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实时图像质心检测算法设计及其FPGA实现

湖南城市学院学报（自然科学版） 2024年第3期33卷 63-67页

作者：张驾祥谭会生湖南工业大学轨道交通学院湖南株洲412000

为了克服通用处理器实现图像质心检测算法时处理速度慢,难以应用于高性能实时计算机视觉和图像处理系统的缺点,采用并行处理、流水线等设计优化技术,并通过现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)设计了一种实时图像质... 详细信息

为了克服通用处理器实现图像质心检测算法时处理速度慢,难以应用于高性能实时计算机视觉和图像处理系统的缺点,采用并行处理、流水线等设计优化技术,并通过现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)设计了一种实时图像质心检测算法。首先,分析了实时图像质心检测算法,并在MATLAB上对其进行仿真验证;然后,使用处理器系统(processing system,PS)和可编程逻辑(programmable logic,PL)相结合的方式,在ZYNQ SOC FPGA芯片上设计、实现了实时图像质心检测算法;最后,进行了实时图像质心检测的硬件验证。试验结果表明,当采集图像分辨率为1024×768、帧率为60时,该设计能够正确实时地计算并标定图像的质心。

关键词：图像质心检测图像腐蚀膨胀图像边缘检测 Hu不变矩 PS+PL结构 FPGA

基于FPGA的PMLSM预测电流控制系统设计及在环验证

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半导体技术 2023年第11期48卷 995-1005,1029页

作者：谭会生张驾祥湖南工业大学轨道交通学院湖南株洲412000

为提高永磁同步直线电机(PMLSM)电流环的控制性能与电流控制算法的执行速度,利用现场可编程门阵列(FPGA)设计了一个可编程逻辑(PL)+处理器系统(PS)结构的预测电流控制(PCC)系统,并基于PYNQ架构提出了一种新的FPGA在环方法用于复杂控制... 详细信息

为提高永磁同步直线电机(PMLSM)电流环的控制性能与电流控制算法的执行速度,利用现场可编程门阵列(FPGA)设计了一个可编程逻辑(PL)+处理器系统(PS)结构的预测电流控制(PCC)系统,并基于PYNQ架构提出了一种新的FPGA在环方法用于复杂控制系统的硬件可视化验证。首先对PCC算法进行了分析与仿真,并建立了变增益干扰观测器以提高鲁棒性;接着使用硬件结构优化技术设计了一个PCC IP核,并对其进行了功能仿真;最后在Zynq 7020芯片上实现了PMLSM PCC系统,并使用提出的FPGA在环验证方法更方便有效地对控制系统进行了板级验证。结果表明,预测电流算法控制带宽大、稳态性能好;在Zynq 7020芯片上使用PYNQ框架、PL端时钟频率为200 MHz时,用PCC IP核硬件实现与双核ARM Cortex A9软件实现一次算法所需的时间分别为1.989 6 ms和4.487 5 ms,加速比为2.255,FPGA硬件加速明显。

关键词：永磁同步直线电机(PMLSM) 预测电流控制(PCC) PYNQ 现场可编程门阵列(FPGA) 在环验证

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BP神经网络FPGA实现结构的优化设计

计算机工程与应用 2022年第21期58卷 264-271页

作者：谭会生徐界铭张驾祥湖南工业大学轨道交通学院湖南株洲412000 长沙理工大学近地空间电磁环境监测与建模湖南省普通高校重点实验室长沙410000

为了实现反向传播(back propagation,BP)神经网络的现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)处理速度的提升和资源消耗的降低,提出一种总体设计和关键模块融合优化的BP神经网络的FPGA实现结构。利用定点数据量化和流水线... 详细信息

为了实现反向传播(back propagation,BP)神经网络的现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)处理速度的提升和资源消耗的降低,提出一种总体设计和关键模块融合优化的BP神经网络的FPGA实现结构。利用定点数据量化和流水线结构,提高系统的处理速度;采用二次方程多段拟合Sigmoid激活函数,降低计算复杂度;通过调整并行转串行模块与激活函数模块的处理顺序,减少了95%的激活函数模块的使用,降低了资源消耗;采用一种网络原始权值读取与更新权值存储交替流水进行的双端口RAM存取方法,以提高数据存取的速度、降低存储资源消耗。经过对硬件优化设计的字符和服装识别实验验证,结果表明,优化后的总逻辑单元使用率为原来的31%。在FPGA中优化结构实现单样本前向传播与反向传播所用时间为24.332μs,为软件MATLAB实现时间的45.63%,提高了BP神经网络的运算速度。

