频谱分析仪在测量过程中的优化使用

为了在测量中高效使用频谱分析仪,需要对其进行优化设置。主要阐述了如何在测量过程中根据测试目的优化设置频谱分析仪相关参数和状态,以获得高的测量精度、快的测量速度和大的动态范围从而达到优化使用频谱分析仪、提高测量效能的目的。     

大型火箭橇位置参数测量方法

针对火箭橇超长尺寸位置参数的高精度测量需求,设计了一种采用激光跟踪仪与全站仪的协同组网测量方法。该方法集成两种仪器各自优势满足测量需求。同时引入坐标控制场用来构建约束场,建立约束方程。采用加权融合的方法优化权值,采用Levenberg-Marquard寻优算法求解方程组的最优解。做了现场条件下的试验并采用与基准尺标准长度比对的方法对精度进行了分析验证。结果表明,在3 km范围内测量误差保持在3 mm,实现了高精度、高效率的对超长距离位置信息进行测量。     

工业机器人位置稳定时间不确定度的研究分析

针对工业机器人位置稳定时间的精度问题,企业和检测机构不断研究改进检测方法。通过激光跟踪仪和CompuGauge的对比实验,搭建不确定度测量模型,采用A、B类方法对测量重复性、数字分辨率、示值误差和坐标对齐进行分析并评定不确定度分量,得出激光跟踪仪和CompuGauge的扩展不确定度分别为U₁≈0.11 s和U₂≈0.19 s,最终|En|≈0.5。实验结果表明：激光跟踪仪的结果较集中、稳定,精度更高,但受坐标对齐的影响最大,而CompuGauge操作方便、省时,不依赖于机器人模型,但受示值误差的影响最大。     

基于帐篷映射的混沌自适应粒子群优化算法在同步发电机励磁控制中的应用

针对励磁控制系统中比例–积分–微分控制参数整定难的问题,提出了一种基于帐篷映射的混沌自适应权重粒子群优化算法对控制器参数进行优化,采用2级优化策略,第1级采用自适应权重粒子群优化算法执行全局搜索;第2级采用基于帐篷映射的混沌搜索对第1级的结果执行局部遍历搜索,并通过在粒子群算法中引入自适应权重及在混沌局部搜索中采用帐篷映射的方法对混沌粒子群搜索算法进行改进,解决了常规粒子群算法易陷入局部极值且在迭代后期收敛效率低的问题,在建立励磁控制系统简单模型的基础上,实现同步发电机励磁系统的参数优化控制。仿真研究表明,新方法与常规粒子群方法相比具有更好的收敛速度和精度,能有效改善励磁控制系统空载起励和孤网过渡过程的动态性能。     

激光跟踪仪测量系统在导叶检测中的运用

本文介绍了激光跟踪仪测量系统的原理、组成及软件功能,讨论了激光跟踪仪测量系统与CAD造型技术相结合对大型零部件进行精密的三维坐标测量,重点介绍了导叶的三维坐标测量及后序数据处理。     

基于人机联合优化的SWAT模型参数率定方法研究

参数率定是水文模拟的重要环节,也是分布式模型研究中的难点问题。寻求一种收敛速度快、精度较高的参数率定方法,对提高模拟精度具有重要的意义。LGCPSO算法是一种可以更加有效地搜索全局最优解的优化方法,但使用过程中无法考虑参数的物理意义,参数取值可能不符合流域实际情况。本研究以西营河为例,采用人工试错法与LGCPSO算法联合率定SWAT模型参数,模拟流域的月径流过程和日径流过程。结果表明:人机联合优化方法和SCEUA算法计算得到效率系数Ens、相关系数R2和相对误差Re的结果接近,率定结果较稳定;采用人机联合优化方法率定参数后,月径流模拟过程的Ens和R2可达到0.8以上,日径流模拟过程的Ens和R2达到0.6以上,且模拟结果能较好地反映径流的实际变化趋势。因此,这种人机联合优化的率定方法具有一定的推广价值。     

基于改进鲸鱼优化算法的光伏发电系统MPPT控制研究

在局部阴影条件下,常规的最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking)算法因含有容易陷入局部极值、跟踪精度低等弊端,使其无法及时、精确地跟踪光伏发电系统的最大功率点,因此,提出了一种基于改进型鲸鱼优化算法的光伏发电系统MPPT控制策略。首先,采用混沌映射初始化种群,增加种群的多样性。其次,通过引入非线性收敛因子使局部寻优能力和全局搜索能力达到均衡。最后,通过引入非线性时变的自适应权重使系统及时跳出局部最优解,并提高搜索的精度。经仿真验证,与粒子群优化算法、狮群优化算法、传统的鲸鱼优化算法等相比,改进的鲸鱼算法在跟踪速度、精度、稳定性等方面均有更显著的效果。     

