航空相机扫描镜系统的线性近似模型辨识

为深入认识摩擦对航空相机扫描镜系统频率响应特性的影响,获得更准确描述该系统真实动态的模型,使用随机相位多正弦信号测量了扫描镜系统的频率响应特性并进行了线性近似参数模型辨识.首先,介绍扫描镜系统辨识的实验平台与激励信号选择.然后,使用奇-奇频率随机相位多正弦信号分别测量扫描镜系统在非激励频率处和激励频率处的输出对输入信号幅值的依赖,从而定量评估摩擦非线性的影响.最后,基于信号采样均值及噪声采样方差、协方差估计辨识了扫描镜系统线性近似参数模型.实验结果表明,扫描镜系统的摩擦非线性主要出现在奇频率处,高于噪声10dB;系统的频率响应特性依输入信号幅值不同而各异,在低于20 rad/s频率区该差别尤为显著.由于摩擦非线性影响,扫描镜系统需要使用3阶模型描述;与正弦扫描方法相比,基于多正弦信号激励获得的参数模型可更好地描述扫描镜系统真实动态特性.得到的结果为控制器的设计奠定了基础.     

线性摩擦焊机振动系统分析

为促进整体叶盘线性摩擦焊接技术的发展及应用,从振动理论角度分析了线性摩擦焊机活塞与振动滑块之间的振动规律,建立了振动系统的单自由度强迫振动模型,得到了该系统的各振动参数的等效值,明确了系统的振动规律,为线性摩擦焊机振动系统的设计提供理论指导。     

线性摩擦焊机夹具系统弹性变形对焊接过程的影响

线性摩擦焊机是研制高推比航空发动机整体叶盘的关键设备,其核心是产生往复运动的振动系统。在振动系统往复运动中,固定夹具系统在往复摩擦力的作用下,不可避免的产生弹性振动和机械位移。通过建立线性摩擦焊接过程的动力学理论模型,研究了固定夹具的弹性振动对线性摩擦焊机振动系统驱动力、机械功率及产热功率的影响。指出线性摩擦焊接过程中,夹具系统的刚性对于焊接过程有很大的影响。固定夹具系统的弹性变形降低了摩擦界面的产热功率。摩擦阻力对驱动系统输出功率及摩擦产热功率的影响存在转折点,摩擦阻力过大,驱动系统输出功率及摩擦产热功率反而会下降,因此必须保证线性摩擦焊机夹具系统的刚性。该研究为进行线性摩擦焊机的设计提供了理论依据。     

误差补偿技术在相位偏移干涉测量中的应用

在研究泰曼—格林相位偏移干涉仪测量原理基础上，分析了位移驱动器移相误差对五幅移相计算结果的影响，一阶线性误差和二阶非线性误差是相位偏移干涉测量技术中产生相位误差的主要因素；提出了五幅算法移相误差补偿技术，该方法直接从相位偏移干涉图中计算移相过程中存在的一阶及二阶移相误差，对五幅算法结果进行误差修正；采用玻璃平晶为测试对象，建立了泰曼一格林干涉仪移相误差补偿原理试验系统。试验结果表明在同时存在一阶移相误差及二阶移相误差情况下，采用提出的移相误差补偿方法可以将位移测量精度提高6倍，相当于采用氦氖激光器的倍程干涉仪中位移精度达到1．0nm。     

电磁轴承转子表面圆度误差对系统的影响

通过对转子表面圆度误差的机理分析,建立了圆度误差的数学模型,并实验验证了数学模型的正确性。分析讨论了圆度误差对采用PID控制策略的电磁轴承系统的控制精度的影响。研究结果表明:圆度误差会使转子作周期振动,当圆度误差信号的频率等于系统固有频率时,振动幅值较大,在这个频率后随频率的增加振动幅值减小。     

麦克风阵列幅相误差校准的最小二乘系统辨识研究

阵列幅相误差显著降低了麦克风阵列的声源定位算法性能,研究了一种麦克风阵列幅相误差有源宽带近场校准方法。该方法采用一个校准源,线性正弦扫频信号作为激励信号,它先对阵列接受到的信号进行幅值和相位补偿,以阵列中的一个阵元作为参考阵元,把参考阵元与待校准阵元当作单输入单输出线性系统,然后通过递推最小二乘(RLS)系统辨识算法获得用于通道校准的FIR滤波器。用三维声强探头阵列进行校准和声源定位实验,验证了所提出的校准方法实用有效。     

精密测试中的振动相位零点漂移误差及其减小方法

精密转子的功能需要通过严苛的动态运行精度来实现,这给振动测试的精度提出更高的要求。现有方法通过对快速傅里叶变换的改进,已经实现对振动幅值、相位等参数的精确提取,但对于振动相位零点漂移误差及其减小方法的研究还较少。通过对精密测试中振动相位零点漂移误差来源及其变化规律的深入分析,提出一种减小精密振动测试中相位零点漂移误差的方法。该方法依据相位序列变化步长搜索键相序列信号变化的周期数、以变化周期内信号的平均值估计相位零点漂移的中间值;在此基础上,结合信号的角度分辨率对初始相位序列的极值进行估计进而确定振动信号初始相位补偿量。该方法的有效性和可行性通过仿真试验和实际测试分析结果得到验证,为提高信号相位的测试精度提供一种可靠的解决方案。     

