3点法圆度误差分离技术的新算法

通过对3点法圆度误差分离技术的分析和基于被测圆轮廓几何特征不变并具有周期性的特点,提出了一种不需要傅立叶变换、可直接求解被测圆轮廓圆度误差的新算法——矩阵算法。并在3点法分离出的回转误差运动进行分析和研究的基础上,推导出分离被测圆轮廓最小二乘圆心的偏心运动和回转轴纯回转误差运动的数学公式,并通过仿真验证了所提出方法的正确性。     

大直径回转件圆度检测的测点优化技术研究

为提升大直径回转件在旋转状态下的圆度测量精度,在分析3个测点的角度布置对精度影响基础上建立优化模型,提出了基于粒子群及遗传混合算法的三测点角度优化策略。结合外轮廓测量模型及圆度提取技术,分析传感器布置角度对圆度提取精度的影响,建立以误差传递系数为基础的测点位置优化函数;利用粒子群优化与遗传互补产生新粒子种群的混合算法,获取给定谐波级次下三传感器的周向角度值;计算给定谐波级次（160、240、480）下测点的周向布置角度,并对比测点角度优化前后的误差传递系数值,分别用虚拟工件及现场实物完成了测点角度与圆度提取精度的测试实验。结果表明：测点角度优化后的误差传递系数值小于其他布置状态,所提取圆度更接近于其真实圆度值,精度约0.010 mm;该三测点角度优化策略提升了回转件圆度信息的测量精度,为大直径回转件的高精度制作提供了有效检测手段。     

一种立式弹丸回转自动弹仓设计

针对链式回转弹仓的链式回转结构存在多边形效应比较突出的问题,设计一种立式弹丸回转机构的自动 弹仓。采用多个链节对应一个储弹筒的方式,减小输送链所用链节的节距,进而减小回转弹仓的多边形效应及动载 荷,提高弹丸传送的平稳性和准确性;在低速转动和高速转动2 种不同情况下,对立式弹丸回转弹仓传送一发弹丸 的运动过程进行动力学仿真。结果表明：弹丸横向运动误差小,纵向跳动量小,满足运动平稳、传输可靠的要求。     

错齿内排屑刀具深孔加工中的刀具振动特性对孔圆度形貌的作用机制

依据错齿内排屑刀具深孔加工的实际特点,构建了受刀具横向振动特性影响的加工孔圆度形貌模型。运用动力学半解析法,在保证刀具系统动态分析精度的前提下,将复杂深孔刀具系统离散为多段具有局部特征的梁单元,其中相邻单元之间满足模态形函数传递矩阵的连续条件。结合Newton-Raphson迭代法,给出了深孔圆度形貌形成轨迹的数学描述,以及深孔刀具动态特性与加工孔圆度形貌之间的关联关系。通过数值算例验证了所提出方法的可行性,同时为实现深孔切削过程加工孔圆度误差的预测与控制奠定了基础。依据错齿内排屑刀具深孔加工的实际特点,构建了受刀具横向振动特性影响的加工孔圆度形貌模型。运用动力学半解析法,在保证刀具系统动态分析精度的前提下,将复杂深孔刀具系统离散为多段具有局部特征的梁单元,其中相邻单元之间满足模态形函数传递矩阵的连续条件。结合Newton-Raphson迭代法,给出了深孔圆度形貌形成轨迹的数学描述,以及深孔刀具动态特性与加工孔圆度形貌之间的关联关系。通过数值算例验证了所提出方法的可行性,同时为实现深孔切削过程加工孔圆度误差的预测与控制奠定了基础。     