三角法激光位移传感器的参数优化设计与分析

根据激光三角位移传感器的工作原理,分析了入射激光与光轴夹角θ,CCD与光轴夹角φ,物方截距d0,焦距f等光学参数之间的约束关系,进而由粒子群优化算法(PSO)研究约束下的激光位移传感器光学部分的测量精度问题,得出光学参数对光学部分分辨率的影响规律.结果表明:在光学透镜和工作范围确定后,θ和φ越小,测量精度越高.其中,θ和φ合适的取值范围分别为30 ～60和30 ～50,d0则由PSO计算得到.依据该优化方法以及分析,对测量范围为±3.5 mm的实验系统进行参数优化,结果提高了实验系统光学部分的分辨率,同时改善了测量的线性度.     

激光发射系统光束指向检测方法研究

为测量激光发射系统发射激光的指向误差,针对靶板法检测过程复杂和折返镜法检测危险性大、光谱波段适用范围小的缺陷,提出了一种发射激光指向的检测方法,设计了一个发射激光指向的检测装置,介绍了检测装置的结构组成及工作原理,并对发射激光的指向误差进行了实测,得指向误差为4.3",分析了检测装置的主要误差源,得该检测装置的测量误差为1.7",外场试验表明,激光发射系统光束方向检测方法简便、快捷,测量精度满足外场使用要求,可以在工程上得到推广应用。     

基于角点的双目视觉绝对定位研究

针对于双目视觉中立体匹配难,获取视差不准确,提出利用亚像素特征角点进行立体匹配,利用张氏标定法先进行单目标定,再进行双目标定,对输入图片进行校正,人工选择特征点点对进行立体匹配得到视差,利用三角测量法,通过视差与重投影矩阵,得到单个空间点的三维坐标,将其转换到跟踪仪坐标系与跟踪仪测量反射球的空间坐标进行比较,利用视觉系统测量特征点的不同位置的三维坐标继而得到空间距离,将其与跟踪仪测量反射球移动得到的距离进行比较。实验结果表明在视野为1 m×1 m×1.5 m的范围内每个特征点空间坐标定位精度在3 mm以下,距离测量精度在0.5 mm以下,相对误差最小能达到0.2%。在特征点提取准确的情况下,运算量少,效率高,能达到较高的测量精度。     

基于激光扫描的室内定位系统的设计与研究

室内定位系统在无人机、机器人、医学和VR等领域具有广泛的应用。Lighthouse空间定位技术最初是作为VR设备的跟踪定位系统而开发的，在精度、延迟性上有较大的优势，但该算法的实现常常依赖于集中式的官方跟踪软件，多基站的应用场景部署过程较复杂，且VR设备的跟踪器大、价格高。针对于此，本文提出了单基站的姿态解算算法，并设计了基于FPGA的低成本、轻量化、可扩展的定位跟踪器。定位跟踪器通过捕获来自基站的光学信号，对其进行滤波、解码、数据同步以及姿态解算，通过串口实时输出高精度定位数据，提高了定位系统的集成度以及运算效率。通过搭建实验场景，对本文设计的定位跟踪器和姿态解算算法进行验证，实验结果表明定位系统精度达毫米级，位置抖动范围小于4%。     

一种固定指向多波束天线安装测量技术研究

某固定指向多波束天线由主反射体和馈源系统组成,天线主反射体固定且主波束指向唯一,馈源系统可以沿倾斜轨道运动以匹配不同的卫星。与全动或限动式天线相比,固定指向多波束天线结构指标在追求主反射面具有高精度的表面精度的同时,要保证其主波束指向精度,并实现馈源系统的精确定位。本文提出一种综合运用静态GPS测量系统、全站仪测量系统、激光跟踪仪测量系统、数字工业摄影测量系统等多种空间测量技术的方案。在该多波束天线安装过程中采用此测量方案,主反射面表面精度优于±0.15㎜,主波束指向精度优于±0.0122°,馈源系统定位精度优于±1.5㎜,满足结构安装指标要求。通过多波束天线系统测试电性能指标满足要求,充分验证了该方案的可行性、可靠性、高效率和高精度的特点。     

