基于扩张状态观测器和模型预测方法的四足机器人抗干扰复合控制

为提高存在模型不确定及外界扰动的情况下对四足机器人的控制效果，提出结合扩张状态观测器、二次型优化(Quadratic Programming, QP)及模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)的复合控制算法。基于单刚体四足机器人模型，设计基于MPC的控制算法，实现对四足机器人的控制。考虑到模型及参数的不确定性，以及环境中存在的外界扰动，进一步利用变带宽非线性扩张状态观测器对机器人受到的总和扰动进行估计，并利用估计结果，设计基于QP的足端力重分配算法，实现对总和扰动的补偿。通过仿真实验验证了本文所提控制算法的有效性。仿真结果表明，在使用抗干扰复合控制方法之后，机器人在质量发生重大变化和受到外力作用下，依然可以保持良好的控制效果，与传统控制方法相比，机器人的控制精度和抗干扰能力得到了明显提升。     

利用交变磁场测量法的金属表面缺陷检测

当通有交变电流的激励线圈靠近被检测试件时,产生的交变磁场会在试件表面感应出电流.基于交变磁场测量法(ACFM)的原理,建立被测试件感应电流流向模型,并把电磁场场量分成三个分量进行分析,再用ANSYS基于有限元法的金属表面缺陷检测仿真.仿真结果表明,通过测量扰动磁场的分布,可检测金属表面缺陷.     

基于遗传算法的导弹发射系统设计参数优化

为了寻找导弹发射系统最佳的设计参数,提高发射精度,提出了一种基于虚拟样机技术和遗传算法联合仿真的多参数优化方法。首先建立了发射系统的动力学模型,根据工程实际设计了优化参数,然后利用ADAMS与MATLAB建立了导弹发射系统的联合仿真模型,最后运用遗传算法编制了优化程序并进行优化计算。优化结果表明,导弹滑离时的初始扰动得到降低,提高了发射精度,证明该联合仿真的优化分析方法是可行的。     

基于WNN-ADRC 的高炮交流伺服系统控制

为解决高炮交流伺服系统控制中外界扰动及非线性特性的问题,提出一种基于小波神经网络的改进型自 抗扰控制器(WNN-ADRC)。利用LM(levenberg-marquardt)算法优化小波神经网络,采用优化后的小波神经网络对 扩张状态观测器的误差校正增益系数进行在线整定,设计基于小波神经网络的自抗扰控制器,以实现对非线性特性 的准确估计并予以补偿,并通过仿真实验进行验证。仿真结果证明：该控制策略使系统具有较好的稳态性能,抗干 扰能力强。     

迫击炮弹丸与身管配合间隙优化设计

针对迫击炮弹丸出炮口时的尾翼颈部折断问题,考虑弹丸前定心部与膛壁的摩擦,建立了迫击炮弹丸与身管耦合系统的有限元模型,对弹丸膛内运动过程进行了仿真计算,得到弹丸起始扰动,以出炮口时刻弹丸起始扰动的位移、角位移和角速度构建优化目标函数,以弹丸与身管配合间隙为设计变量,基于Isight软件提供的多目标优化方法对弹丸起始扰动进行优化设计,得出了相对最优配合间隙值。结果表明,迫击炮弹丸与身管配合间隙对弹丸起始扰动影响显著,优化后出炮口时刻弹丸质心位移、角位移和角速度均明显减小,该结果对迫击炮弹丸与身管的匹配设计具有一定参考价值。     

某轮式自行高炮长连发射击炮口扰动结构参数动力学优化

针对减小某轮式自行高炮长连发射击时的炮口扰动问题,采用ADAMS与MATLAB联合仿真的方法,基于改进的自适应遗传算法进行结构参数动力学优化设计。基于物理样机,构建了虚拟样机,并通过连发射击动态响应数值仿真结果与实弹射击试验结果的对比验证虚拟样机。通过动力学优化设计,找出了减小炮口扰动的系统最佳参数匹配,优化前后结果证明优化效果显著。计算结果为总体设计及结构改进提供了理论依据。     

复杂海面条件下掠海飞行导弹高度控制器设计

根据雷达高度测量原理，对海面状态进行建模，实现对复杂海面掠海飞行导弹高度的实时准确测量。同时采用级联的内模控制方案，对高度控制器进行优化设计。仿真实验表明，系统在导弹参数变化和大扰动情况下，性能稳健，满足对低空掠海飞行导弹高度精确控制的要求。     

