驱动微梁形状对微陀螺仪耦合误差的影响分析

为研究微陀螺驱动微梁在加工误差下的微梁形状变化对正交耦合误差、模态耦合以及检测信号的影响,建立了驱动微梁在对角线梁宽误差下的有限元分析模型,采用有限元仿真分析和解析计算相结合的方法研究了U型梁一端梁长的变化对微陀螺正交耦合误差、模态耦合以及检测信号的影响.研究发现,当U型梁一端的梁长为另一端长度的二分之一左右时该类加工误差会引发非常严重的正交耦合误差和模态耦合现象,并对检测信号产生极大影响;当U型梁退化为直梁或者为等长梁的时候,对检测信号的干扰很小、正交耦合误差为零、模态耦合程度最小,而且两者的变化规律呈现正相关.适当地加大单自由度微陀螺驱动模态和检测模态的频率差不仅可增加微陀螺的带宽还可减小耦合的影响.     

驱动微梁梁宽误差对微陀螺性能的影响

建立了3类微梁加工误差的有限元分析模型,采用有限元分析的方法研究了3种不同类型的梁宽误差对微陀螺固有频率、模态和检测信号的影响.研究发现:驱动微梁尺寸的加工误差不仅会影响到驱动模态的固有频率,同时也会对检测模态的固有频率产生影响;同一对角线上微梁尺寸相同的加工误差会引起微陀螺驱动模态及检测模态的耦合,并给出了模态耦合的特征,且耦合程度随梁宽误差的加大而增加;同一侧梁宽相同及只一根微梁梁宽存在加工误差时的模态耦合可以忽略;模态耦合会对微陀螺的检测信号产生严重的干扰,干扰程度与模态耦合程度正相关.     

微机械振动陀螺模态耦合误差分析与激光修形方法研究

较大的模态耦合误差严重影响陀螺仪的零偏稳定性。研究了一种微机械振动陀螺仪的模态耦合误差形成机理,仿真分析了结构加工误差对模态耦合误差的影响规律。仿真结果表明:振动结构支撑梁上的加工误差是引起结构刚度不对称并产生模态耦合误差的主要因素,在与该加工误差对称的位置去除相应的材料可以减小甚至消除模态耦合误差。采用紫外激光微细加工技术,对微陀螺样机进行了结构平衡实验,激光修形后在没有输入角速度时,微陀螺样机模态耦合误差信号的峰峰值从2.88 V降低到0.24 V,取得了明显的修形效果。     

硅微陀螺仪的误差分析

以z轴硅微陀螺仪为研究对象,对加工误差产生的误差信号进行了分析.由于加工误差,使得陀螺仪结构不对称,主要表现为支承梁不对称、梳齿间距不等,产生了不等弹性、阻尼不对称以及力不平衡这三种现象.以动力学方程为基础,分析了不等弹性和阻尼不对称产生的误差信号;以静电理论为基础,分析了驱动梳齿和敏感梳齿间距不等时产生的误差信号.分析结果表明,这些误差信号包含了正交耦合误差和与有用信号同相位的误差信号.最后,介绍了一种减小正交误差的方法,并进行了仿真.     

基于拟合优化的多传感器测距误差残差补偿修正算法设计

在复杂环境下,多传感器协同测距过程,受信号强弱、传感器性能、光照的影响,测距过程存在一定误差。为解决上述问题,提出一种多传感器测距误差补偿算法。该算法首先利用小波变换将多传感器信号分解成低频和高频信号,并对高频信号采取阈值量化处理。将处理后的高频信号与低频信号重构,完成信号降噪。其次采用坐标投影法构建误差模型,并在模型中采用带有拟合优化的残差补偿法修正误差。最后将灰度重心算法与电荷耦合原理结合消除光斑,完成多传感器测距误差补偿。实验结果显示：这种算法的残差平均值在0.37附近波动、标准差平均值为0.42、信号采集误差平均值小于1 Hz,能够实现多传感器测距误差的准确补偿。     

GPS/INS 超紧组合环路信息耦合模型及机理分析

在对不同GPS/INS超紧组合模型特点分析的基础上构建超紧组合中惯性与卫星环路信息耦合模型,提出了环路复制信号参量的外部控制方法,论证了超紧组合模型中环路信息与惯性导航结果的耦合机理.最后,进行了超紧组合耦合实验验证和分析,结果表明,超紧组合系统环路信号参量偏差与惯性状态误差间有着紧密的内在联系和深层次的耦合机理.     

