航天器智能控制实验平台

本文所介绍的“航天器智能控制实验平台”是基于中加合作项目的开发成果。该平台是一套由遥操作计算机和航天器实验装置固连计算机所组成的主，从计算机系统、航天器实验装置固连计算机基于ＶＭＥ总线，具有很强的Ｉ／Ｏ接口能力，可以承担复杂航天器实验装置的测控接口任务。遥操作计算机作为用户操作的终端。应用所开发的ＳＩＭＳＡＴ软件包，可以方便地进行多种控制方案睡物理实验。该平台的研制必将有力地推动航天器智能控制技术     

面向多机器人遥操作的分布式预测图形仿真系统

在遥操作机器人系统中,由于存在通信传输时延,可能导致控制系统不稳定,从而降 低遥操作的效率和安全性．目前多采用预测仿真的方法来克服．在多机器人遥操作系统不但 要克服时延的影响,还要能控制机器人协调地完成遥操作任务．我们开发了一个面向多操作 者 多机器人遥操作的分布式预测图形仿真系统,实现了对多机器人遥操作系统的预测仿真 ,多个操作者可以通过人机交互接口遥控各自的机器人,相互协调完成遥操作的任务．初步 的实验表明该系统能够克服时延的影响,并能实现多操作者 多机器人的协调遥操作．这对 空间站机器人科学实验、多航行器对接等方面的研究有理论参考价值．     

一种新型快速更换装置及其捕获容差

研制了一种应用于空间机器人末端的快速更换装置,实现对多种工具和有效载荷的快速更换.该装置可以同步完成对末端工具的捕获锁紧和电气接口推送,同时具有力矩输出接口,可以为末端工具或有效载荷提供动力输入.考虑了几何布局条件、力学条件和位姿容差条件,对其关键部件进行了优化设计.电气系统采用分层嵌入式控制系统,介绍了电机驱动板、控制板及传感器采集模块.通过虚拟仿真平台,对其容差能力进行了分析验证.最后利用4自由度机械臂平台进行了静态插入实验,得到了与理论分析和仿真相吻合的结果.     

遥操作机器人客户端仿真系统的设计与实现

该文面向空间机器人遥操作,应用三维预测仿真和遥传感器反馈监控技术,建构了遥操作机器人的客户端仿真系统.实现了简单的柔顺力控制操作的仿真.操作员通过仿真系统面向的虚拟环境离线编程,实现对遥操作任务的预演.同时基于遥传感器反馈信息的识别,实现了对远端任务执行进程的监控和状态流图显示.在模拟的大时延情况下,操作员能够在客户端通过局域网控制实验室中的机器人完成精密插孔装配等任务.为进行大时延遥操作提供了算法实验平台.     

基于Web服务的开放实践平台在教学中的应用

针对当前计算机专业高年级程序设计课程实验中存在的诸多问题,提出在课程实验中引入基于Web服务的标准规范接口,建立一套开放的可扩展教学实践平台,指出通过该平台提供的基础接口,学生可以把精力集中在程序的功能设计上,进而减轻负担,提高编程兴趣以及课程教学质量。     

一套研究双向控制实验系统的实现

主要介绍了一套单自由度主从式力觉临场感遥操作的实验平台,该实验平台具有操作简单和直观的特点,操作者可两手同时接触主端和从端的操作器,通过控制主手运动,使从手跟踪其运动,并且能够同时正面地感受到主从两端操作器的力反馈情况。文中对硬件和软件方面的设计分别进行了分析,最后针对某一算法进行有时延和无时延的力觉临场感实验,并进行研究。该套实验系统的设计目的是为了进行遥操作中双向控制算法的研究,实验结果表明该套实验系统能够有效地实现控制算法,从而证明其有效性。     

网络机器人遥操作系统设计与实现

本文在分析了网络环境下机器人遥操作系统的结构的基础上,介绍了一套基于网络的移动机器人遥操作实验系统的设备组成及硬软件结构的设计和实现.系统设计简洁有效,网络虚拟机的设计和使用则极大地方便了遥操作研究的开展.     

实时触觉再现接口的设计与实现

提出了一种具有实时触觉反馈作用的人机接口装置的设计方法,以控制弹性梁的有效变形长度为核心,保证了触觉再现的实时性和准确性,从而可以在操作者指端大范围再现虚拟对象或远程对象的刚度.介绍了该人机触觉再现接口装置的机械设计、传感器系统、直流伺服控制系统以及数据采集系统的设计.该实时触觉再现接口具有尺寸小、刚度再现范围大等特点,可广泛应用于遥操作机器人和虚拟现实领域.     