靶道空间三点法标定与误差分析

为了避免现有激光准直标定系统在激光光斑对准过程中的困难,简化标定系统组成,提高标定效率和标定精度,增强标定系统的场地适应性。利用空间内任意不共线的三点分别在标定坐标系和靶道坐标系下的坐标构造过渡坐标系,得到标定坐标系到靶道坐标系的转换关系。研究标定坐标系下标定点的位置偏差以及靶道坐标系下对应点的测量误差对最终待测点测量误差自协方差的影响,通过雅克比矩阵得到相应的误差模型,导出坐标测量误差均值和方差的表达式。依据向量范数和矩阵范数之间的关系以及Cauchy-Schwarz不等式研究测量误差均值与方差的增益系数的理论上限。通过实弹击发实验,考察三点标定方法的实践效果。研究结果表明：最终测量误差均值向量的模长等于被测点在标定坐标系下均值向量的模长;确定标定坐标系到靶道坐标系转换关系的任意不共线三点之间距离及其包围的面积越大,则测量误差的自协方差增益系数越小;将过渡坐标系原点靠近预计弹道线有利于减小测量误差的自协方差增益系数;取决于测量方法及其误差形式,随着标定坐标系原点远离靶道坐标系原点,与靶道坐标系中三点坐标测量误差相关的被测点测量误差自协方差增益有所不同;基于三点标定方法,使用常见的通用仪器、设备就可以完成标定过程,且经过三点法标定的靶道测量数据质量较高。     

减振系统造成捷联惯性导航误差的有限元分析方法

为研究减振系统由于破坏捷联惯性导航与载体之间固联关系而造成的惯性导航测量误差,分析误差机理,提出一种基于有限元的分析方法。在有限元软件中建立带减振器的捷联惯性导航系统模型,利用轨迹发生器生成的运动参数,对载体及惯性导航系统运动过程进行仿真。仿真结束后,从有限元分析结果中提取惯性器件测量数据,经导航解算,得到减振系统造成的惯性导航误差。研究结果表明,有限元分析方法能够实现减振系统造成惯性导航误差的定量分析,使得可以从捷联惯性导航测量精度的角度进行减振系统优化设计。为研究减振系统由于破坏捷联惯性导航与载体之间固联关系而造成的惯性导航测量误差,分析误差机理,提出一种基于有限元的分析方法。在有限元软件中建立带减振器的捷联惯性导航系统模型,利用轨迹发生器生成的运动参数,对载体及惯性导航系统运动过程进行仿真。仿真结束后,从有限元分析结果中提取惯性器件测量数据,经导航解算,得到减振系统造成的惯性导航误差。研究结果表明,有限元分析方法能够实现减振系统造成惯性导航误差的定量分析,使得可以从捷联惯性导航测量精度的角度进行减振系统优化设计。     

基于旋转因子的磁传感器误差补偿改进椭圆法

针对磁传感器误差补偿椭圆法未对软磁材料引起的象限误差进行补偿,因而不能有效解决椭圆在平面内旋转的问题,提出了基于旋转因子的磁传感器误差补偿改进椭圆法。该方法依据坐标旋转理论,在应用椭圆法前先对二维数据进行坐标旋转。误差补偿实验与数据分析表明:该方法的误差补偿效果较椭圆法有了明显的改善,滚转角测量系统的精度可达1°。     

基于刀具振动模式特征的深孔圆度误差预测方法

依据深孔加工的实际工作特点，提出了以刀具振动信号时频信息为输入特征的加工孔圆度误差预测方法。为了构建刀具振动特征与深孔加工圆度误差之间的映射关系，利用改进的模糊聚类技术，并将其引入到标准线性支持向量机算法中，使得刀具振动模式的模糊输入空间划分问题转化成初始输入空间的初值问题，实现了在规则数较少的情况下，仍具有较好的圆度误差辨识算法、辨识精度及泛化能力。以此为基础，构建了深孔钻削加工孔圆度误差的预测模型，并结合大量的实验数据，验证了提出的加工孔圆度误差预测模型的有效性与可行性。     

基于双目视觉和投影圆的平面度非接触检测方法

针对传统平面度检测存在接触和测量位置固定等问题,探讨了1种基于双目视觉和投影圆的非接触式测量方法。该技术采用投影仪向被测量物体投射圆,然后由经标定的双目视觉传感器采集后,采用Zernike矩定位亚像素边缘,用透视投影变换形心移位偏差控制方法计算出形心坐标,最后采用对极几何匹配计算出圆心三维坐标,得到被测量物体的平面度误差。实验证明,该测量方法自由灵活,可以快速准确地得到平面度误差,系统测量平均误差小于0.06 mm。     

