半球谐振陀螺全角模式检测算法误差分析及优化研究

针对全角模式下半球谐振陀螺闭环检测回路中控制系统固有延迟与信号检测端增益失配导致的角度估计误差，提出了控制量运算与角度解算的优化方法。传统检测算法基于lynch平均法建立控制量与谐振子进动参数的关系，通过检测算法输出的控制量进行振型控制与方位角的解算，在此基础上，直接提取检测信号中的余弦分量进行方位角解算并忽略振幅控制量中的正交分量，缩减了控制量计算过程并抑制了检测端增益失配导致的角度输出误差。仿真结果表明：与传统算法相比，优化后的检测算法在振幅控制上有更优良的控制精度，角度输出误差显著降低。     

光栅莫尔信号正交误差实时补偿研究

针对光栅读数头输出信号存在正交误差的问题,提出基于坐标旋转数字式计算机算法(CORDIC)的正交误差实时补偿方法。针对CORDIC算法在正余弦信号角度解算时存在误差较大区间以及在正余弦信号峰值区间角度解算灵敏度低的问题,引入向量模式双迭代方法抑制CORDIC算法因迭代收敛过快而带来的角度解算误差,并结合局部查表法消除信号峰值区间的角度解算误差。正交误差补偿过程包括相位解算、相位补偿和信号重构3个环节。以解算出的角度值为对象进行整周期误差角度的实时补偿,采用CORDIC算法旋转模式根据补偿后的角度值重构余弦信号,实现对莫尔信号正交误差的实时补偿。以FPGA为平台实现该补偿方法并验证其相位差检测和补偿效果,实验表明信号在正交误差[1°,10°]时,相位检测误差在±0.04°以内;信号在不同频率不同相位差时,补偿后其相位最大误差在±1°以内,平均误差在±0.1°以内,均方差在0.5°以内,证明该方法可有效实现对莫尔信号正交误差的实时补偿。     

旋转变压器在伺服稳定系统中的应用

文章以某伺服系统为背景,对旋变的工作原理、信号变换及角度解算做了深入的探讨。提出了反正切的核心算法,给出了解算的具体步骤,并通过软件实现了轴角的解算,然后将得到的转子角位置信号和速度信号反馈到伺服控制器中,以构成闭环控制来提高控制的精度。结果表明该方法解算精度高,具有很强的通用性,系统运行稳定,完全满足伺服系统对轴角测量的技术要求。     

基于四元数法的捷联式惯性导航系统姿态解算研究

为实现捷联式惯性导航系统的精确导航,载体的姿态解算算法是核心技术之一。首先分析了欧拉法、方向余弦法、四元数法求解姿态矩阵的优缺点,根据四元数法与方向余弦法两种解算方法分别进行计算,两种方法的计算结果之差与理论真值比较以得到解算的相对误差,从而验证了四元数法的正确性和有效性,最后提出提高采样频率和采用高阶计算算法能进一步减小姿态解算误差。数字化仿真与转台试验结果表明,根据本文所述算法进行载体姿态解算的误差很小,具有良好的实时性,为捷联式惯性导航技术的工程实践提供了依据。     

Burg算法与自相关在科氏流量计中的应用

为提高谱分辨率,将Burg算法引入科氏流量计频率解算,无需对窗口之外数据假设。Burg算法谱分辨率受信号初相以及信号噪声影响,对Burg算法进行分析和改进,并引入自相关算法,解决初相以及噪声的影响。建立了科氏流量计的信号模型,用Matlab对本算法进行仿真验证,算法的解算精度优于一般流量计的要求,算法可以用于科氏流量计频率解算。     

基于四元数法的捷联式惯性导航系统的姿态解算

载体的姿态解算算法是实现捷联式惯性导航系统精确导航的核心技术之一。分析了欧拉法、方向余弦法、四元数法求解姿态矩阵的优缺点,采用四元数法与方向余弦法两种解算方法分别计算载体姿态,两种方法的计算结果之差与理论真值比较以得到解算的相对误差,从而验证了四元数法的正确性和有效性。最后,指出提高采样频率和采用高阶计算算法能进一步减小姿态解算误差。数字化仿真与转台试验结果表明,本文提出的载体姿态解算法的理论数值相对误差为10^-10％,测试实验相对误差为10^3％,计算时间为36μs,具有良好的实时性。     

