弹性力矩对光电平台稳定精度影响的定量研究北大核心CSCD

稳定精度是衡量光电平台性能的重要指标,干扰力矩是影响稳定精度的最主要因素,而线缆弹性力矩是扰动力矩的重要组成,因此减小线缆弹性力矩对提高光电平台的稳定精度具有重要意义。建立了光电稳定平台和线缆弹性力矩的数学模型,定量分析了弹性力矩对稳定精度的影响,并在该基础上提出了一种减小线缆弹性力矩的方法,通过将该方法应用于实际产品,证明了该方法可以使弹性力矩降低0.180 N·m,光轴角度变化减小了16.3%。     

高精度光电跟踪系统中伺服稳定控制算法研究

针对光电跟踪稳定平台系统中载机振动、系统参数摄动、摩擦力矩及外部扰动等因素直接影响光电跟踪系统稳定精度的问题,从伺服控制器控制角度出发抑制跟踪系统中的偏差,提高稳定精度,保证其在复杂环境下仍具有强鲁棒性。通过建立光电跟踪稳定平台系统的数学模型,分析干扰力矩、陀螺噪声及系统参数的变化对光电稳定平台的影响,设计了基于新型非线性扩张观测器（novel nonlinear extended state observer,NNESO）和滑模变结构控制（sliding mode varianle structure control,SMVSC）的复合控制策略。理论推导和仿真实验结果表明:此种复合控制策略具备对干扰力矩、外界扰动和系统结构参数摄动的完全适应性和强鲁棒性,对比无新型非线性扩张观测器的控制系统,证明其拥有更高的稳定精度和更快的动态响应,在补偿非线性方面具有良好的效果,可增强光电跟踪稳定平台的抗扰动能力。     

基于有限包络圆的光电平台传感器布局设计

为保证光电平台视轴稳定精度,在装配阶段需要通过配平来最小化其静不平衡力矩。为降低某两轴四框架形式机载光电平台的静不平衡力矩,建立了一种多传感器布局优化设计方法。以各传感器的布局位置为变量,基于有限包络圆方法实现各传感器间的不干涉约束,快速得到具有较小静不平衡力矩的传感器布局方案。该方法成功将某光电平台关于内方位、内俯仰运动轴系的静不平衡力矩分别降低了45%和68%,有效降低了配平质量,提高了光电平台性能。     

双轴旋转靶标式光电测试系统设计

根据光电跟踪测量设备在制造和修理过程中的内场测试需求,从双轴转台设计、直流力矩电动机选型、控制系统设计、靶标设计和应用软件设计等五个方面研究了双轴旋转靶标式光电测试系统设计问题。提出了基于该系统的光电跟踪测量设备的电视和红外两个通道的方位和俯仰跟踪精度、跟踪速度、跟踪加速度等功能和性能的内场测试方法。该系统具有可靠性高、测试环境可控、重复性好、效费比高等特点。     

基于滑模变结构控制及预测跟踪的光电吊舱控制方法北大核心CSCD

光电吊舱在稳像和目标跟踪过程中存在摩擦力矩、不平衡力矩等干扰力矩,从而影响速度环响应精度;另一方面,吊舱视频跟踪器图像传输和处理造成的延迟也会造成跟踪滞后,因此必须进行延时补偿。提出基于预测跟踪的滑模变结构控制方法,采用微分预测跟踪器实现对视频跟踪器的延迟补偿,采用预测跟踪器估计出的目标运动角速率构成自适应补偿参数,以调整滑模变结构控制量,改进的滑模控制算法在补偿干扰力矩的同时抑制了抖振现象。仿真及实验结果表明:改进的控制方法能够有效补偿干扰力矩和跟踪器延迟造成的误差,相对于传统PID控制,其跟踪误差减小为原来的1/3,并且该算法已经在相关系统上得到应用。     

基于自适应算法的光电跟踪转台摩擦补偿方法研究

为了解决低速状态下跟踪转台在摩擦力矩作用下出现低速爬行现象,以某光电跟踪转台为研究对象,根据Lyapunov稳定性理论和自适应控制理论,提出了自适应摩擦补偿方法。通过在经典伺服控制回路中增加摩擦补偿器,以达到抑制低速爬行现象,提高设备低速平稳性能。对比补偿前后转台的输出速度仿真曲线,表明该方法能够有效地抑制低速爬行现象的产生,提高转台的稳定跟踪性能,适合于工程应用。     

