某型号卫星控制力矩陀螺隔振装置设计和试验技术研究EI北大核心CSCD

针对某型号卫星控制力矩陀螺(control moment gyroscope,CMG)在轨工作产生的微振动对星载光学遥感载荷成像产生扰动的问题,文章对CMG扰振特性及卫星基频分析,建立了CMG隔振系统模型,基于CMG扰振特征频率完成了系统错频及隔振装置参数化优化设计,并通过地面单机级及整星级微振动试验对有限元建模结果进行验证。试验结果表明,在主要扰振方向上,主要扰振频点处最佳可实现97%隔振效果,系统的固有频率在仿真与敲击实验对比中误差低于3 Hz,对其他型号卫星的微振动隔振装置优化设计具有参考价值。     

一种对在片测量系统中串扰误差进行修正的新型校准方法

现有高频段在片S参数校准方法有16-term误差模型校准方法和基于多线TRL的二次串扰修正算法,它们对测试系统之间的串扰误差进行了较好的表征。提出了一种新型校准方法,即把测试系统之间的串扰等效为一个与被测件并联的二端口网络。整个校准方法一共分为两步,第一步采用常规的SOLR校准方法得到基本8项误差模型,第二步通过测量一个串扰标准件(可以是SOLR中的开路校准件)完成对串扰误差的表征。仿真和测试结果表明,新型校准方法准确度可达到16-term误差模型的准确度,并对串扰误差具有相当的抑制效果。同时,新模型方法只需使用4个校准件,数量少于传统16-term误差模型方法,在保证准确度的前提下,提高了测试效率。     

基于微扰蒙特卡罗的薄层状组织光学参数重构技术

针对层状组织体的光学参数（吸收系数和散射系数）快速重构问题展开讨论.发展了基于漫反射测量的适合于胃、宫颈等内脏薄层状组织光学参数重构的微扰蒙特卡罗模拟.数值模拟结果显示,该方法能够有效地利用漫反射光强重构临床应用范围内的光学参数,对单层模拟体的吸收系数和散射系数的重构误差均不大于±3%,对双层模拟体的重构误差小于10%,且两参数的重构之间几乎没有互扰.使用固体模型对上述算法进行的实验显示,重构出的散射参数与真值的误差小于±10%.进行一组光学参数重构耗时不超过1 min.结果表明,该方法可快速、准确地重构光学参数,为内脏器官近红外早期癌症诊断的临床应用提供保障.     

数传天线机电耦合建模及微振动特性仿真与试验研究EI北大核心CSCD

星载数传天线是航天器低频段微振动的主要扰振源,严重影响了遥感卫星成像质量。研究了一种以步进电机为驱动源的数传天线的微振动特性。通过线性化方法简化了步进电机的动力学方程,根据固定界面模态综合法建立了在柔性边界上步进电机驱动柔性负载的动力学模型,并给出了数传天线微振动的解析表达式。通过仿真和试验验证了上述微振动模型,分析了微振动的成因和影响因素。结果表明:试验和仿真得到的微振动频域峰值处的频率一致,幅值误差不超过9.41%&并且合理选择步进电机转速可有效降低数传天线的微振动。该模型可应用于在轨微振动预测、天线控制系统设计等领域。     

自抗扰控制在航空成像稳定平台上的应用

针对航空成像稳定平台工作过程中的扰动问题,本文提出采用自抗扰控制方法,对力矩波动、传感器误差等不确定因素,进行非线性的估计与动态补偿分析。该方法根据两轴直角速率陀螺平台的系统结构,导出控制系统回路的状态方程,采用跟踪-微分器安排过渡过程,非线性地观测含总扰的扩张状态变化,对反馈误差做开关式的饱和处理。由对设计系统的仿真,基于自抗扰控制模拟了航空成像稳定平台的视轴稳定与像移补偿,并对比其与PID控制在不同幅、频扰动下的跟踪效果,探讨其对不同扰动的适应能力。最后的正弦加扰的引导结果表明,自抗扰控制的影像定位精度较高,在系统受到白噪声与低频波动的干扰时,位置误差较PID控制提高了44.57%;而随输入信号与扰动频段的升高,自抗扰控制的优势有所下降。     

光纤水听器时分复用检测电路带宽与串扰分析

在光纤水听器时分复用系统中,需要设计高增益,大带宽的信号检测电路.为了减小系统的噪声同时抑制通道问串扰,必须选择合适的电路带宽.本文分析了待检测信号带宽与脉冲形状的关系,以及电路串扰率与电路带宽,脉冲宽度、通道问延时的关系,给出了电路串扰率的解析表达式,得到了电路串扰带来的解调信号误差的表达式,分析表明电路串扰导致的解调信号误差的幅度与电路串扰率成正比,与前一通道施加的声信号的幅度的贝塞尔函数成正比,最后给出了与理论分析相符的实验结果.     