基于容性耦合电极的可穿戴心电信号检测及其去噪算法研究

针对传统心电检测系统存在佩戴电极不方便和电极导电膏易脱水等问题,在研究分析电容耦合工作原理的基础上,设计了一种可穿戴容性耦合电极。针对这种可穿戴容性耦合电极,提出了一种改进小波阈值去噪算法,该算法结合心电信号与噪声小波系数分布特性,采用改进阈值函数对分解后小波系数量化处理并重构心电信号。利用MIT￣BIH数据库验证,该算法能有效消除心电信号中的噪声干扰,相比平滑滤波、数学形态滤波和经验模式分解信噪比提高了10.72％,均方误差减小了27.29％。心电检测实验表明可穿戴容性耦合心电信号检测系统能够准确检测出人体心电信号主要特征。     

硅微陀螺仪闭环正交校正研究

针对硅微陀螺仪中正交误差的来源进行了分析,设计了一种基于正交校正电极的闭环控制回路。该电路通过正交校正电极产生静电耦合刚度,以此来抵消结构耦合刚度,从而抑制正交误差。给出了设计方案的原理框图,利用Simulink对整个控制回路进行仿真,仿真结果表明该方案能够较好地抑制正交误差。对加入正交校正前后的硅微陀螺仪样机进行了测试,实验结果表明加入闭环正交校正后,陀螺仪样机的正交误差信号已基本消除,零偏稳定性较校正前提高了一倍以上。     

一类非线性反馈混沌系统分析和同步控制

讨论了如何由 SISO线性系统经非线性反馈构造混沌系统 ,给出了此类混沌系统采用单变量信号实现同步的控制策略 ,通过梯度下降法减少在带有噪声驱动信号下系统同步的多步误差均方差 ,得到最优耦合参数。数字仿真表明了理论分析的正确性     

具有间歇耦合的复杂动态网络量化同步分析

讨论了基于量化控制信号的间歇耦合复杂动态网络的同步动力学,根据脉冲间隔周期和量化器的特征,并利用稳定性理论和 Razumikhin 定理,分别给出了含时滞和不含时滞下的复杂动态网络同步化准则.网络节点间在一系列分段周期内有耦合,耦合过程中控制作用通过“对数量化器”对同步误差的反馈控制瞬态信号进行量化.所得理论结果进一步应用于由 Chua 混沌系统为动力节点所构成的复杂动态网络,数值模拟表明了所获理论结果的有效性.     

电磁定位耦合信号提取方法研究

电磁定位系统中,正弦耦合信号提取是关键,其结果将直接影响定位精度.在多频正弦信号耦合系统中,由于电子元器件和系统误差等原因,会导致信号频率有偏差,而且可能存在饱和畸变,对参数提取造成了困难.基于最小二乘法原理和频率逼近思想,提出一种用于有频偏的多频率有饱和正弦信号幅值和相位的提取方法.该方法在有饱和畸变的正弦信号中提取未饱和的样本,通过最小二乘法拟合计算,估计信号参数,然后改变信号频率逐渐逼近最佳频率,使得误差平方和最小,从而提取准确参数.仿真分析了噪声、信号饱和程度和采样点数对参数提取的影响.最后通过实验验证了该方法的有效性和实用性.     

一种时变耦合映象格子模型的初值估计方法

耦合映象格子（Coupled map lattice，CML）模型是非线性科学研究中的一个重要模型。从CML系统中恢复系统的初始条件对信号处理等问题的研究非常重要。本文在符号动力学方法的基础上，针对全局耦合映象模型，提出一种基于时变映象系数恢复信号初值的新方法。实验结果表明，本文方法能够有效地恢复初值的统计特性，使整个格点信号均值等于给定信号均值。此外，采用时变映象系数恢复的信号值与原信号之间偏差、均方误差（Mean square error，MSE）都较传统方法小，而且与原信号之间有较强的相关性，能够更好地刻画实际信号的物理过程，并对系统初始条件作出稳键估计。     

基于云计算的编码器信号误差补偿系统设计

传统的编码器信号误差补偿系统存在着补偿精度低的缺陷,为此提出基于云计算的编码器信号误差补偿系统。编码器信号误差补偿系统硬件设计包括编码器模拟控制单元、电源单元、信号采集单元与通信单元,软件设计包括通信模块、信号处理模块与信号误差补偿模块,通过编码器信号误差补偿系统硬件与软件的设计实现了编码器信号误差补偿系统的运行。通过实验得到,设计的编码器信号误差补偿系统补偿精度比传统系统高出30%,充分说明设计的编码器信号误差补偿系统具备极高的有效性。     

石英音叉陀螺误差分析

从理论上分析了石英音叉陀螺仪的几种主要误差源:电容耦合、机械耦合和驱动力耦合,分别建立了这几种误差源的物理模型,并推导了各种误差源的计算公式.通过实例计算,得到了各项误差的影响强度.将计算结果与样机的实测值进行比较,两者基本吻合,从而证明了石英音叉陀螺误差源模型是合理的.     

