针对控制系统软件在线更新或升级维护的需要，构建了SoPC远程更新系统，研究了一种远程在线更新FPGA硬件配置文件和Nios II软件可执行文件的可重构方法。通过硬件配置代码和软件可执行代码引导顺序的分析，设计了高级BootLoader，可以从任意指定地址加载应用模式映像软件代码；EPCS存储用于远程更新的工厂模式映像和多份用于天线相位控制的应用模式映像；采用自定义的CAN应用层协议，用于传输及校验数据，保证了传输的可靠性。实验验证了方案的可行性，系统可进行多份配置程序的自由切换；即使远程更新失败，FPGA也能自动加载工厂模式映像，提高了系统安全性和可靠性。

基于AC-Link技术的充电电源具有高效率、高功率密度等优点, 可作为高功率微波系统的初级能源。针对三相AC/AC能量变换的需求, 仿真研究了一种基于AC-Link并联谐振技术的三相AC/AC变换器。给出了并联谐振AC-link三相AC/AC变换器的拓扑结构; 分析了控制原理; 阐述了16模式的具体控制过程和软开关切换的实现方法; 明确了开关切换时间的计算方法; 搭建15 kW仿真平台分析了不同负载要求下的能量变换过程。结果表明:该变换器可以实现固定输出的能量变换, 并且输出电压、频率可调; 输入/输出电流波形均为正弦, 输入功率因数为1; 控制方法正确有效, 实现了软开关切换。

为提高电源在电网非理想输入情况下工作的适应性，采用解耦双同步坐标系下的三相锁相环，能够获取电网电压的相位与频率信息，并通过FIR滤波环节提取输入线电压的基波幅值，及时准确地为电源提供控制参数。建立了Matlab/Simulink仿真模型，在三相输入不平衡、频率变化、电压畸变等情况下进行仿真，并基于DSP2812芯片编写了控制程序进行测试。仿真与实验结果表明：在各种电网输入情况下，该方法都能够准确提取输入线电压的幅度、相位以及频率信息，为电源的良好运行提供保障。

波束控制系统是高功率相控阵天线的神经中枢，负责天线阵面中所有单元相位的精确控制和状态监测任务。为实现天线阵面的快速、精确波束转换，采用分布式拓扑结构和嵌入式实时操作系统，设计了两级分布式波束控制方案，开发了基于VxWorks的相控阵天线主控系统。通过UDP协议实现主控系统与其他系统的多节点网络通讯；针对高速、实时通讯需求，利用VxWorks多任务编程接口，设计了一种基于双缓冲队列的Socket通讯方法；为使通讯被各方正确解析，制定了自定义的应用层协议。基于VxWorks的相控阵天线主控系统的开发应用，验证了方案的可行性以及控制软件的可靠性和稳定性。

为了实现机械相控阵列天线的波束扫描，采用微型直流电机驱动螺旋天线单元转动来达到预定的辐射相位，研究了一种基于单片FPGA的多轴直流电机控制系统。采用IP设计思想，直流电机的位置控制用纯硬件逻辑电路的形式(直流电机控制IP核)实现，总线通信及轨迹计算由同一芯片上的微处理器(Nios II软核)软件实现，从而容易构建多轴直流电机控制的片上系统。利用Verilog硬件描述语言，设计了一种高性能直流电机控制IP核，并进行了仿真验证。为了验证该IP核的复用性，构建了一个56轴直流电机控制的片上系统。实验结果表明，此系统可对各个直流电机实现快速精确控制，每轴的运动相互独立，并且控制参数在线可编程，控制一致性满足系统设计要求。基于这种方式构建的系统，扩展方便、可移植性高、具有较好的适用性，已在某相控阵列天线中得到了应用。

为实现相控阵天线波控系统小型化、芯片化的目的, 设计了一种基于Avalon总线的CAN控制器IP核。参照CAN2.0B协议规范, 给出了CAN控制器IP核的功能结构, 利用Verilog硬件描述语言完成了控制器接口逻辑、位流处理器、位时序逻辑等模块设计, 并进行了设备驱动及应用软件开发。将设计的CAN控制器IP核、Nios II微处理器、多个单元相位控制器IP核等集成到FPGA中构成子阵级波束控制的SoPC系统。最后对CAN总线的通信性能进行了实验测试。结果表明: 设计的CAN控制器IP核能够在实际CAN网络中稳定可靠地收发数据。基于这种方式构建的系统, 扩展方便、可移植性高、具有较强的适应性, 也可用于高密度、紧凑型工业控制领域。

为控制数万单元的阵列天线，基于控制器局域网络（CAN）总线设计了一套多级通信系统。分析了CAN总线的拓扑结构，根据每路CAN的带负载能力设计了多级CAN总线通信网络的基本结构；基于Nios II软核处理器设计了CAN总线通信节点硬件电路；最后根据阵列天线控制功能的要求，基于CAN2.0B协议设计了应用层通信协议和应用程序。阵列天线波束扫描实验表明，通信系统满足500 kbps以上传输速率的要求，通信时间抖动小于1 ms，当阵列天线辐射峰值功率达到GW量级时仍可以有效控制天线系统。