面阵CCD调制传递函数测试仪器研究

电耦合器件（charge coupled device, CCD）的成像质量直接影响新一代星敏感器的综合性能,现有CCD测试仪器受初位相对准偏差影响,重复精度较低。论文推导了基于条纹对比度原理的面阵CCD调制传递函数（ modulation transfer func-tion, MTF）表达式,分析初始位置偏差与MTF重复精度间的数学关系,提出初位置平均调制传递函数的概念与数据处理方法,据此改进条纹板设计,并对CCD测试仪器光学、机械、电控系统进行仿真设计。采用两片Kodak KIA-4021面阵CCD作为试样,在感光面不同区域对MTF进行多次重复测量,测试重复精度优于0．025。实验结果表明,采用统计平均方法评价CCD成像质量,在感光面不同区域的测量结果一致性较好,重复精度优于极值算法。     

基于故障诊断与数据融合的pH值测试研究

在工业生产和污水处理过程中,pH值监控是一个重要的环节,然而pH值的测试尚存在如何提高可靠性和精确性两大难题,作者通过实践探索和理论分析,结合含油污水pH值测试的研究,提出了故障诊断和数据融合相结合的pH值测试新方法,详细讨论了基于三模冗余结构在线故障诊断的策略,并给出了三传感器数据融合的具体算法,成功地解决了pH值测试中的实际问题,在环保废水处理过程中取得了良好的效果。     

基于神经网络的星敏支架指向倾角监测方法

针对星敏支架热致变形导致其指向精度降低的问题,提出了一种基于神经网络的指向倾角监测方法。 首先,分析星敏 支架结构特征,搭建星敏支架指向倾角预测系统,采集星敏支架结构形变和倾角变化数据,并对实验数据进行预处理;其次,构 建深度神经网络模型,将星敏支架模型各测量点的应变信息作为输入变量,并使用 Adam 优化算法更新网络参数,经训练迭代 后得到指向倾角预测模型;然后针对传统深度神经网络收敛速度慢、容易产生局部最小值等局限性,使用遗传算法对深度神经 网络的超参数进行优化,以提升神经网络的训练速度;最后使用测试集数据对星敏支架指向倾角变化进行预测,分析该模型在 不同温度条件下对星敏支架指向倾角监测的准确率。 实验结果表明,优化后深度神经网络模型的指向倾角预测方法的平均误 差为 0. 20″,且倾角预测精度明显优于传统算法,证明利用深度学习方法实现星敏支架指向倾角监测具有可行性。     

自动气象站高精度温度校准系统

为了解决自动气象站的温度校准问题,对自动气象站测温精度和测温范围之间的关系进行了深入的分析和研究,设计了一种高精度测温系统。该系统以PT1000温度传感器、24位高精度AD转换器AD7799和单片机AT89S52为核心,采用直接测量、硬件校准与软件校准相结合的方法,设计了硬件电路和软件程序。实验结果表明,该系统工作稳定,可靠性高,在-50℃～+80℃的测温范围内,测温精度达到0.06℃,分辨率高于0.01℃,可用于对自动气象站进行温度校准。     

全站仪高差测量精度探讨

推导了全站仪“对边测量”高差精度公式，分析并计算了各因素对高差测量精度的影响。通 过精度比较，认为用全站仪代替水准仪进行高程测量，可达到三、四等水准测量要求，并得 出提高高差测量精度的几点结论。     

SMT模板检测系统及误差校正方法

为了实现表面贴片技术(SMT)模板的高精度自动光学检测,提出了一种检测系统及对应的误差校正方法,提高了系统的检测精度;该方法首先由激光跟踪仪测量CCD相机的位置误差,之后采用移动最小二乘法拟合误差曲面,从而可对CCD相机的任意位置进行校正误差,并与样条插值法进行对比证明了本方法的优点;而系统在检测前需对SMT模板进行定位,每次的定位误差均不同,该误差由SMT模板的Mark点得出,并根据所求得的误差值经过齐次坐标变换从而校正SMT模板的定位误差;经实验验证系统在经过误差校正后对SMT模板上通孔的测量误差在0.032 mm以内,满足SMT模板的检测要求;故该系统可快速、精确、非接触地检测SMT模板,可有效提高PCB板的质量。     

加权最小二乘状态估计量测权值计算的实用方法

分析了实际系统中直接影响加权最小二乘状态估计量测权值的因素,基于量测精度等级及满量程提出了设置量测权值的实用化方法,展示了实际系统中典型量测权值的标幺化数值,可以看出不同电压等级功率量测权值的差别以及电压幅值量测和功率量测权值之间的关系。使用文中方法计算得到的量测权值能更准确地反映量测精度,从而能够提高状态估计结果的准确性,模拟算例和实际工程应用验证了所述方法的有效性。文中还分析说明了计算两种派生量测权值的方法以及选取零注入量测权值的原则。