新型爬壁机器人磁吸附单元优化设计

为满足爬壁机器人负载能力和运动灵活性的要求,提出了一种新型变磁力吸附单元机构。首先介绍了机构的构型并建立了三维磁场模型,然后基于有限元方法对新型磁吸附单元的磁场进行了分析,得到了其磁感应强度分布和磁吸附力。运用ANSYS的APDL参数技术对吸附单元参数进行了优化,分析得出优化原则。通过与传统H形磁吸附机构性能参数仿真比较,表明新型结构具有永磁利用率高、最大最小吸附力比值大、自重轻而负载能力强的特点。实验验证了优化结果的准确性,为设计爬壁机器人磁吸附机构提供了依据。     

考虑驾驶仪动态特性的多飞行器编队构型控制方法

针对多枚飞行器的空间编队构型控制问题，综合考虑外部扰动和飞行器驾驶仪一阶动态特性，基于虚拟结构法设计了有限时间收敛的控制律。基于微分几何理论，对飞行器的非线性运动方程进行了精确的线性化处理，得到了解耦的双积分系统；建立了飞行器的跟踪误差矢量模型，采用滑模扰动观测器估计系统扰动，设计了一种新颖的二阶滑模控制律，可保证编队系统渐近收敛并在期望时刻形成最终构型；结合飞行场景，为满足对远距离目标的定位需求，给出了所需满足的空间构型约束条件，并得到了各飞行器在弹目视线坐标系下的期望终端位置矢量。仿真结果表明，所提控制方法可有效消除系统干扰和驾驶仪动态特性的影响，实现视线系下系统构型的高精度控制，蒙特卡洛仿真则进一步验证了控制方法的鲁棒性。     

参数自优化的有人与无人车辆编队鲁棒模型预测控制

为解决有人与无人车辆编队中,有人领航车紧急加减速和紧急转向控制输入对无人车跟踪控制的扰动问题,设计了一种参数自优化的有人与无人车辆编队鲁棒模型预测控制算法。通过采集分析历史数据确定控制器扰动的噪声极值,并经过适度放缩得到其鲁棒边界。设计抑制该扰动的局部反馈鲁棒控制器,并通过贝叶斯优化的方法实现鲁棒边界等控制器参数自优化。基于混合整数线性优化的方法预测有人领航车未来轨迹,并设计鲁棒模型预测控制器实现无人车对有人领航车的跟踪控制。仿真和实车试验结果表明：所设计的鲁棒模型预测控制器在跟踪精度方面相比于传统模型预测控制器有明显的提升;同时该控制器有效地抵抗了来自有人领航车紧急加减速和紧急转向控制输入、无人跟随车系统模型不确定性和外部环境的扰动,振荡情况明显改善,提高了系统的鲁棒性。     

基于单目/IMU/里程计融合的SLAM算法

常见的单目视觉-惯性SLAM算法,应用于以平面运动为主的轮式机器人时,由于存在额外不可观测度等原因常会导致导航定位精度下降。为解决该问题,提出一种能提高定位精度的视觉/IMU/里程计紧耦合的SLAM算法。在视觉前端部分,改进了原始图像金字塔LK光流法,将陀螺仪的旋转信息和里程计的平移信息作为先验,进行了可减少计算量的光流初值计算过程优化;引入车轮里程计信息,推导了IMU/里程计预积分;将里程计约束加入初始化过程和后端非线性优化中,实现视觉、IMU、里程计信息的充分融合利用。开源数据集测试和小车实验结果表明,新算法光流迭代次数减少约32.5%,定位误差均值相比VINS-Mono减少约40%。     

脉冲磁流体发电机的强磁场研究

针对脉冲磁流体发电机发电通道对均匀强磁场的特殊要求,提出了一种适合于在大空间内添加软铁的双磁回路聚磁结构设计方案.应用Maxwell 2D/3D软件计算了空间区域内的磁感应强度,研究了诸因素对磁感应强度和磁场均匀度的影响.结果表明:软铁能够显著提高空间内磁感应强度和磁场均匀度,较不含软铁的方案2者分别提高21.4％和2...     

WB系列霍尔电流传感器/变送器

WB系列霍尔电流传感器/变送器具有线性好、频带宽、响应快、过载能力强等优点.其结构由原边电路、聚磁环、霍尔器件、次级线圈和放大电路等组成,分直测式和磁补偿式两种工作方式.直测式是将霍尔器件置于具有线圈绕组或直穿母线的环型铁磁体气隙中,测出气隙里的磁压降,即为被测电流.磁补偿式与直测式的区别在于其铁磁体上另加一平衡绕组,霍尔器件仅检测被测电流和平衡绕组中电流在铁磁体中所产生的磁电势的平衡状态.     

