模糊自适应的高超飞行器控制与干扰

针对具有超大飞行马赫数、超宽飞行包络、飞行环境复杂等特点的高超声速飞行器,提出了基于模糊自适应的高超飞行器高度控制方法,分别设计了高度和速度控制器.针对所设计的控制器,分析了气动干扰力矩、测量噪声、舵机干扰、气动参数不确定性和飞行器模型参数不确定性对飞行器高度控制和速度控制效果的影响,然后又分析了综合考虑以上干扰和不确定性对飞行器高度控制和速度控制效果的影响.仿真结果表明,对各种干扰和不确定性,所设计的控制器速度和高度控制有较好的跟踪性和鲁棒性,达到了满意的效果.     

原子磁强计检测光闭环稳定系统设计

SERF态原子磁强计已实现人类历史上最高的0.16fT/Hz1/2的灵敏度。其检测方法主要是法拉第调制法。但法拉第调制法中光电流摄动或环境温度变化等干扰导致的检测光强的起伏会造成检测结果的不准确。为抑制检测光强起伏,设计了闭环原子磁强计检测光稳定系统。在法拉第调制法的基础上,增加了光路子系统和控制子系统对检测光强进行闭环稳定控制。通过对随机干扰进行闭环控制仿真与实验,验证本系统可以有效抑制各种干扰引起的光强起伏,使系统抗干扰能力提高1.2%,从而提高原子磁强计的检测精度。     

基于小波变换和共生矩阵的涡结构识别

提出一种新的涡结构识别方法。把折射率场经小波变换后的系数矩阵等效为具有一定纹理结构的图像，计算其共生矩阵及其统计量，以此进行涡结构识别。与小波分解后直接提取特征量的识别方法相比，该方法从空、频角度更加准确全面地表征湍流涡结构模式。计算机仿真结果证明了该方法的有效，为基于涡结构的光学传输精确建模奠定了基础。     

对地观测相机像移速度矢量建模

基于矢量关系运算和不同坐标系之间的转换, 推导了对地观测相机的像移速度矢量模型。该模型适用于机载和星载两种平台, 且在模型中考虑了地球扁率、姿态指向精度、姿态角速度等因素对像移的影响。对所提出的像移速度矢量计算模型进行了仿真分析。仿真结果表明, 机载成像时, 像移速度随载体飞行速度的增加而增加, 随飞行高度的增加而减少; 地球扁率因素对星载相机像移有重要影响, 在近极处引起的误差可达4.60%; 姿态参数对星载相机像移的影响大于机载相机。     

两种新型pH值的控制方法研究

根据酸碱滴定曲线本身非线性的特点,提出了三区段非线性变增益PID控制算法和积分模糊控制（IFC）算法,通过对带有时滞的pH值中和反应过程进行数字仿真研究,控制结果表明新型算法具有鲁棒性强、响应速度快和控制精度高的优点,尤其是IFC控制方法能克服pH值中和过程中的较大时滞。     

Reduced thermal sensitivity of hybrid air-core photonic band-gap fiber ring resonator

A novel hybrid air-core photonic band-gap fiber (PBF) ring resonator with twin 90° polarization-axis rotated splices is proposed and demonstrated. Frist, we measure the temperature dependent birefringence coefficient of air-core PBF and Panda fiber. Experimental results show that the relative temperature dependent birefringence coefficient of air-core PBF is 1.42×10-8/°C, which is typically ~16 times less than that of Panda fiber. Then, we extract the geometry profile of air-core PBF from scanning electron microscope (SEM) images. Numerical modal is built to distinguish the fast axis and slow axis in the fiber. By precisely setting the length difference in air-core PBF and Panda fiber between two 90° polarization-axis rotated splicing points, the hybrid air-core PBF ring resonator is constructed, and the finesse of the resonator is 8.4. Environmental birefringence variation induced by temperature change can be well compensated, and experimental results show an 18-fold reduction in thermal sensitivity, compared with resonator with twin 0° polarization-axis rotated splices.     

超高宽深比结构氮化硅波导的研究

超高宽深比结构氮化硅波导具有低损耗和高偏振消光比的优异性能,是抑制集成光学陀螺中偏振噪声的可行性方案.文章基于FEM和FDTD方法对氮化硅波导的模场分布、弯曲损耗及光纤插入损耗进行了仿真分析,通过对波导截面结构的设计优化,并采用LPCVD和RIE微纳工艺在石英基底上成功制备了宽深比高达100的单模氮化硅波导.表征及通光测试验证了工艺可行性,对一长为12 mm的氮化硅直波导测试得偏振消光比达3 dB.研究结果对超高宽深比氮化硅波导在集成光学陀螺及相关偏振器件中的应用研究具有一定意义.     

基于遗传优化的一种新型阈值分割方法

图像分割中传统阈值法采用穷尽搜索运算,其速度慢且分割效果受目标均匀性的限制,为此提出一种利用偏态指标作为适应度函数的遗传优化阈值选取方法,提高了运算速度,改善了图像分割的质量.通过该方法与最大发方差(Otsu)法的分割结果进行比较,证实了该方法的有效性.     

微小卫星星载处理器CAN接口设计与实现

针对现今两款流行的高性能ARM9芯片没有CAN资源,研制出基于AT91RM9200处理器的CAN接口.本文利用ARM芯片串行同步外设接口(SPI),选择带有标准SPI接口的CAN控制器,设计实现了CAN接口硬件电路,并完成CAN总线报文收发的软件设计与实现,最后在三种波特率下进行了测试,结果表明利用SPI接口扩展的CAN接口功耗低,工作稳定可靠,可满足微小卫星工作需求.     

基于湍流涡模型的气动光学效应影响参数分析

湍流是流体力学中公认的难题，目前仍缺乏可靠的湍流模型对复杂流场进行准确数值预测，使真实飞行器外绕流流场对所载光学系统的气动光学效应分析相当复杂和困难。在湍流球涡模型的基础上，结合湍流物理几何特性和计算流体力学结果，引入真实流场条件，建立了一个新的气动光学效应仿真模型，分析了部分光学系统参数、流场参数对气动光学效应的影响。该仿真模型能根据不同的湍流状况调整参数，并能得到气动光学效应的多种仿真输出。结果表明，该模型能直观快速地分析气动光学效应随光学系统参数和湍流部分动力学行为的变化规律，其结论能为系统设计、试验指导和后期图像校正提供理论依据。