消偏型光纤陀螺的原理及应用分析

干涉型光纤陀螺是通过光纤环的Sagnac效应来敏感外部的旋转角速度,在实际的光纤陀螺系统中,Sagnac效应十分微弱,光波偏振态的随机变化引起陀螺的输出漂移和标度因数的不稳定性,从而影响陀螺的性能,采用光学消偏方法可以减小偏振态对光纤陀螺性能的影响.运用琼斯矩阵分析Lyot光纤消偏器的原理及输入输出端口的互易性,探讨Lyot消偏器的结构参数,结合系统中光信号的特点分析了消偏器对光纤陀螺的影响,并探讨了消偏型光纤陀螺的最优结构.消偏光纤陀螺的测试采样输出数据维持在36.5～37.9,整体来看输出平稳,噪声得到了明显的抑制,从而验证了消偏光纤陀螺的原理及其结构设计的可行性.     

复用双轴光纤陀螺仪

为了降低光纤陀螺的成本,提出一种采用时分复用方法的干涉型双轴光纤陀螺仪方案.通过在单轴光纤陀螺结构中增加2个耦合器和1个光纤环,得到复用双轴光纤陀螺的结构.由于不同长度光纤环的渡越时间不同,在合理设计2个光纤环长度比的条件下可应用时延差分调制方法,可以从调制周期中不同阶段的干涉强度信号中分别得到2个轴的角速率信息.基于上述方案制作了实验样机,对系统的功能和静态性能进行验证测试,结果表明:该方案样机角度随机游走优于0.05°/h1/2,零偏稳定性优于0.85°/h.此双轴系统将每轴角速率的成本约降低了原来的50%.     

高精度数字闭环光纤陀螺的调制增益控制

高精度光纤陀螺广泛采用数字闭环处理的方案,因此闭环增益控制的误差将会影响到陀螺性能.从光纤陀螺的信号处理原理出发,分析了光纤陀螺的关键器件Y波导的半波电压波动对陀螺精度的影响,并针对此提出了光纤陀螺调制增益控制的原理.根据该原理,设计了基于四态调制的双闭环数字信号处理方案,用来对调制增益漂移进行实时跟踪和补偿.实验结果表明,该方案提高了陀螺的零偏稳定性以及标度因数线性度,改善了陀螺性能.     

光纤陀螺随机游走优化技术

针对高精度应用中光纤陀螺输出随机游走限制系统性能的问题, 通过选择合适的偏置相位,对光纤陀螺随机游走进行了优化.选取一组偏置相位序列,采集该组偏置相位序列下光纤陀螺系统的探测器输出,根据电子加性噪声、散粒噪声和光源相对强度噪声等影响光纤陀螺输出随机游走的主要噪声源的噪声特性,通过拟合方法实现3种噪声源的分离,结合理论推导得到最佳偏置相位和最佳噪声抑制比,从而使系统输出的随机游走系数最小.对光纤陀螺系统在最佳偏置相位和常规偏置相位处分别进行静态测试,测试结果表明：采用最佳偏置相位可将光纤陀螺的随机游走系数降低约50%,符合理论分析和计算结果.提出的光纤陀螺最佳偏置相位的拟合测试方法能获得与系统匹配的最佳偏置相位,满足工程实践的需要.     

光纤陀螺应用于轨迹测量的实验研究

对干涉型光纤陀螺仪应用于工程测量、特别是轨迹测量方面进行了研究，并给出了实验数据和效果，还对影响测量的各种误差来源及解决办法进行了分析，导出了陀螺仪测量精度和陀螺牵引速度之间的关系，为光纤陀螺在工程测量中的实际应用提供了指导。     

基于灵敏度解析的微机械陀螺结构优化方法

以一种音叉振动式微机械陀螺为研究对象,对其复杂多自由度模型的24个设计参数进行灵敏度解析,分别计算其对系统驱动模态和检测模态固有频率的动态灵敏度,筛选并确定出5个对最终输出性能影响最为关键的尺寸参数;以这5个参数为设计变量,并以系统输出特性作为优化目标对微陀螺结构进行了优化.灵敏度解析方法的应用有效解决了微陀螺结构优化过程中所存在的计算量大、解析时间长等实际问题,对相关MEMS器件的结构优化设计研究具有一定的参考价值.     

