基于XFC 极速控制技术的CTS 运动控制系统

针对传统风洞捕获轨迹试验（captivetrajectorysimulation,CTS）运动控制系统无法满足某新型风洞进行型号试验的需要,从硬件和软件2个方面详细介绍了一种基于极速控制技术（extremelyfastcontrol,XFC）的CTS运动控制系统。将基于PC的运动控制方式、嵌入式PC机、带EtherCAT实时以太网的伺服驱动器和快速I／0端子应用于CTS控制系统中,应用TwinCAT自动化软件开发运动控制程序,实现了CTS的位置控制和连续速度控制功能。风洞调试结果表明：该系统具有软硬件结构简单、动态响应性能好、天平信号受干扰小的特点。     

水下运载器导航系统航向误差角补偿研究

针对水下运载器导航系统中电子罗盘安装误差角及不同地域磁偏角的不确定性,提出了利用船位推算位置误差对航向误差角进行补偿的方法.运载器从起始位置潜行一段航程后,到达已知位置点,由船位推算位置与实际位置的误差即可计算出航向误差角,同时消除累计位置误差,提高导航精度.通过湖态试验验证了该方法的有效性.在起始点和已知位置点距离为1.4 km左右时,对航向误差角进行了补偿,继续潜行410 m后误差仅为5 m左右,实现了高精度导航的要求.     

装备自主定点精确投放的轨迹修正研究

对军用装备的投放过程建立偏微分方程组模型,确定满足投放要求的最佳投放位置和投放速度,分析了在投放位置和投放速度均存在合理误差的情况下,落地点的区域范围,并进一步对投放轨迹进行修正,以减少由于投放位置和投放速度的误差对投放精度的影响,通过采用蒙特卡罗方法进行仿真模拟,结果表明,该偏微分方程组模型以及通过对装备投放轨迹修正更加有利于实现对投放过程的精确控制.     

可移动六自由度并联机构的位姿参数辨识及误差分析

针对可移动的空间六自由度并联机构的位姿辨识问题,通过测量多种位姿状态下运动平台上任意一个测量点的绝对坐标,构建运动学方程组并进行优化求解,实现了未知方位的并联机构位姿参数辨识以及测量点在动系中的坐标辨识,再根据测量点的目标位置,求解出各驱动杆的调整量,从而实现并联机构位姿的运动控制。采用Trust-Region Dogleg优化算法实现了冗余方程的求解,并且通过实验进行了验证。仿真和实验表明,对测量点坐标的辨识精度高于对并联机构自身位置的辨识精度。当并联机构自身运动误差不大于0.02 mm时,运用此方法并联机构在绝对坐标系中的定位误差能够控制在0.3 mm以内。     

基于矢量匹配的扰动力矩消除方法

随着电机制造和驱动技术的不断发展,在航空航天器舵机地面测试中电机正在逐渐替代液压装置,并成为中小功率负载模拟器的首选驱动部件。由于电动、液压系统数学模型间存在相似性,将液压系统阀控缸模型特征方程的分解方法引申到电机加载系统模型的分解中,得到了电动负载模拟器结构参数与位置扰动力矩频域特性的对应关系,这个方法可称为电-液等效法。针对电动负载模拟试验中常用的扫频试验,提出了基于幅相辨识和遗传算法的矢量匹配法以消除扰动力矩。通过AMESim仿真和电动负载模拟试验台上的验证表明,矢量匹配法可将加载力矩控制误差的标准差控制在该电动负载模拟器额定加载范围（±15 N·m）的1%以内。该方法较之其他方法具有适应能力强、简单灵活等优点,可大大提高负载模拟器在正弦位置扰动下的加载精度。随着电机制造和驱动技术的不断发展,在航空航天器舵机地面测试中电机正在逐渐替代液压装置,并成为中小功率负载模拟器的首选驱动部件。由于电动、液压系统数学模型间存在相似性,将液压系统阀控缸模型特征方程的分解方法引申到电机加载系统模型的分解中,得到了电动负载模拟器结构参数与位置扰动力矩频域特性的对应关系,这个方法可称为电-液等效法。针对电动负载模拟试验中常用的扫频试验,提出了基于幅相辨识和遗传算法的矢量匹配法以消除扰动力矩。通过AMESim仿真和电动负载模拟试验台上的验证表明,矢量匹配法可将加载力矩控制误差的标准差控制在该电动负载模拟器额定加载范围（±15 N·m）的1%以内。该方法较之其他方法具有适应能力强、简单灵活等优点,可大大提高负载模拟器在正弦位置扰动下的加载精度。     