传导抗扰度测试的信号电平控制方法

通过对传导抗扰度测试的信号电平控制方法进行分析,表明功率放大器增益的不确定度会导致试验电平的误差。为了避免功率放大器增益所引起的误差影响,对信号电平的控制方法提出改进。通过监测功率放大器的输出功率,调整输出信号的大小,提高传导抗扰度测试的准确性。     

基于神经网络优化的交流自抗扰伺服系统控制

目的 为了解决传统交流永磁同步电机伺服自抗扰控制系统中外界扰动、非线性特性和本身自抗扰控制中参数较多且整定难的问题.方法 利用小波神经网络对自抗扰控制中的扩张状态观测器的误差校正系数进行在线整定,设计出基于小波神经网络优化的自抗扰控制器及相关的控制系统,以实现对整体控制系统的性能优化,并通过在Matlab/SIMULINK仿真实验与传统PID伺服控制系统和未进行优化的交流自抗扰伺服系统进行对比验证.结果 仿真结果表明,基于小波神经网络优化的交流永磁同步电机伺服自抗扰控制系统对目标位置动态响应快、稳态误差小、抗干扰能力强,稳态时转矩脉动小.结论 与常规未优化自抗扰伺服系统和传统PID伺服系统相比,基于小波神经网络优化后的自抗扰伺服系统,能有效地提高伺服系统控制性能和鲁棒性.     

基于系统动力学的供应链物流资金供求平衡

运用系统动力学原理,研究如何保障供应链系统资金供需平衡.系统动力学逻辑模型和数理方程表明,物流系统资金供求微扰时,其自组织特性可使系统物流资金达到供需平衡;当系统微扰累积成宏观波动时,系统自组织宏观进化达到物流资金供需平衡.供应链系统物流资金管理的集成绩效,IAL>1时,则供应链系统物流资金管理的微扰可消除;而IAL<1时,则供应链系统自组织功能将使物流资金供需状态出现宏观态的高阶跃迁.     

自由空间的微闪耀光栅光开关

微光学元件在现代光学中具有重要的作用,通过制作8台阶的微闪耀光栅列阵,控制周期参数,利用其在空间的闪耀输出与级连,可以实现2×2、4×4以及8×8的光开关功能,光信号交换透明,无光电-电光转换过程。对微闪耀光栅输出信号的串扰分析表明,微闪耀光栅光开关可以有效的抑制串扰问题,在全光网络通信中具有一定的应用。     

基于CFD的超声波水表抗扰流内芯设计优化

基于CFD软件对超声波水表内的流动进行流场分析,设计出一款能够降低压损、提高计量精度的水表抗扰流内芯结构。与目前普通水表内芯对比压损△P、阀门扰流工况下测量段速度标准差E_u-std及相对示值误差E并进行实验验证。实验结果表明,在水表常用流量点下,与普通内芯相比,安装抗扰流内芯的水表压损△P可降低10 kPa以上,阀门扰流工况下的最大相对示值误差E_max可降低1.7%。此外,文章还考察了抗扰流内芯导流柱长度c/D=0.3～1.25、尾端长度e/D=0～0.75对△P及E_u-std的影响,结果表明,研究范围内,当c/D=0.7、e/D=0.4时综合表现效果良好,压损为41 kPa,安装阀门后最大相对示值误差E_max为2.1%。     

微扰法配合网络分析仪测试材料的电磁参数

利用网络分析仪连接矩形谐振腔组成材料电磁参数的微扰法测试系统。并根据谐振腔微扰理论,得到小样品装载在样品托中进行电磁参数测试的复介电常数和复磁导率计算公式。对聚四氟乙烯的电磁参数进行了测试,所得结果较为精确,可重复性好,证明此测试系统测试结果稳定可靠。对本测试装置的误差进行了简要分析,指出该测试装置能够满足一般电介质材料,尤其是吸波材料电磁参数的测试需求。     

全数字闭环光纤陀螺信号检测方法研究

介绍了方波调制和数字相位斜坡补偿的方法,分析了方波调制中存在的串扰问题;为了消除串扰产生的死区和偏置误差,本文给出了基于信号相关技术的随机调制和相关解调的原理和实现方法;随机调制信号有较强的抗干扰能力,仿真试验结果表明,随机调制和相关解调方案可以有效的消除方波调制带来的偏置误差和死区.     

