新型机载光电平台内部载荷相对姿态测量方法

针对新型无人机载光电平台内部载荷的安装特点及三轴万向节支撑结构,提出了一种使用高精度距离传感器进行平台内部载荷相对姿态的测量方法。首先,利用偏心旋转的基本原理建立了偏心测角的数学模型,导出了利用偏心法进行小角度测量时角度与距离变化的近线性关系;然后,结合机载光电平台内部载荷相对外框架运动的特点,通过巧妙的偏心结构设计建立载荷沿方位与俯仰方向上相对姿态测量方案;利用双偏心球面及多传感器组合有效地消除了系统径跳等误差对测量精度的影响;最后,使用高精度传感器与本文的测量方法对测量方案进行了验证。理论分析与实验结果表明,本文测量方法简单可行,测量精度优于15″,测量带宽达1.24kHz,完全满足某新型机载光电平台载荷内姿态的测量要求。具有很好的应用价值。     

航空光电成像消旋电视数字控制器

介绍了消旋电视摄像系统的工作原理,通过对系统的分析,得出了消旋系统保证像质所允许的最大旋转角速度。根据消旋速度要求,设计了消旋系统的电视数字控制器。该控制器以DSP为核心微处理器;以测速机为速度敏感元件,作为系统速度环的反馈;速率陀螺测得飞行器的扰动速率,用作速度环的前馈。系统采用了传统的超前滞后补偿方法,并加入了积分环节以减小稳态时的漂移角速度。实验结果表明,在消旋拍摄过程中,消旋速度满足设计要求,拍摄图片清晰,消旋速率精度为14.3(°)/s。理论分析和实验结果都证明了该消旋摄像系统的可行性。     

模糊控制在非线性摩擦环节中的应用

在高精度、超低速伺服系统中,由于非线性摩擦环节的存在,使系统的动态及静态性能受到很大程度的影响,主要表现为低速时出现爬行现象,稳态时有较大的静差或出现极限环振荡;由于传统的PID控制很难解决伺服系统中的非线性问题,因而不能适用于高精度、超低速伺服系统;本文通过引入模糊自适应整定PID控制,利用模糊规则在线调整比例、积分、微分环节,使系统具有一定的智能,从而非常明显的改善伺服系统的静态及动态性能.     

光电稳定平台中高阶扰动观测器的应用

由于光电稳定平台在稳定视轴时易受到摩擦、风阻、不平衡以及载体扰动等干扰力矩的影响,本文研究了利用高阶扰动观测器抑制扰动力矩的机理和方法。该扰动观测器由控制对象的逆模型和进行了高阶设计的改进型滤波器组成。提出的方法将观测量作为电流环的输入,利用电流环超高的控制带宽抑制扰动力矩。对系统的扰动抑制能力进行了仿真,结果显示高阶扰动观测器对高阶扰动模型具有很好的抑制能力:对于阶跃扰动和斜坡扰动,三阶扰动观测器的抑制率为100%;对于抛物波扰动,三阶扰动观测器的抑制率为99.9999996%。另外,观测器对于控制对象模型的摄动具有很好的鲁棒性。提出的方法可以在提高伺服系统响应速度的同时保证系统的鲁棒性,满足光电稳定平台的应用要求。     

高温钛合金TA12激光-MIG复合焊应力场有限元分析

通过采用旋转高斯曲面体热源与双椭球热源线性叠加的方法来模拟激光-MIG复合焊接的有限元模型。并基于建立的热源模型,对厚8 mm的TA12钛合金板材的激光-MIG复合焊接的温度场和应力场进行耦合分析,并对比分析模拟结果与实际焊接结果。结果表明,TA12钛合金激光-MIG复合焊焊接变形和残余应力实验结果与数值计算值吻合较好,证明了该组合热源模型的适用性。     

激光焊接ZL114A铝合金凝固裂纹研究

为了研究合金元素对ZL114A铝合金凝固裂纹的影响,采用3种不同成分的铝合金焊丝,向焊缝中添加合金元素。分析各种合金元素对焊接ZL114A薄板所产生的凝固裂纹的敏感性的影响,并进行了理论分析和实验验证。试验结果表明,焊后产生的凝固裂纹附近主要含Al,Mg以及Si这3种合金元素。Mg和Si元素的富集导致在凝固结晶时,在柱状晶边界形成了低熔点共晶Al-Si或Mg-Si,Al-Mg2Si,这些低熔共晶与ZL114A铝合金凝固裂纹产生紧密相关。这一结果对研究激光焊接ZL114A凝固裂纹冶金因素的研究是有帮助的。     

铝合金表面激光熔覆Al+Y粉末的研究

为了研究激光熔覆制备Al-Y合金涂层的可行性,采用CO2激光器熔化预置的Al+Y混合粉末的方法,利用SEM,XRD,EDS和硬度检验等方法分析了熔覆层的显微组织、物相组成、成分分布和硬度等。在2034铝合金表面得到了激光熔覆涂层,其物相主要由Al,Y5Al3,YAl3,YA1等组成,Y元素主要分布于晶界和枝晶间,熔覆层的显微硬度70HV0.2～95HV0.2与基体的100HV0.2～120HV0.2相比较低,原因在于降低了基体中Cu元素的固熔强化效果。结果表明,熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,熔覆层显微组织显著细化。     

基于人工神经网络的铝合金激光熔覆层特征与性能的预测

基于人工神经网络(ANN)技术,采用MATLAB作为开发平台,建立了激光熔覆参数与熔覆层特征及性能之间的关系模型.模型以激光功率、扫描速度、光斑直径、涂层成分配比作为输入参数,以熔覆层硬度、熔覆层宽度和高度作为输出参数.对熔覆层的特征与性能进行了预测.结果表明,该模型的平均误差较小,网络训练后检验精度较高,具有较好的预测能力.该模型能够用于预测铝合金表面激光熔覆层的特征与性能.     

铝合金激光填丝焊焊缝成分不均匀性研究

为了研究铝合金激光填丝焊接头组织及焊缝成分分布情况,分别对ZL114A铝合金及工业纯铝1A90进行了激光填丝焊接,并利用光学显微镜、扫描电镜、能谱等实验方法分析了焊接接头的组织特点,并讨论了成分分布规律.结果表明,铝合金激光填丝焊接接头成形良好,焊缝组织细小,热影响区窄,焊缝成分有明显不均匀性,在焊缝上部和底部靠近熔合区的位置熔质浓度较高,而焊缝中心位置熔质浓度低.     

一种基于虚拟立体靶标的线阵相机标定方法

针对线阵相机标定的过程中特征点容易丢失的事 实,提出了一种线阵相机标定方 法。首先,利用设计的平面靶标 与相机多次曝光巧妙地构建了虚拟立体标定靶标,通过分析与数学建模得到靶标上标定特征 点空间位置与像点的对应关系; 其次,使用最小均方估计方法对特征像点中心进行亚像素估计,并使用基于最小二乘迭代方 法对多特征点超定方程进行求解, 讨论了标定过程中相机与靶标非平行时对标定结果的影响;最后,使用提出的方法对线 阵相机标定进行实验验证。理论分析 与实验结果表明,本文的线阵相机标定方法简单灵活,标定特征点个数不拘泥于靶标的制 作,相机与靶标的位置无需严格平行,平 均标定精度达0.26pixel,具有较好的实用价值。