互耦条件下窄带循环平稳信号阵列测向方法的误差分析

常规阵列各阵元感应电流间的耦合作用是很难消除的,互耦效应的存在会导致窄带循环平稳信号阵列测向方法产生角度估计偏差。为了分析这一偏差,首先基于互耦条件下的阵列接收数据建立了用于窄带循环平稳信号测向的阵列伪数据矩阵模型,并以此为基础得到了均匀线阵和一般线阵中测向误差的解析表达式。仿真结果表明该理论偏差在各种信号环境和阵列结构中都具有很高的准确性。     

Genesio体系中的内信号随机共振

采用数值模拟的方法,研究了不同耦合方式下Genesio体系中振子的动力学行为,分别讨论了当体系处于周期-1振荡态时,单个振子、双边耦合和单边耦合情况下体系对噪声及耦合的响应情况。发现噪声强度、耦合方式及耦合强度都会对体系的内信号传递产生不同的影响。在合适的噪声水平和耦合强度及方式下,体系内信号能够被传递和放大,产生内信号随机共振现象。同时发现双边耦合比单边耦合更有利于信号的传递。本文的模拟结果将对内信号随机共振现象的试验研究有一定的意义。     

基于抗差自适应容积卡尔曼滤波的超紧耦合跟踪方法

为降低基于单一调节回路的超紧耦合结构存在的反作用影响,设计了一种基于双回路的超紧耦合结构.基于此,为解决所设计结构中跟踪环路的非线性滤波问题,针对测量异常误差和动力学模型误差,提出了一种基于抗差自适应容积卡尔曼滤波(Robust adaptive cubature Kalman filter,RACKF)的超紧耦合跟踪算法.该算法采用稳健M估计调整容积卡尔曼滤波 (Cubature Kalman filter,CKF)算法,对观测量中粗差的影响“程度”进行探测和处理,以减小观测量异常误差产生的影响,同时利用自适应调节因子对算法进行调节修正,以处理动态扰动误差引入的影响.实验结果表明: 所提出的方法能有效地处理模型不准确所引入的误差,较好地实现全球定位系统(Global positioning system,GPS)卫星信号的高精度和稳定跟踪,其跟踪性能远优于基于单一回路的跟踪方法,同时优于基于无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman filter,UKF)和基于CKF的跟踪方法,提升了导航系统在高动态条件下的适应性能.     

旋转件非接触信号传输中的通道特性研究

为了对旋转机械如智能旋翼进行测量和控制,必须将多路被测参数从转子传输到固定部分,同样地要将多路控制信号和电源从固定部分传输到转子。提出采用非接触信号传输的方法进行多路信号和功率的传输,研究了信号耦合通道特性对信号传输性能的影响,并提出改善传输通道性能的措施。利用该传输通道,建立了一套用于智能旋翼和其它旋转机械的模型试验系统,进行了在旋翼静止和旋转状态下的动态信号传输试验,证明该传输通道传输信号可靠、抗干扰强、误差小。     

容性设备在线监测装置现场校验系统的开发

针对变电站各类高压容性设备在线监测装置的现场校验,提出一种新的容性设备在线监测装置校验方法并研制出相应的校验系统,校验项目涉及：全电流,阻性电流,容性电流,介损因数。该校验系统由信号采集无线发送装置和检定装置组成,信号采集无线发送装置将现场变压器二次侧电压作为参考电压通过无线传输方式传入检定装置,检定装置内的控制模块根据预设指令及参考电压信号控制内部数控交流电流源生成一路与电网电压频率同步,幅值和相位可调的电流信号。将该电流信号耦合到容性设备在线监测装置电流传感器,通过比较耦合前后装置相应监测量变化值与校验系统设定值的误差,达到校验容性设备在线监测装置有效性的目的。实验证明,该校验系统输出电流指标满足现场校验的要求。     

基于模糊PD控制的柔性航天器振动抑制研究

研究柔性结构振动与航天器姿态运动的刚柔耦合的控制问题,采用非约束模态法对柔性航天器构建适合控制器设计的状态空间模型.针对柔性航天器姿态机动控制问题,根据期望姿态角度与实际姿态角度给出的姿态信息得出姿态误差信号,以此信号设计了一种PD控制律.考虑到柔性航天器初始阶段姿态角速度过大的情况,在原有的PD控制基础上,加入了模糊...