气动肌肉关节的刚度分析及变刚度运动控制

根据人腿髋关节、膝关节骨骼结构及拮抗肌肉运动发力特点,设计一种拮抗气动肌肉驱动的仿生单腿机器人;由三元素模型求单根肌肉及关节摆动下被动刚度特性,分析关节角度/刚度关系;为实现仿生腿膝关节刚度可控的角度控制,建立仿生关节关于角度/刚度的基本气压解算模型;基于计算力矩控制对非线性对象具有高度补偿线性化性,提出含力矩项补偿的改进气压解算模型。搭建仿真及样机实验平台,结果表明,含两种气压解算模型的双闭环控制算法均能较好跟随膝关节角度/刚度,含带力矩项补偿模型的双闭环控制算法对膝关节的角度/刚度控制精度优于含基本模型的双闭环控制算法。该算法适用拮抗气动肌肉关节的类人运动,可满足人机协作时可靠性、柔顺性、仿生性等要求。     

基于MPU6050的四轴硬件姿态解算研究

针对四轴飞行器姿态信息的实时准确获取问题,对四轴飞行器的姿态解算方面进行了研究。在分析姿态表示的四元数法和欧拉角法基础上,以成熟的Mahony互补滤波算法为例比较了软件姿态解算和基于MPU6050数字运动处理器(DMP)的硬件姿态解算的实现流程,并对两种解算方法的解算时间和对姿态变化的跟踪性能进行了实验测试。研究结果表明:硬件姿态解算能实时准确地获取小型四轴飞行器的各项姿态信息,可以满足小型四轴飞行器的姿态控制要求。     

同时配集货定位—路线问题的变邻域分散搜索算法

针对同时配集货的定位—路线问题,建立了三维指数混合整数规划模型,并设计了变邻域分散搜索求解算法,即在基本分散搜索算法的基础上保留参考集更新和组合策略的全局搜索能力。针对组合后的解可能是不可行解的问题,利用插入法将其改进为可行解,再运用变邻域搜索进行局部开发以提高可行解质量。为保证算法的多样性以进一步扩大搜索空间,初始种群采用两阶段混合多随机法构造。通过采用Lingo求解简单算例验证了模型的正确性,采用设计的变邻域分散搜索算法仿真已有算例并与其他算法比较,证明了该算法的有效性。     

微半球谐振陀螺角速度解算优化与噪声抑制方法研究北大核心CSCD

由于微半球谐振陀螺在常规角度解算方法下角度信号会发生突变,导致角速度信号存在周跳现象,针对这一现象,采用一种基于偏导法的角速度解算方法消除跳点,并通过仿真和实验进行了验证。由于硬件噪声以及差分输出等因素,陀螺输出角速度信号噪声较大,针对这一问题,利用自抗扰控制算法抑制噪声,从理论上分析了降噪算法的可行性,并通过仿真和实验进行了验证。设计相应的测控电路进行性能测试,实验结果显示,使用偏导法进行角速度解算消除了原始信号中的跳点现象,使用自抗扰控制算法明显降低了角速度信号的噪声,改进后的零偏稳定性提高了25.63%,角度随机游走降低了83.89%。     

跟踪供电车行驶稳定性分析

针对跟踪供电车行驶稳定性计算需要考虑多种复杂影响因素,通过分析跟踪供电车的运动过程,提出考虑滑轮组摩擦、配重运动和钢丝绳运动影响的行驶稳定性计算方法,得到行驶临界加速度计算公式。算例分析表明,计算结果与动力学仿真软件ADAMS计算结果吻合得较好,证明该计算方法是合理的。分析了供电距离、滑轮摩擦系数和配重质量对临界加速度的影响。     

分形维数计算的流水线优化方法研究

分形维数计算具有计算复杂度高、计算时间长等特点,严重影响计算的实时性。针对此问题,在充分分析分形维数计算内在特性的基础上,利用分形维数具有流水线计算的特点,提出了一种计算分形维数的流水线体系结构,可有效提高分形维数计算的实时性。由于嵌入式并行处理硬件平台资源有限,对分形维数计算实时性进行优化的同时还需要考虑资源消耗的优化。通过对不同级数流水线运行时间和资源消耗的分析,建立基于运行时间与资源消耗的优化目标函数,从而得到运行时间与资源消耗最优的流水线结构。并与已有的计算分形维数的并行算法进行对比分析,实验结果表明,本文提出的优化方法在提高计算实时性的同时有效降低了资源消耗,实现了运行时间与资源消耗的优化。     