测微螺杆对千分尺示值误差的影响及修复

影响千分尺示值误差的主要因素有测微螺杆的螺距误差、测量面的平面度误差、两侧量面的平行度误差、螺杆的轴向窜动和径向摆动等。为了减小示值误差 ,则应减小和消除产生误差的各种因素。在千分尺的其他各项故障排除后 ,示值误差仍有超差时 ,就对测微螺杆进行修理。因此修理测微螺杆成为减小示值误差的主要修理内容。一、测微螺杆对千分尺示值误差的影响测微螺杆对示值误差的影响主要是螺距误差引起 ,而引起螺距误差的主要是因螺杆的磨损不均匀造成的。千分尺经长期使用后 ,螺杆和螺母的磨损是不相同的 ,螺母为均匀磨损 ,而螺杆的磨损却不均…     

自抗扰控制技术的原理剖析

本文针对自抗扰控制技术的发展过程及技术核心进行归纳剖析,以单输入单输出系统的自抗扰控制器为基础,对其内部跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性误差反馈控制律的结构、功能、特点以及参数整定做了详尽的介绍。同时对单输入双输出系统、双输入单输出系统、双输入双输出系统及多输入多输出系统的自抗扰控制器特点进行剖析,并探讨了未来自抗扰控制研究的方向。     

高精度航天器太阳能电池阵减扰驱动方法

为减小太阳能电池阵对日跟踪驱动过程所产生的扰动,基于电池阵及其驱动装置机电一体化模型分析了激起电池阵驱动扰动的主要因素,并从稳态力矩平衡方程出发提出了适用于电池阵闭环和开环输入补偿的减扰驱动控制方法。结果表明:步进电机谐波电磁力矩可近似为电池阵转动规律的比例控制环节,其齿槽效应是激起电池阵驱动过程扰动的主要因素之一;两种减扰驱动策略都能有效改善跟踪驱动过程中的速度和力矩稳定度,且不会降低电池阵对日跟踪指向精度,但其减扰效果会随齿槽力矩峰值误差增大而逐渐降低;综合考虑多种因素条件下开环减扰驱动方法较优,在±11%参数误差范围内该驱动方法可以将转速稳定度控制在1%以下,且力矩稳定度优于1.15%。     

线性模型误差方差阵的扰动对区间估计置信度及精度的影响

讨论了线性模型中误差方差阵的扰去 对区间估计置信度及精度的影响问题,得到了置信度的下界及置信区间平均长度之比的上界。     

大口径光电望远镜风阻力矩自抗扰补偿研究

光电望远镜口径超过5m以后,应该补偿风阻力矩干扰,以提高光电望远镜跟踪精度.本文首次将自抗扰控制器应用于光电望远镜的伺服系统中,根据自抗扰控制器可以动态补偿系统模型扰动和外部扰动,将作为负载扰动的风阻力矩归为外部扰动,利用扩张观测器对包括风阻力矩的各项扰动进行观测和补偿.该方法能有效地抑制风阻力矩对系统的影响,同时提高伺服系统速度环的响应速度,减小了稳态误差且无超调.仿真结果表明,具有自抗扰控制器的调速系统,当随机风阻力矩在±100N.m之间变化时,系统稳态误差的均值为1.8×10-5rad/s,标准差为9.87×10-4rad/s,最大值约为5.7×10-3rad/s,其抗扰性能明显优于PID调速系统.     

解耦硅微陀螺仪的结构误差分析和系统性能测试

为了研究对称解耦的硅微陀螺仪的性能,对其结构误差进行了分析,并对其系统性能进行了测试.利用全解耦硅微陀螺仪的简化运动模型,分析了由弹性梁梁宽误差导致的机械耦合误差,并推导其公式.利用有限元方法,对机械耦合误差进行了仿真.仿真结果表明,当悬臂梁的加工误差在0～0.4μm间变化时,机械耦合误差变化范围为0～62.88°/s;同时仿真结果和计算结果比较显示,机械耦合误差的仿真结果基本与理论公式的计算结果相符,证明理论分析的正确性.对机械耦合误差进行了测试,测试结果表明,全解耦硅微陀螺仪的机械耦合误差仅为31°/s,相比课题组前期的半解耦硅微陀螺仪缩小了13.9倍.系统性能实验结果表明,由于机械耦合误差的减小,全解耦硅微陀螺仪的零偏温度系数仅为57.68°/（h.℃）,相比课题组前期的半解耦硅微陀螺仪缩小了9.42倍.     

光电跟踪系统力矩波动的自抗扰控制

为解决光电跟踪伺服系统受电机力矩波动影响产生的速度波动问题,提出了一种改进的自抗扰控制策略进行力矩波动补偿。该算法主要由两部分组成:通过扩张状态观测器辨识出系统扰动,然后将该扰动前馈到系统控制量中去,构成复合校正系统;反馈通道中采用两参数的比例微分控制器,可以保证系统的稳定性和良好的动态特性。仿真分析和实验结果表明:与同等闭环控制带宽的PI控制器相比,自抗扰控制器可以提高系统对扰动力矩的抑制能力,采用自抗扰补偿时,速度误差的峰值由1.88%降低到0.65%,速度误差的均方根值由0.8%降低到0.2%。实验结果证明提出的方法能够有效降低电机力矩波动的影响,提高速度平稳性。