关键词： BP神经网络现场可编程门阵列(FPGA) 硬件实现结构流水线并行结构

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车用SiC半桥模块并联均流设计与试制

半导体技术 2022年第10期47卷 809-816,838页

作者：安光昊谭会生戴小平张泽湖南工业大学轨道交通学院湖南株洲412007 湖南国芯半导体科技有限公司湖南株洲412001

SiC芯片并联均流是影响车用SiC半桥模块可靠性的关键问题。寄生电感的不一致是造成芯片间电流不均衡的主要原因。首先,在ANSYS Simplorer中建立了芯片双脉冲仿真电路,分别研究了漏极、源极和栅极寄生电感对芯片间均流性的影响。然后,采... 详细信息

SiC芯片并联均流是影响车用SiC半桥模块可靠性的关键问题。寄生电感的不一致是造成芯片间电流不均衡的主要原因。首先,在ANSYS Simplorer中建立了芯片双脉冲仿真电路,分别研究了漏极、源极和栅极寄生电感对芯片间均流性的影响。然后,采用混合优化的均流方法设计并制作了一个多芯片并联的SiC半桥模块,其中,功率端子采用双端结构以减小寄生电感;栅极采用开尔文连接结构以提高芯片开关速度;对芯片位置进行优化使各并联回路的寄生电感尽可能均匀分布。在ANSYS Q3D中提取的主回路寄生电感为6.5 nH;在Simplorer中进行仿真,电流不均衡度小于3%。实物测试结果表明,主回路寄生电感为10 nH,电流不均衡度小于5%,验证了该车用SiC半桥模块并联均流设计的可行性。

关键词： SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET) 并联均流寄生电感直接覆铜(DBC)基板封装结构

SiC MOSFET功率模块的并联均流研究

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半导体技术 2022年第6期47卷 481-487页

作者：黄轶愚谭会生吴义伯戴小平湖南工业大学轨道交通学院湖南株洲412007 长沙理工大学近地空间电磁环境监测与建模湖南省普通高校重点实验室长沙410015 武汉大学微电子学院武汉430072 湖南国芯半导体科技有限公司湖南株洲412001

采用多芯片并联的方法可提高SiC MOSFET功率模块的应用电流等级,但由于并联支路的杂散参数差异导致流过各并联芯片的电流不一致,这将影响功率模块的可靠性。建立了典型的三芯片并联半桥模块电路模型,分别改变功率回路和驱动回路的杂散... 详细信息

采用多芯片并联的方法可提高SiC MOSFET功率模块的应用电流等级,但由于并联支路的杂散参数差异导致流过各并联芯片的电流不一致,这将影响功率模块的可靠性。建立了典型的三芯片并联半桥模块电路模型,分别改变功率回路和驱动回路的杂散参数并计算其不均衡度,使用双脉冲测试方法测试相应的开、关电流,计算其电流不均衡度。研究了模块内部各杂散参数对多芯片并联均流能力的影响,结果表明,功率模块的瞬态均流能力受源极电感影响较大,稳态均流能力受杂散电阻影响较大。提出了一种基于芯片源极互连降低并联均流不均衡度的方法,仿真结果表明该方法可有效降低源极参数对多芯片并联均流能力的影响。

关键词：功率模块封装技术杂散电感并联均流源极互连

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UML在实验教学智能咨询系统开发中的应用

包装工程 2003年第2期24卷 61-63页

作者：谭会生株洲工学院电气工程系湖南株洲412008

UML(UnifiedModelingLanguage )是一种面向对象的标准建模语言。概述了UML的模型种类、基本特征、开发过程 ,然后描述了如何运用UML进行“实验教学智能咨询系统”的建模 ,包括需求分析 ,特定领域分析 ,结构设计 ,详细设计 ,实现。