水下制导多用途仿真实验平台

文章分析了水声环境下水下制导仿真实验的特点,提出了适合该环境的水下制导多用途仿真实验平台的设计思想和设计方法,建立了一个模块化的仿真实验平台.该平台不仅可用于测试制导新技术的性能,而且可以通过接口程序连接相关实物构成水下制导半实物水池实验系统,验证新方法的实时性,并考核参试实物的有效性和可靠性.该平台为水下制导新技术的研究可提供灵活配置、对数字仿真和半实物仿真通用的研究型实验平台.     

自由飞行空间机器人的遥操作分数阶PID控制（英文）

作为空间操控的重要手段,空间遥操作将趋向于更精细和更灵活.然而传统的空间遥操作控制方法难以兼顾操作的精细性和灵活性.针对这一问题,本文阐述了一种面向自由飞行空间机器人的遥操作分数阶PID控制方法.首先根据自由飞行空间机器人的动力学模型,设计了空间遥操作分数阶PID控制系统.其次,针对空间遥操作时滞系统和系统的鲁棒性和抗干扰性要求,基于系统的参数稳定域,对分数阶PID控制器的参数进行整定.最后,数值仿真和地面遥操作实验验证了分数阶PID控制器的跟踪性能、抗干扰性、鲁棒性和抗时延抖动性能.因此,本文设计的分数阶PID控制器不仅适合于空间遥操作复杂时滞系统,而且可以满足未来空间遥操作任务的发展需求.     

A dual‐band branch line coupler for LTE 0.7 GHz and LTE 2.6 GHz frequencies

In this paper, a dual‐band branch line coupler (BLC) for Long Term Evolution (LTE) 0.7 GHz and LTE 2.6 GHz frequencies is designed and developed. A dual‐band quarter wave transmission line (DBQWTL) capable to perform dual band operation for frequency ratio >3 is also proposed. The dual band BLC is designed by replacing the quarter wave transmission line of the conventional single band BLC with the proposed DBQWTL. By means of even and odd mode analysis, the closed form design equations of the proposed DBQWTL are obtained. Considering the implementation viewpoint of the proposed BLC, the circuit parameter analysis is carried out. The proposed BLC performs dual band operation with maximum amplitude imbalance of 0.26 dB and phase deviation of 3.07°. It is found in the comparative analysis that the proposed BLC has novelty in terms of its operating frequency ratio range.     

基于物联网的空间飞行器姿态监测系统设计

针对传统监测系统监测精准度低,导致监测效果差的问题,提出设计一种基于物联网的空间飞行器姿态监测系统。根据监测系统结构图,对上位机进行实时监控,调控飞行器姿态,构建数据库,存储并记录参数指标,由此设计硬件框图;构建对话框,分析界面和相应程序功能,改进系统软件监测功能程序流程,根据显示的空间飞行器飞行姿态数据变化情况,对数据通信模块、控制模块展开分析,并添加emWin移植界面,完成基于物联网的空间飞行器姿态检测系统设计。实验结果表明,该系统监测时间较短,检测精准度高,大幅度提高了系统的监测效果。     

TCC系统与CTC系统的接口仿真研究

高速铁路列控中心(TCC,train control center system)子系统作为安全系统,其与非安全系统调度集中(CTC,centralized traffic control)系统的接口是影响高速铁路安全高效运营的关键接口。结合TCC系统的特点和CTC系统对通道的要求,对该接口进行软、硬件仿真,给出了报文交换过程,并对接口通信故障处理进行了说明。实验结果表明,对这种安全系统与非安全系统的接口,因其仅进行信息交互,采用串行接口是方便可行的。同时,硬件上采用交叉连接冗余配置,保证可靠连接;软件上采用查询方式通信,可以实现较好的接口通信效果。     

Frequency tunable circularly polarized antenna with branch line coupler feed network for wireless applications

In this article, frequency tuning and circularly polarized concentric circular microstrip antenna is investigated. The proposed antenna consist of varactor diode for frequency tuning and branch line coupler (BLC) feed network to achieve the circular polarization (RHCP/LHCP). By changing the varactor diode capacitance between 12.33 pF (0 V) to 1.30 pF (15 V) attain the frequency tuning (2.34‐2.68 GHz). The right hand circular polarization (RHCP) and left hand circular polarizations (LHCP) are realized in the antenna through BLC feed network output ports. The impedance bandwidth (2.05‐3.13 GHz) of BLC feed network is well‐matched with the circular microstrip antenna frequency tunable bandwidth. The proposed antenna is fabricated, and simulated results are verified using the mathematical modeling and experimental verification.     