基于伪微分和加速度反馈的航空光电稳定平台控制方法

为了提高航空光电稳定平台的扰动隔离度,在传统平台的电流反馈、速度反馈、位置反馈的基础上增加了高增益加速度反馈,并利用伪微分反馈的控制技术设计出新的控制器来代替传统的速度反馈的PI控制器。实验结果表明,在模拟转台以1°、0~2.5 Hz的正弦干扰下,相对于传统的航空光电稳定平台,基于伪微分和加速度反馈控制的光电稳定平台的阶跃响应超调量减小了约7.8%,扰动隔离度提高了约8.7 d B;相对于基于PI控制器和加速度反馈控制的航空光电稳定平台,基于伪微分和加速度反馈控制的光电稳定平台的阶跃响应超调量减小了约2.6%,且平台的过渡过程加快。该控制系统能够有效地抑制扰动力矩的影响,具有较好的通用性和实用性。     

激光雷达干扰效果评估方法研究

研究了光电干扰对测距和跟踪测量激光雷达干扰效果的评估方法.在深入分析激光雷达光电干扰机理的基础上,提出了相应的干扰效果评估准则.对激光测距机的距离欺骗干扰效果采用测距误差-干扰成功率准则或准测率准则定量评估,对测距机的激光盲干扰效果依据盲激光对测距准确度、测距功能的影响程度进行评估.对于跟踪测量激光雷达,根据实施干扰后其跟踪误差是否超出正常跟踪准确度的三倍判定一次干扰是否有效,再依据多次试验的干扰成功率的大小评估干扰效果.     

并联型光电设备稳定平台稳定解算研究

并联型光电设备稳定平台是针对光电跟踪系统需要而设计的一种新型并联机构,具有两个相互独立的转动自由度。以并联稳定平台为研究对象,介绍了动载体下并联稳定平台的工作原理,进行了并联稳定平台的运动学分析。采用齐次坐标变换方法,推导了从大地坐标系到平台定坐标系的转移矩阵,建立了并联稳定平台的稳定解算模型,进行了并联稳定平台的数值仿真研究。结果表明：随着旋转角增大,并联稳定平台的姿态角偏差和方位角偏差越来越大;在实际控制系统中若不考虑旋转角作用,这将严重影响并联型光电设备稳定平台的稳定精度。该研究为并联型稳定平台控制系统设计提供了一定的理论依据。     

舰载光电经纬仪预测跟踪技术研究

研究了舰载光电跟踪设备的稳定跟踪技术,提出了一种基于机动平台预测跟踪方案.利用坐标转换将前几帧合成角数据转换到大地坐标系,并利用合成角轨迹预测当前帧合成角数据,然后将预测结果转换到甲板坐标系,实现了机动平台的稳定跟踪;给出了该预测结果与在甲板坐标系直接预测结果的比对,证明该预测技术更为精确,有利于实现机动平台的稳定跟踪.     

位相型全息记录介质折射率调制幅度及浮雕幅度的自动测量

提出一种自动测量位相型记录介质折射率调制幅度和浮雕深度的方法，它将刀口解调技术与计算机自动采集，处理数据的特点结合在一起，可实现快速自动测量，并具有较高的测量精度。     

机载稳瞄控制系统模型及仿真分析

瞄准线高精度稳定是机载光电稳瞄系统的主要指标和关键技术。根据四框架稳瞄系统的工作原理，以手动跟踪模式为主要研究对象，建立了稳瞄伺服控制系统模型。考虑到直升机扰动特点，对线扰动、角速率扰动、摩擦力矩、弹性力矩等各种扰动因素也建立相应的数学模型，同时在各种扰动因素作用下利用Matlab对机载高精度稳瞄系统的手动跟踪控制模式进行了仿真设计分析和理论研究，设计出适合的控制器。此模型在实际系统中获得验证，对稳瞄伺服控制系统的设计具有参考意义。     

振动位移幅值的自动测量方法

本文对振动台位移幅值的自动测量方法进行了研究 ,利用迈克尔逊干涉仪原理实现了对微小振动位移的干涉测量。     

用激光干涉法测量长度的智能化处理技术研究

介绍利用激光干涉与数字图像处理技术以及应用FFT分析干涉涤纹方法，分析并解决测量端面长度标准中条纹图的处理技术。应用这种方法不但提高了测试过程的自动化程度，而且大大地提高了测量精度。文中给出了最典型的端面长度标准量块的干涉条纹小数部分的实测结果。     

微粒场全息图全场的层析处理

本文论述了在微粒场全息图象处理中,利用三维移动平台实现了微粒全场测量,讨论了一种从软件角度解决三维平台移动引起误差的方法,并对微粒场全场做了层析处理,实现了全场处理的自动化.     