光纤陀螺捷联惯导系统专利分析研究

光纤陀螺捷联惯导系统不仅在国防和军事领域有强大的应用需求,在高铁等民用领域也有良好的市场前景。本文围绕光纤陀螺捷联惯导系统的相关技术开展专利检索和分析研究,包括技术分布分析、申请趋势分析、申请区域分析和申请人分析,并针对光纤陀螺仪和惯组的系统设计技术进行专利技术发展路线分析和技术功效分析,旨在厘清该技术领域的技术发展脉络、创新集中区域和技术空白点等信息,为光纤陀螺捷联惯导系统相关科研攻关和技术发展决策提供支撑。     

光纤陀螺的光路偏振噪声的理论分析

采用相干矩阵和琼琪矩阵建立了光纤陀螺光路传输系统的数学模型,在此基础上,进行了光路偏振噪声的理论分析。分析表明非偏振光输入可以抑制陀螺偏振噪声,同时得出了线偏振光输入时抑制偏振噪声的措施。     

集成光学相位调制器相位漂移补偿方法研究

铌酸锂集成光学相位调制器是数字闭环光纤陀螺的核心器件.其半波电压随温度的变化和调制解调电路反馈通道增益的变化直接影响相位调制器调制特性,产生相位漂移,从而影响了标度因数的稳定性.为了补偿相位调制器的相位漂移,提高标度因数的稳定性,提出引入了第2反馈回路的四状态偏置调制方法,给出了偏置调制方程,并分析了偏置相位的选择对系统信噪比的影响.对采用四状态调制的光纤陀螺进行测试,所得标度因数稳定性比单闭环方波调制方案提高了近一倍.结果证明,该方法对光纤陀螺标度因数稳定性的提高是有效的,具有重要意义.     

神经网络在光纤陀螺温度补偿中的应用

为了消除光纤陀螺的温度效应并提高陀螺的精度,将神经网络应用于光纤陀螺温度漂移模型的辨识和温度补偿中.采用神经网络算法中的误差反向传播算法,在采集的光纤陀螺漂移数据样本的基础上对其进行了非线性辨识,通过对所采集数据的学习训练出了有效的温度补偿网络,并用实验测试数据验证了该方法的有效性.数据分析表明,神经网络温度补偿方法可以明显改善陀螺的零偏稳定性能.     

光学系统像面强度的偏振分析

引入偏振像差矩阵的概念,描述光学系统的偏振像差,建立了光学系统的偏振像差矩阵和复振幅响应矩阵之间的关系,并推导出光学系统像面强度的分布函数和入射光的偏振度以及光学系统的平均线偏振灵敏度的成积成正比。最后,以航天光学遥感器中常用的卡氏望远镜以及扫描系统为例,计算并分析了入射光的偏振度和光学系统的平均线偏灵敏度对像面中心点强度的影响。     

分数延迟混合滤波器组的范数最小化设计方法

根据分数延迟混合滤波器组的系统范数评价指标,提出通过最小化系统混合范数设计有限长脉冲响应数字综合滤波器的优化方法．该混合范数性能测度是基于误差信号的能量和峰值．提出的方法先将分数延迟混合滤波器组误差系统转化为一个等价的有限维多输入多输出线性时不变数字系统,然后给出数字系统在混合范数性能指标下基于线性矩阵不等式描述的凸优化问题．仿真实验表明,新方法设计的分数延迟混合滤波器组重构信号误差小于传统算法设计系统的重构信号误差．     

Practical calibration method for instantaneous polarization radar systems utilizing a metal sphere

A practical calibration method is proposed for instantaneous polarization radar systems.The method only needs one measurement by using a metal sphere.The distortions of system and the actual polarization scattering matrix（PSM）of target can be obtained.First,an instantaneous polarization radar system is presented.The system can obtain PSM by a single pulse echo.The dual-polarization antenna can transmit and receive two orthogonal polarization waves.The multilayer micro-strip patch antenna is adopted for this kind of radar system.Second,based on the multi-port network theory,the operation and system errors of instantaneous polarization radar system are analyzed.By making assumption on the cross-talk factors of antenna,distortion matrices of R and Tare derived.Finally,the calibration method based on instantaneous polarization measurement is introduced.Simulation results show the performance of this calibration method.The values of calibrated PSM are in agreement with the actual ones after calibration.     