Digital analysis of optical transforms and correlations

Hardware, applications and experimental results for an interface from an optical processor to a digital computer are described. The interface analyzes the contents of the Fourier transform and correlation planes of an optical processor displays and stores various representations of the data in these planes, controls the format and contents of the input and matched spatial filter planes of the optical processor, and by digital feedback controls the throughput and operation of the optical processor. A hybrid optical/digital processor and a programmable optical processor result. Much of the interface is constructed from existing computer modules.     

基于Motif的航天器综合测试监控台软件(MOCS)设计与实现

系统分析了航天器电气地面支持设备(EGSE)测试监控台软件需求,给出了基于Unix Motif环境的测试监控台软件(MOCS)系统结构方案、进程间通信及进程同步方案,详细描述了采用界面描述信息、控制指令描述信息实现软件通用性的解决方案,给出了基于Motif环境的中文界面实现方法.     

Instrumentino: An open-source modular Python framework for controlling Arduino based experimental instruments

Instrumentino is an open-source modular graphical user interface framework for controlling Arduino based experimental instruments. It expands the control capability of Arduino by allowing instruments builders to easily create a custom user interface program running on an attached personal computer. It enables the definition of operation sequences and their automated running without user intervention. Acquired experimental data and a usage log are automatically saved on the computer for further processing. The use of the programming language Python also allows easy extension. Complex devices, which are difficult to control using an Arduino, may be integrated as well by incorporating third party application programming interfaces into the Instrumentino framework.     

Harmonic suppressed compact wideband branch‐line coupler using unequal length open‐stub units

In this article, the design of a broadband branch‐line coupler (BLC) with reduced size and suppressed harmonic passband response is presented. The proposed approach can be used to replace the low impedance λ/4 lines of the conventional BLC by an equivalent structure almost λ/12 in length. The main advantage of the proposed BLC is that, it has approximately the same bandwidth as that of a conventional BLC. A prototype broadband coupler having fractional bandwidth >50% at 1.1 GHz and of size less than one third of a conventional three‐section wideband BLC topology is realized. In addition, at least 20 dB suppression of up to fourth harmonics is achieved. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Int J RF and Microwave CAE, 2011.     

航天器地面健康管理验证系统设计与实现

航天器地面健康管理系统作为整个航天器健康管理系统的核心,主要为技术人员提供航天器试验、运行和管理过程中的数据分析、诊断、预测等服务。目前由于航天器故障机理难以获取、故障验证环境不足、缺乏统一的验证方法和性能指标,给航天器PHM的研究成果的有效验证与评价带来了困难。提出了一种基于大数据的航天器地面健康管理系统设计思路,并对其验证评估指标体系和验证方法进行了研究,在此基础上设计实现了基于仿真和试验验证的航天器地面健康管理验证系统,通过多个航天器故障仿真和在轨历史数据试验,验证了提出的航天器地面健康管理验证系统设计方法的有效性,能够有效的应用于航天器的地面健康管理过程,具有较强的航天器工程应用价值。     

基于力位协同控制的航天器多路射频频谱监测系统设计

目前设计的航天器多路射频频谱监测系统采样间隔时间过长,导致监测结果与实际结果相差较大;为了解决上述问题,基于力位协同控制设计了一种新的航天器多路射频频谱监测系统,设计该监测系统的硬件和软件;在频谱分析仪的使用界面上,具有大量的射频信号控制命令,其中包含部分接口命令,通过该接口命令监测和控制频谱分析仪;单片机自带控制器,可协助系统的控制单元控制频谱;控制单元内的驱动接口电路其核心为76JG632芯片,主要对单片机内的各种接口进行供电;通过多路射频信号频谱切换、多路射频信号频谱显示、射频信号频谱监测实现软件流程;实验结果表明,所设计系统扫频和随机扫频采样的时间间隔分别为30 s和50 s,保证监测结果与实际结果吻合.