目标模拟式电磁扫雷具改进方案

针对由单轴可控磁矩磁体组成阵列方式的目标模拟式电磁扫雷具对目标舰船磁场模拟精度较低的问题,提出将磁体阵列式与电极式扫雷具进行整合的改进方案。根据水雷对炸点选择的特征,提出利用加权最小二乘解方法将对扫雷具控制参数求解问题转化为无约束优化问题,并利用遗传算法良好的全局搜索能力对参数进行求解。结果表明:改进的方案能有效提高扫雷具对舰船磁场的模拟能力,且方案易于工程实现。     

模拟舰船磁场的两轴磁体设计研究

为提升磁体模拟舰船磁场的相似性、提高舰船磁场模拟的效率，提出一种两轴磁体的设计方法。在同一个磁芯上同时绕制两种形式的线圈，并分别通入独立的电流，用以产生两个相互独立的垂直方向磁场，同时模拟舰船磁场的多个分量，从而模拟整个舰船磁场。按照现有约束条件确定两轴磁体的材料、尺寸、线圈绕组圈数等设计参数，并按10∶1的比例制作缩比磁体模型，对磁体模型的磁场进行实验室测量。测量结果表明，采用基于双绕组、单磁芯的两轴磁体可有效模拟舰船磁场的多方向特征。     

车用双层内嵌式永磁同步电机转矩脉动抑制方法

针对永磁同步电机采用常规转子分段斜极后转矩脉动仍有较大残余问题,提出一种基于转矩波形对称性优化的转子两段斜极转矩脉动抑制方法。采用磁路解析模型,对一台电传动用双层内嵌式永磁电机转矩谐波主要特征阶次进行系统分析。电磁有限元分析结果验证了解析模型的正确性。在磁路解析模型基础上,保持电机电磁性能不变,优化双层内嵌式永磁电机转子磁极参数以抑制转矩特定次谐波,转矩波形对称性明显改善。结合转子两段斜极的措施,对造成转矩脉动的转矩谐波进一步削弱。仿真结果表明,相比于常规转子分段斜极,该方法有效降低了基准电机的转矩脉动。     

地磁模拟法测量舰船感应磁场的数值模拟

地磁模拟法测量舰船感应磁场具有测量速度快、实施方便等优点,但感应磁场测量精度受模拟地磁场均匀度所限制,研究其影响规律对推广应用地磁模拟法具有重要意义。从地磁模拟法原理出发,借助COMSOL多物理场有限元仿真平台,设计椭球壳解析算例来验证该仿真平台分析地磁模拟法测量感应磁场的有效性。设计某舰船算例进行数值模拟研究,定量分析了地磁模拟法测量舰船感应磁场的精度受模拟地磁场均匀度影响的变化规律,以及舰桥结构对感应磁场测量精度的影响程度。结果表明：当模拟地磁场均匀度达到91%时,感应磁场测量精度优于90%,若继续增加均匀度,则感应磁场测量精度提升效果变缓,工程效费比降低;舰桥结构对均匀度评估的影响程度为0.2%,对感应磁场测量精度的影响程度为2.7%,且当整体均匀度高于91%后,其影响程度降至2.5%,可忽略该结构对感应磁场测量的影响。研究结论为实际舰船消磁中进一步推广应用地磁模拟法提供了依据,也为地磁模拟线圈的优化设计提供了一定的参考。     

基于pisson 数学模型的传感器误差补偿研究

利用三轴磁力仪对地磁场进行测量时,需要对测量点的磁干扰进行补偿,为了降低补偿费用,在传统的地磁十二分量参数法的基础上,结合传感器安装误差的特点,提出一种新的补偿方法,并且在采用铁块模拟载体实际使用环境下的干扰利用该方法进行补偿实验。实验结果表明:该补偿模型能有效提高地磁总场的测量精度,将误差由原来的-258～3 430 nT提高到了±91 nT以内。     

旋转磁偶极子式超低频发射天线辐射特性

超低频电磁波（30~300 Hz）在水和土壤中的路径损耗较小,因此在海底、矿井应急、地震预报及军事等领域具有不可替代的作用。为实现小型化和低功耗的超低频机械天线,对运动磁偶极子辐射特性进行了研究。通过控制永磁体旋转产生交变磁场,辐射超低频电磁波;将旋转永磁体等效为其表面安培电流,依据法拉第电磁感应定律,结合安培电流模型,引入永磁体参数及被测距离建立辐射功率解析模型;分析实验研究影响因素与旋转永磁体辐射功率的关系,并利用二进制数字频率信号调制进行通信实验。结果表明：旋转永磁体在空间辐射功率与永磁体剩磁的平方、永磁体体积的3次方呈正比,与测试距离的4次方呈反比;通过对转速的实时控制,以及对信号进行时频域变换,实现了超低频通信。