适用于机器换刀的一体式刀座结构的承载性能

为了提高一体式刀座系统的承载性能,采用数值模拟与试验研究相结合的方法,对一体式刀座系统受载状态进行分析. 结合滚刀的自动拆装过程,研究一体式刀座系统各结构参数间的联动关系及不同结构参数对其承载性能的影响. 基于正交试验权矩阵分析法,对显著影响一体式刀座系统承载性能的结构参数进行优化. 结果表明,正交试验各因素对一体式刀座系统承载性能的影响程度从大到小依次为：转动块颈部圆角半径、转动块宽度、刀轴与转动块转轴竖直距离. 得到一体式刀座系统综合性能最优方案为：转动块宽度107.5 mm,转动块颈部圆角半径60.0 mm,刀轴与转动块转轴竖直距离97.5 mm. 优化方案较原始方案整体最大变形降低了11.31%,端盖最大应力降低了34.07%,转动块最大应力降低了41.01%.     

LMI Approach to Robust H∞/H2 Controller Design with Regional Poles Constraint of a Pump-Motor System

The time domain guideposts requirements of a pump-motor system is transferred into a series of constraints which express the robust performance upper bound and regional poles limits of the closed loop system. Then the servo system control problem is transferred into the problem of robust performance optimizing under regional poles constrains described by linear matrix inequality (LMI). These LMIs are easy to solve through the Matlab LMI-toolbox. Simulations indicate that the controller has excellent dynamic, static and disturbance rejection performance, and the control system is robust and has perfect H2 performance to the bounded external torque disturbance.     

Method for detecting optimal distribution of RFID multiple tags based on Fisher matrix

Dynamic performance parameters of multiple tags in the RFID system includes reading efficiency, reading distance and so on. The improvement of existing algorithms for the reading performance of multiple tags is limited in the RFID system, so the geometric distribution of tags is arranged reasonably to improve the performance in this paper. In the Fisher matrix of evaluation, we calculate the extremum of the azimuth matrix and obtain the optimal geometric distribution of tags. Then the geometric distribution of multiple tags and the reading performance of the RFID system are evaluated in numerical simulation. Taking the reading distance as the dynamic performance parameter, we design the tray-level RFID application system and test the optimal geometric distribution of multiple tags in simulative dynamic environment. The results show that the optimal geometric distribution of tags, which is obtained by calculating the Fisher matrix, could improve the dynamic performance and reduce the reading error of multiple tags in the RFID system effectively.     

线性不确定时滞系统的鲁棒耗散滤波器

研究一类线性不确定时滞系统的鲁棒耗散滤波器设计问题.所给系统中的不确定项参数是时变未知且范数有界.目的是设计无记忆线性滤波器使得对所有的不确定性增广系统是时滞独立稳定的,并且满足所提的耗散性能指标.基于时滞系统Lyapunov稳定性方法,给出时滞独立的鲁棒耗散滤波器的存在条件,将所提鲁棒耗散滤波器的设计问题转换为求解线性矩阵不等式的求解问题.     

经济性预测控制的切换控制策略优化算法设计

针对经济性预测控制优化问题,设计了切换控制策略的优化算法。首先,离线计算具有耗散性的Hessian矩阵指标;其次,在线优化阶段,根据系统状态所处的不同可行域,分别在经济指标优化和Hessian矩阵对应的动态指标优化之间进行切换,从而驱动系统状态收敛到稳态工作点,取得了较优的经济性能;最后,仿真结果验证了方法的有效性。     

汽轮机热力性能试验通用分析软件的研究

介绍了汽轮机组热力性能试验通用分析软件的组成，给出了汽轮机加热器的通用计算模型．采用了矩阵热平衡方程对汽轮机通用热力系统进行计算，该矩阵方程能够对包括辅助汽水系统、给水泵焓升以及外热量等情况的各种热力系统进行通用描述．确定了湿蒸汽参数的计算方法，分析了热耗率的不同概念及使用状况，认为制造厂通常使用的热耗率定义并不能充分说明机组的热力性能．根据ASMEPTC6汽轮机性能试验规程，对汽轮机组热力计算的数据进行分析处理，并以125MW机组的数据进行了软件验算．软件有较好的通用性和工程实用价值．     

光交换矩阵测试系统的设计

为了实现对光开关矩阵交换性能的测试,提出了一种以单片机为下位机,PC机为上位机的测试系统,详细介绍了该测试系统的组成,设计了上位机与下位机的应用层通信协议,并使用V isual C＋＋6.0编写了光交换矩阵上位机测试软件.