基于单神经元的永磁同步电机自适应PSD速度控制

为了解决伺服系统电机或负载参数发生变化时对控制带来的影响,提出了一种永磁同步电动机(PMSM)的单神经元自适应速度控制方法,引入速度误差、误差的一次差分及误差的二次差分作为单神经元的输入信号,并设计相应的加权系数和学习规则,给出了单神经元实现的Simulink框图,针对PMSM的矢量控制系统,采用MATLAB进行了单神经元自适应PSD速度控制仿真及电机试验台架的试验验证,仿真和试验结果验证了该方法的可行性。     

捷联惯性测量解算方法及测高误差估算

应用四元素法的捷联算法,采用Matlab编程.积分运算采用经典4阶Runge-Kutta算法实现.捷联惯性测量中数学平台和定位解算包括参数初始化、计算装置从惯性器件实时读取数据、载体所在位置重力加速度值计算、速度和位置积分运算等.对可预测的直线轨迹、曲线轨迹对其算法和所编写程序的正确性进行了验证.同时结合一载体运动轨道参数,对各因素对测高误差的影响进行估计,结果证明该方法可行.     

双轴旋转激光捷联惯导系统在线标定技术

激光捷联惯导系统中陀螺和加速度计误差是影响系统导航精度的关键因素,结合双轴旋转激光捷联惯导系统自身的结构特点,提出了一种以速度误差和位置误差作为量测信息的双轴旋转激光捷联惯导系统在线标定方法,该方法可以在静态及行进等不同状态下完成在线标定。车载试验结果表明,在外场没有试验室标定设备如标定平板、高精度转台的条件下,按文中设计的标定路径及标定方法,可以准确估计出激光陀螺和加速度计的各项误差参数。该标定方法对标定环境、标定设备要求较低,且方法原理简单、易于实现。     

基于复合转位的新型高精度四位置寻北方法

针对传统的四位置以及多位置寻北方法无法完全消除惯性器件标度因数误差影响的问题,以双轴转台为基础,设计了一种惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)在双轴转台上复合安装的方式,提出了基于复合转位的四位置高精度寻北解算方法。与传统四位置寻北方案相比,在不增加转位的条件下,可以真正意义上的消除标度因数误差,并且可实现全姿态的高精度解算。仿真结果表明,复合四位置高精度解算方案不仅可以完全消除惯性器件标度误差、常值误差的影响,并且对惯性器件安装误差也有很好的抑制效果。通过综合考虑惯性器件的常值误差、标度因数误差、安装误差和随机误差,传统的寻北精度为0. 12°(7. 2’),而复合四位置寻北精度优于0. 05°(3’),相较于传统寻北方法精度提高约58%。     

随动系统调试检测平台的设计与实现

随动系统调试检测平台,由积木式试验台架和检测分析装置组合而成。检测分析装置包括:电机测试系统、伺服控制系统调试分析计算机等检测器件组成。该平台对由伺服驱动器与高低/方位伺服电机构成的高低/方位速度控制环(内环)和由该速度控制环与随动控制箱、高低/方位传信仪构成的位置控制环(外环)进行仿真模拟试验,通过选择内外环调节参数使调炮的最大速度,最低速度,最大加速度,调炮精度,满足战技指标要求。     

无链供弹装置交接误差分析

为保证炮弹在交接过程中速度的平稳性和交接的准确性,对提弹机构与弹夹间隙对炮弹交接过程的影响进行分析.以某小口径自动机无链供弹系统为例,基于平面运动特性对双向交接过程进行分析,并指出影响误差的因素.利用Solidworks建模软件建立简化供弹交接单元动力学模型,运用Adams运动学仿真软件进行炮弹交接仿真分析,得到炮弹速度曲线图,并分析炮弹与提弹机构之间的碰撞力.仿真结果表明:提弹机构与弹间隙对炮弹在不同单元之间的交接有直接的影响,不同间隙会导致弹在交接过程中发生卡弹情况,产生安全隐患.由于推弹机构摆放位置与水平方向的夹角,以及弹夹相对推弹机构的向下运动,导致误差的积累.利用提弹齿与炮弹间隙来消除本行炮弹的积累误差.通过Admas仿真验证了炮弹交接过程的可行性,使得炮弹交接过程平稳安全.     