三点起爆同步误差对尾翼EFP成型性能的影响

针对三点起爆同步误差对尾翼爆炸成型弹丸(EFP)成型的影响问题,利用LS-DYNA有限元软件,分析了三点起爆同步误差引起的爆轰波不对称碰撞以及药型罩在复合爆轰波作用下的压垮过程,研究了三点起爆同步误差对EFP的尾翼形成及飞行速度的影响。结果表明,三点起爆同步误差造成三叉形高压区和三叉形中心超高压区偏离药型罩中心,使EFP尾翼成型不规则;三点起爆成型装药形成较佳尾翼EFP应满足的最大起爆同步误差为100ns,且尽量使中间起爆点起爆同步误差约为最大同步误差的一半,有利于降低尾翼EFP的水平分速度,提高飞行稳定性。     

大口径SiC非球面范成精密磨削方法及其工艺

为了提高大口径轴对称SiC非球面磨削的精度和效率,提出了一种基于法线跟踪的非球面范成摆动精密磨削方法,设计了运动控制模型,在磨削过程中,使砂轮主轴旋转中心线与非球面母线上磨削点法线始终保持重合。在此基础上,进一步设计了可以对非球面母线上磨削点进行实时检测的装置,建立了实现砂轮磨损自动补偿的数学模型和相关磨削工艺。研究结果表明：该方法可以避免磨削运动轨迹原理误差,运动机构简单,运动精度得到保证;应用砂轮端面进行磨削,提高了磨削比和磨削效率。     

捷联惯导系统圆锥误差分析

圆锥运动是刚体运动的一种几何效应，在圆锥运动下产生的圆锥误差是捷联惯导系统的重要误差源。产生圆锥误差的运动学机理表明，该误差在捷联惯导系统中只能通过系统设计和算法补偿等方法使其尽量减小而无法完全消除。本文在分析了圆锥误差的运动学机理的基础上推导了由于安装误差、陀螺量化误差、陀螺频带选取等因素影响下圆锥误差的大小。同时介绍了描述刚体圆锥运动的Goodman Robinson理论，应用该理论推导出了圆锥误差的一种有效修正算法，并通过仿真进行了验证。仿真结果表明，采取提高硬件精度和软件补偿的方法可以有效地降低圆锥误差对系统精度的影响。     

精密对称驱动二级微动放大系统设计及性能

为获得具有较高运动精度、无寄生运动、放大比较大且可调的微动平台,基于直圆型柔性铰链的导向、传动原理及机构杠杆原理,设计出一种对称驱动且放大比可调的二级微动放大机构（设计放大比为1∶5）,并提出压电陶瓷致动器驱动微动放大机构的精密二级微动放大系统设计方案;分析微动机构驱动性能的导向原理及附加力平衡原理,并对微动二级放大机构的放大比进行理论计算;采用试验法分析系统微驱动器的驱动性能,并解析出其驱动方程;利用有限元法分析系统的强度、模态及运动性能。分析结果表明：系统的强度及模态性能符合要求,具有较高的运动精度（在运动行程内,理论计算与有限元分析最大绝对误差为6.27 μm、相对误差为8.36%）;所设计的精密对称驱动二级微动放大系统具有运动精度高、安全性强、放大比大且可调等优势。     

超高速回转轴转矩测试原理与动态特性分析

采用平面光栅式转矩测量的方法来测量航天叶轮泵超高速回转轴的转矩.通过弹性扭轴把扭矩转换成转角,再通过光栅盘把转角转换成光脉冲,经光电转换和数据处理以数字信号的形式输出.对量子化误差、转速的获取、转轴的超高速对转盘和弹性轴设计的影响等关键技术提出了对策.分析了系统的动态特性,提出了减小系统动态误差的措施.与现有的转矩测量仪器相比,该系统可对100 000 r/min以上的超高速转轴进行测量,具有较高的测量精度和可靠性,动态误差小.     