蒸汽发生器人孔在设计工况下应力计算

简述并研究了对蒸汽发生器人孔应力的计算方法,提出了选择轴对称谐单元模型对蒸汽发生器人孔进行应力计算,轴对称谐单元模型的应力计算分析方法适合人孔的应力计算,它的计算方法简单、可操作性好且易实现材料和结构的疲劳分析和计算,其应力评定便捷且符合RC C-M规范。人孔、盖板、螺栓孔区域,法兰结构、螺栓孔区域采用等效弹性模量和等效泊松比方法进行模型简化,简化模型简化了应力计算,简化模型应力计算结果保守且满足RC C -M规范要求。轴对称谐单元模型进行人孔设计工况下的应力计算方法可推广应用于蒸汽发生器人孔在其他工况下的应力计算及其密封设计计算。     

电动滚筒采用谐波齿轮传动时的润滑计算

通过润滑分析,利用电动滚筒的散热计算与谐波齿轮传动齿面流体动压润滑计算相结合的形式,进行了温升计算、润滑油的选择、最小油膜厚度润滑计算和加油量计算,满足了散热和动压润滑的要求,解决了电动滚筒采用谐波齿轮传动作为传动装置时的润滑问题。     

法兰螺栓预紧力计算优化

介绍了法兰螺栓预紧力计算的两种方法,分别分析了两种方法的优势与缺陷,并对两种计算方法进行优化。分别采用优化前后的方法进行计算,并对计算结果进行分析,分析得到优化后的计算方法更准确。     

基于VB平台的圆管带式输送机张力的计算

张力计算在线路设计中起着非常主要的作用,为驱动装置、输送带、张紧装置等各部件的选择提供主要的理论依据。论述了圆管带式输送机张力计算的编程依据、思路,开发了基于VB平台的圆管带式输送机的张力计算程序流程图,并通过实例对手工计算和编程计算的张力值做了比较。验证了程序的可操作性和实用性。     

采用计算法和类比法的工时定额系统设计与开发

通过对工时定额的构成及计算方法的分析,结合我国中小型制造企业的特点,基于Visual Basic 6.0和Microsoft Office Access数据库平台,设计并开发了新型工时定额系统.该系统主要采用计算模块、类比模块及数据库管理模块三部分来实现工时定额的计算.其特点在于针对相似零件采用类比推算法,大大提高了工时的计算速率和准确性.该系统为产品成本核算、生产计划安排提供了数据支持.     

论正则集合运算与集合体

采用考虑边界的简单集合运算,解释了正则形体经集合运算可能出现悬边、悬面、缺边、缺面的现象,指出了正则集合运算对于三维集合运算的必要性.将经过正则集合运算生成的形体称为集合体,不仅仅是简单的命名问题,更重要的是揭示了"集合"的过程.     

深化《机械设计基础》课程改革的研究

以往《机械设计基础》课程的知识点与企业项目对接不紧密,而且该课程涉及到大量设计计算,很多高职类学生涉及到设计计算类问题提不起兴趣甚至采用“逃避”的方式进行应付处理,为切实提高学生技能,将知识应用到企业中去,对课程内容进行了重组,利用Excel开发出大量设计计算技术文件,以“轴类零件及连接件的设计计算”详述了开发过程,这既提高了设计计算效率,也提高了计算可靠性。     

双齿辊破碎机生产能力的计算与分析

以元宝山1250型双齿辊破碎机为研究对象,对破碎物料机理进行分析,创新地提出了双齿辊破碎机生产能力的简便计算方法,该计算方法的结果与实际生产能力相接近。并将该计算方法与其它生产能力计算方法进行对比和分析,结果表明,该计算方法更准确、更简便、更合理。该生产能力计算公式为双齿辊破碎机的设计及系列开发提供合理、可靠的理论依据,对双齿辊破碎机系列产品具有普遍意义。