弹丸三维速度实时处理方法研究

为了解决常规靶场测控系统中弹丸三维速度实时高精度处理的难题,提出了基于多元异类实时数据融合处理弹丸三维速度的方法。该方法通过联立弹丸位置和径向速度这两类测元的误差方程,建立了基于径向速度测元的测控系统实时数据融合模型,实现了弹丸三维速度的实时解算。将该方法应用于常规靶场典型试验的实例仿真中,与纯粹的三维速度IMM卡尔曼滤波和增加径向速度观测量后的IMM卡尔曼滤波进行对比分析,验证了模型的正确性和方法的有效性。研究结果表明,该文提出的方法能够高精度处理弹丸的三维速度,并且实时性强,易于工程实践。     

基于多台光学经纬仪实时交会的弹道初段解算方案探讨

导弹飞行试验中,初段弹道位置参数一般通过两台光学经纬仪交会测量获得。而由于布站条件限制,这种定位方式的效果往往并不理想,尤其是由位置滤波(或者平滑)得到的速度参数带有较大的随机误差,不能为安控和数字引导提供有效的实时信息源。针对此问题,提出了多台光学经纬仪实时交会定位的方案,并对工程应用中面临的难点和具体问题进行了详细分析。     

基于外部坐标测量的六自由度并联机构标定方法

针对六自由度并联机构校准精度问题,提出了一种基于外部坐标测量的标定方法。利 用通用测量设备测量并联机构的位姿信息,构造一个统一度量的残差方程,其构造方式保证了所有 几何参数的可辨识性,从而不再需要设计和加工专门用于标定的各种辅助机构和冗余传感器。在 此基础上,通过对冗余方程组的优化求解,可以得到并联机构各参数的估计值,并用它们替代理想 参数进行反解运算,实现误差补偿。仿真表明,此方法能够抑制测量噪声的影响,发挥并联机构不 存在误差累积的特性,标定后并联机构校准精度能够达到测量噪声的量级。最后将此方法应用于 实际设备的标定,经过误差补偿后其精度提高了5 倍以上。     

三轴台测试陀螺加速度计试验误差补偿

分析了测试陀螺加速度计的试验中存在的三轴台位置误差,得出引起三轴台位置误差的原因为三轴台的定位误差和动不平衡扰动,研究了两种位置误差对仪表测试结果的影响,提出采用总体最小二乘法补偿三轴台的位置误差.总体最小二乘法为一种具有噪声清除的方法,其应用有效地补偿了测试试验中三轴台的位置误差,提高了陀螺加速度计的测试精度.     

基于人工神经网络的铣削加工变形预测模型

针对零件铣削加工变形难以在线检测的难点,提出了一种基于神经网络的加工变形在线预测方法,通过正交试验方法设计试验方案,进行了不同铣削参数条件下的铣削试验,以试验数据为训练样本建立了基于BP神经网络的铣削加工变形与铣削参数关系的预测模型。通过生产试验验证,此模型在样本参数覆盖范围内的模型精度可达99.56%、在覆盖范围外的模型精度高于95.47%,说明该神经模型能定量的反映出铣削参数与加工变形之间的关系。     

电磁发射磁探针阵列位置分布及姿态优化

为更加精确地得到电磁发射系统内弹道中电枢在任意时刻的速度,提出一种磁探针阵列位置分布及安装姿态的计算方法。采用道格拉斯-普克算法确定磁探针阵列的位置分布,建立磁探针感应电压与磁探针安装位置、轨道电流、电枢速度及位移等物理量的数学模型,分析磁探针阵列安装方式、安装高度和安装深度对磁探针测量精度的影响。计算结果表明：磁探针阵列测量电枢出口速度的理论相对误差在2‰以内;内弹道电枢速度曲线的出口速度理论相对误差在5‰以内。对磁探针阵列安装位置及安装姿态进行试验验证,优化后的磁探针阵列具有更高的测量精度,电枢出口速度为700~800 m/s时,磁探针测量平均相对误差为2.25%.     

巡飞弹航迹导引方法研究

针对巡飞弹等高、常速巡飞等特点,将整条航迹分为直线段和转弯段,利用假设条件,提出一种导引方法:在直线段进行位置和偏差角控制,转弯段采用转弯控制,进而完成整个航迹导引并确保巡飞弹在飞行过程中偏离航线的误差较小。通过仿真可以看出,此方法使得巡飞弹在整个飞行过程中偏离航线的误差极小。