旋转矢量在高动态全姿态飞行器运动方程中的应用

基于旋转矢量是表示角位置变化所对应的等效旋转而不是角位置本身这一基本思想,同时借鉴旋转矢量在捷联惯性导航算法中的应用,建立了将旋转矢量应用于高动态全姿态飞行器运动方程的数学框架。既克服了欧拉角法不适于全姿态解算的缺点,同时,相比于四元数法又提高了高动态角运动情况下姿态解算的效率。对旋转矢量法、四元数法和欧拉角法在数值解算中的不可交换误差进行了分析。据此,针对单通道具有高动态特性的轴对称飞行器,建立了基于准弹体系的旋转矢量法,提高了解算效率。基于某型滚转导弹运动方程的数字仿真表明了旋转矢量法在姿态解算中的有效性和广泛性。基于旋转矢量是表示角位置变化所对应的等效旋转而不是角位置本身这一基本思想,同时借鉴旋转矢量在捷联惯性导航算法中的应用,建立了将旋转矢量应用于高动态全姿态飞行器运动方程的数学框架。既克服了欧拉角法不适于全姿态解算的缺点,同时,相比于四元数法又提高了高动态角运动情况下姿态解算的效率。对旋转矢量法、四元数法和欧拉角法在数值解算中的不可交换误差进行了分析。据此,针对单通道具有高动态特性的轴对称飞行器,建立了基于准弹体系的旋转矢量法,提高了解算效率。基于某型滚转导弹运动方程的数字仿真表明了旋转矢量法在姿态解算中的有效性和广泛性。     

脉冲信号被动定位时延差估计方法研究

从三点法定位原理出发,在分析时延差估计误差与时延估计误差关联性的基础上,通过将信道修正技术引入过门限时延差估计(直接法),改善时延差估计的稳定性,得到了改进的过门限时延差估计方法(修正法).在研究分析信号时延与相移内在关系的基础上,根据误差理论,在高精度相位估计前提下,利用各相关参数估计误差对时延差估计误差的贡献大小以...     

基于Spectral-fit方法的弹载聚束SAR成像方法

弹载聚束式SAR成像可以转化为非均匀转动成像,如何消除非均匀转动的影响是关键技术之一。Spectral-fit法的目的是从原始信号的非均匀样本中得到该信号的真实频谱。文章分析了弹载聚束SAR的特点,研究了非均匀转动对成像的影响,将Spectral-fit法应用到方位向处理中,实现了非均匀转动的补偿和方位向分辨的有机结合。最后仿真结果验证了算法的有效性。     

坦克炮塔转动惯量测量方案设计

根据刚体的定轴转动定律和电机电流扭矩特性,研究了一种间接计算坦克炮塔转动惯量的方法,设计了炮塔电机的特性测定方案和炮塔角速度与电机电流的动态同步测量方案.应用该方案通过对试验室中某一炮塔的试验测定与分析,得到转动惯量相对误差为12.01%,证明该方法是可行的.该方案的特点是将不易获得的大型非均质不规则刚体转动惯量转化为系统中易于获得的电流和角速度的测量,提高了测量精度和效率.     

基于最优解析的陀螺现场免转台标校方法

作为载体姿态测量的重要惯性器件,陀螺在使用过程中由于长时间运输及存放等因素会产生误差漂移,造成对运动参数测量精度的降低,由此带来陀螺器件在使用前误差再标校的需求。根据现场无高精度转台设备支持的工作条件及中等精度陀螺指标需求,提出一种基于最优解析的陀螺现场标校方法。通过建立陀螺输出与地球自转角速率及加速度计输出间的映射关系式,将标校问题转换为最优解析问题;同时采用改进遗传算法,达到现场简易操作、不依赖转台等辅助设备、缩短标校时间、提高标校精度的目的。开展数学及半实物仿真实验,验证了所提方法的有效性,结果显示该方法能够有效地获得满足中等精度陀螺的标校结果,具有现场实用价值。     

旋转视频中特征点的迭代筛选与光流估计匹配研究

转动抖动补偿是视频稳像的难点,针对转动抖动补偿中的关键技术特征点的筛选与匹配展开研究。建立了图像的6参数仿射模型;推导得到估计有意运动参数的超定方程;采用最小二乘迭代算法来去除绝对误差和(SAD) 算法误判的特征点;采用金字塔(LK)光流算法来对旋转视频进行特征点匹配。编程实现算法;用特征窗口梯度矩阵法(KLT)提取特征后,分别用SAD算法和LK光流算法进行匹配,求解得到旋转变换阵参数误差,分析、比较并图示了误差原因;利用Kalman滤波去除无意运动;对含转动抖动的视频进行稳像补偿。在自主移动机器人平台上开展了实验。结果表明LK光流算法相比SAD算法对旋转视频的特征点匹配误差小,结合Kalman滤波可有效补偿转动抖动,将最大8.37°的转动抖动稳像到3.68°以下。