

作者单位：1. 南京航空航天大学自动化学院，江苏南京 210016； 2. 南京航空航天大学仿生结构与材料防护研究所，江苏南京210016； 3. 南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016

摘要：以鸽子为实验动物，研制了基于CC1110无线单片机的动物机器人遥控系统。该系统由无线信号发射站和背负在动物身上的多通道微刺激器组成，能够产生双向电压脉冲信号对动物机器人进行刺激，实现了无线刺激器对微型化、轻量化以及低能耗的要求。通过实验证明了该系统的有效性、可靠性和稳定性。

关键词：
动物机器人

无线单片机

微刺激器

双向电压脉冲信号

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两轮不平衡小车变结构控制抖振与鲁棒性研究

作者：何雅静，屈胜利，孟祥忠，秦星

作者单位：西安电子科技大学，陕西西安 710071

摘要：为了进一步减小两轮不平衡小车在变结构控制过程中产生的抖振，同时保留系统滑模的鲁棒性，针对反馈线性化得到的小车系统的线性模型，首先基于饱和函数准滑模指数趋近率，以常规切换面为基础设计动态切换面准滑动模态控制器。该控制器有效地削弱了系统的抖振，但也削弱了系统的鲁棒性；然后通过给趋近律中加入扰动跟踪项设计出带扰动跟踪项的动态切换面滑模控制器，此控制器不仅能更好地削弱系统抖振、增大系统的可控范围，同时还很好地保证了系统的鲁棒性。仿真结果表明，所设计的控制器对两轮不平衡小车的稳定控制是有效的。