关键词： UML 面向对象实验教学智能咨询系统建模

《微电子工艺学》课程实施英语活动演绎提升学生国际化视野的探讨

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中国科技经济新闻数据库教育 2022年第10期 65-67页

作者：黄迪梁娇娇谭会生湖南工业大学轨道交通学院湖南株洲412007

在半导体技术的不断发展的新形势下,要求电子科学与技术专业加快国际化教育改革的步伐,如何提升大学生专业英语能力以及有效落实大学生专业英语教学的各项指标都是急需解决的问题。为了促进电子科学与技术专业的国际化教育改革,在《微... 详细信息

在半导体技术的不断发展的新形势下,要求电子科学与技术专业加快国际化教育改革的步伐,如何提升大学生专业英语能力以及有效落实大学生专业英语教学的各项指标都是急需解决的问题。为了促进电子科学与技术专业的国际化教育改革,在《微电子工艺学》课程内进行专业英语活动演绎,通过中英互译、比划猜词、传声筒、常识竞答、主题演讲等环节,促使学生全方位、自主地学习并灵活运用专业英语知识,让学生体验到专业英语学习带来的满足感和荣誉感,提升电子科学与技术专业学生的国际化视野。

关键词：电子科学与技术专业微电子工艺学专业英语活动演绎国际化视野

维普期刊数据库评论

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电能质量信号的改进S变换降噪方法

仪器仪表学报 2010年第1期31卷 32-37页

作者：易吉良彭建春罗安谭会生湖南大学电气与信息工程学院长沙410082 湖南工业大学电气与信息工程学院株洲412008

利用改进S变换提出了一种电能质量信号的降噪方法。首先提出了能量聚集度概念以此确定改进S变换的时频分辨率;接着利用白噪声在改进S变换域的分布特性检测电能质量有用信号能量在改进S变换时频面的区域;然后采用硬阈值方法修正信号的改... 详细信息

利用改进S变换提出了一种电能质量信号的降噪方法。首先提出了能量聚集度概念以此确定改进S变换的时频分辨率;接着利用白噪声在改进S变换域的分布特性检测电能质量有用信号能量在改进S变换时频面的区域;然后采用硬阈值方法修正信号的改进S变换值,即保留其中的有用信号部分而其余部分置零;最后通过改进S反变换得到降噪后的信号。通过几种电能质量信号降噪处理的仿真实验以及和小波方法进行降噪性能比较的结果,验证了所提方法的有效性。

关键词：电能质量改进S变换能量聚集度统计分析降噪

TPAK SiC车用电机控制器功率单元的并联均流设计与实现

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半导体技术 2023年第9期48卷 755-763页

作者：张泽谭会生戴小平张驾祥严舒琪湖南工业大学轨道交通学院湖南株洲412007 广东省大湾区集成电路与系统应用研究院广州510535

SiC金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)作为车用电机控制器功率单元的核心器件,其并联不均流问题是影响电机控制器安全稳定运行的关键因素。对于热增强塑料封装(TPAK)SiC MOSFET功率模块实际应用中的不均流问题,首先通过理论推导... 详细信息

SiC金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)作为车用电机控制器功率单元的核心器件,其并联不均流问题是影响电机控制器安全稳定运行的关键因素。对于热增强塑料封装(TPAK)SiC MOSFET功率模块实际应用中的不均流问题,首先通过理论推导和仿真,对影响SiC并联均流的器件参数、功率回路参数、驱动回路参数进行了全面的分析总结。然后结合仿真结果对电机控制器进行均流优化设计,其中包括对TPAK SiC MOSFET进行测试、筛选和分析,减小器件参数分散性的影响;基于器件开关特性,对功率模块的驱动回路采用单驱动器多推挽结构,减小驱动回路对并联均流的影响;设计了一种叠层母排结构,在ANSYS Q3D中提取到功率回路寄生电感为9.649 nH,采用ANSYS Q3D和Simplorer进行联合双脉冲仿真,电流不均衡度小于3%。最后,进行了电机控制器样机的试制及测试,实际测试结果表明电流不均衡度小于5%,验证了在车用电机控制器应用中TPAK SiC MOSFET模块均流设计的可行性。

关键词：热增强塑料封装(TPAK) SiC金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET) 电机控制器寄生参数并联均流