超导磁悬浮支承系统干扰力矩及漂移误差分析

在超导磁悬浮支承系统中, 如果被悬浮的超导球形转子是一个理想的球体, 并且是表现出完全的迈斯纳态, 那么由于球体的对称性, 就不会产生干扰力矩. 但实际的情况并非如此, 一般情况下, 超导球形转子总是存在加工制造误差, 且在高速旋转时总是存在离心变形, 因此转子的表面并不是理想的球面, 当超导转子悬浮在磁场中时, 沿转子表面法线方向的磁悬浮力, 不是完全通过转子质心, 将会产生磁支承干扰力矩, 从而引起转子的漂移误差. 本文从超导转子磁支承干扰力矩的物理机理出发, 对干扰力矩及其引起的漂移误差进行了分析, 包括转子非球形产生的一次干扰力矩、转子非球形与失中度和装配误差产生的二次干扰力矩, 并推导出了磁支承干扰力矩引起的漂移率计算公式, 代入转子参数计算出各种干扰力矩引起的漂移率大小, 为转子漂移测试和系统误差补偿提供了参考, 对于转子的结构优化设计具有指导意义.     

Chiral self-propulsion of growing bacterial macrofibers on a solid surface

Supercoiling motions that accompany the growth of bacterial macrofibers (multicellular filamentous structures formed in B. subtilis by cell division without separation) are responsible for rolling, pivoting, and walking of fibers on a surface. Fibers possess a fulcrum about which they pivot and step in a chiral manner; forces and torques associated with cell growth, when blocked by friction, result in self-propulsion. The elastic engine that drives macrofiber motions generates torques estimated as microdyn cm and femtowatts of power; optical trapping studies yield a first direct measurement of the Young's modulus of the bacterial cell wall, the engine's "working fluid," of ca. 0.05 GPa.     

TP801单板计算机在热释光和发光温度特性研究中的应用

在热释光(TL)和发光温度特性研究中引入TP80l单板计算机,使其完成对加热系统的温度的实时控制和物理参数的自动测量等工作.该系统除可作一般的恒稳控制以研究样品的发光性能对温度的依赖关系,也可在0℃~160℃范围内给出不同的升温速率以研究不同升温速率下样品的陷阱深度及分布情况.与此同时,计算机将完成测量光强、计算陷阱能级深度和打印热释光曲线的功能.本文对系统的硬件及软件设计作了较详细的介绍.     

自扩散系数的自动测量

本文介绍了在JEOL FX-90Q型FT-NMR谱仪上自动测量和计算自扩散系数的方法。它能以简单的操作步骤同时提供多组分体系中各个组分的自扩散系数。     

3-D surface profilometry using simultaneous phase-shifting interferometry

Urgent needs for high-speed, non-contact and on-line measurement with high accuracy and repeatability are of great interest for automatic optical inspection (AOI) industries. Therefore, optical phase-shifting interferometry for precision 3-D surface profilometry has become an important metrological method due to its non-contact and high measurement accuracy. Traditional phase-shifting interferometry is very sensitive to vibrations because image acquisition in various phase-shifting sequences could easily introduce measurement errors from environmental influences, such as air disturbance and system structure vibrations. In this paper, we introduce a new simultaneous phase-shifting interferometer for 3-D surface profilometry which employs a single glass plate to generate simultaneous phase-shifted interferograms. Phase reconstruction is performed by using a developed phase-shifting algorithm which uses a three-step phase-shifting method with phase differences of 90°, 180°, and 270° for three interferograms. To verify measurement accuracy and repeatability, the system was employed to measure surface profiles of surface of a flat mirror and set of Mitutoyo gauge blocks. The experiment result shows that the method is proven to be capable of performing one-shot interferometric measurement and minimizing influences from environmental disturbances with measurement repeatability down to 10 nm or less.