伺服系统线性特性和非线性摩擦的解耦辨识方法研究

针对伺服进给机构包含线性结构和非线性摩擦特性的特点,提出一种将线性模型和非线性摩擦特性进行分步解耦辨识的方法.首先分别确定伺服系统的线性模型和非线性模型,将伺服系统结构模型转化为线性模型加非线性摩擦反馈的结构.为了消除非线性摩擦力对线性模型的影响,采用2路同向非过零速信号对系统激励,利用2组系统输入和输出信号的差值作为线性参数的辨识数据对线性参数进行估计.获得线性模型后进一步利用系统稳态输出实现对非线性Coulomb摩擦幅值特性的估计.系统仿真和实验都证明了该辨识方法对提高伺服系统的辨识精度及控制器设计的有效性和可靠性.     

低噪声高一致性水声阵列接收机系统设计

为了满足潜标系统中水声阵列信号的低噪声多通道同步采集的需求，以及针对由接收机器件不一致引起的通道间幅相一致性偏差问题，提出了一种低噪声、高一致性水声阵列接收机系统的模块化设计方法。基于FPGA实现水声阵列信号的采集与传输，并在FPGA内设计幅相偏差修正模块对采集数据进行幅相修正。实验测试表明：在不同增益下接收机采样误差均小于0.5%，在200～2 500 Hz的工作频带内系统自噪声小于15 nV/■。幅相修正前各通道相位偏差小于2°，幅度偏差小于0.5 dB。幅相修正后相位偏差小于0.1°，幅度偏差小于0.05 dB。     

关节驱动柔性臂非最小相位系统的全局终端滑模控制

研究关节驱动柔性臂这一非最小相位系统的点对点定位与振动抑制问题。基于闭环动力学原理,将伺服反馈约束理论与Rayleigh-Ritz法相结合,建立耦合关节控制器动力特性的柔性臂振动偏微分方程,由此证明柔性臂实现点对点定位的同时进行振动抑制的可行性。采用微分几何输入/输出线性化方法重新定义观测输出,在新坐标系下将原系统分解为输入/输出子系统和内部子系统,并导出零动力学方程。设计一种全局终端滑模控制器,不仅使输入/输出子系统在有限时间内快速收敛至零,而且避免了常规滑模控制的抖振问题,利用极点配置法设计零动态子系统的控制器参数使整个系统Lyapunov稳定,通过数值仿真验证了所设计控制策略的有效性。设计并建立试验平台,试验结果表明仅以关节处的驱动电机为作动器可同时实现柔性臂系统的点对点定位与快速振动抑制。     

旋转机械状态监测中提高FFT线性谱精度的一种方法

针对旋转机械状态监测中振动信号一般以离散频率成分为其主要频率构成的特点，讨论一种改善ＦＦＴ线性谱精度的方法。应用该方法对代表某谐和分量的谱峰参数进行适当修正，能获得该分量较精确的频率、幅值和相位。其中相位分析误差小于５°     

主动四轮转向车辆的分层控制

针对实际主动四轮转向(4WS)车辆设计了分层控制策略,其中,设计上层控制策略的目的是为线性4WS车辆模型提供标准的输入信号,以使其具有和理想参考模型一致的转向特性。下层控制策略则针对实际4WS系统的初始状态、参数不确定性和轮胎的非线性等导致的状态误差进行了最优控制和基于线性模型的分数阶积分补偿,以提高整个系统的鲁棒性。仿真结果表明,分层控制能使得主动四轮转向车辆很好地跟踪其参考性能,且具有良好的鲁棒性。     

塔式摩擦提升机的动力学建模及其纵向振动分析

塔式摩擦提升机在朝着高速、重载和大运程方向发展时,存在着提升机的冲击和振动等问题,基于这些问题,建立了塔式摩擦提升机动力学模型,对提升系统的纵向振动进行了仿真分析和试验研究。首先,基于Hamilton原理建立了一种考虑尾绳的摩擦提升系统纵向振动数学模型,通过Galerkin加权余量法离散了偏微分方程组;其次,以某矿塔式摩擦提升机参数和运动曲线作为数学模型输入,仿真分析了系统运行过程中的纵向振动响应,并结合现场测试数据对理论模型的正确性进行了验证;最后,研究了不同提升载荷、高度和摩擦轮波动幅值对系统纵向振动的影响。研究结果表明:塔式摩擦提升系统在加速、减速和制动时刻,系统所受的冲击纵向振动会明显加剧,提升绳和尾绳也具有相似的振动特性;此外,提升载荷、高度以及增加摩擦轮波动幅值均会加剧系统运行过程中的纵向振动;该研究结果可为塔式摩擦提升机纵向振动特性的进一步分析提供支持。     

基于惯量估计的工业机器人关节伺服系统变增益自抗扰控制* .txt

摘要：针对工业机器人关节伺服系统存在时变负载和模型不确定性问题，提出了基于惯量估计的变增益自抗扰控制策略。首先，建立了关节伺服系统数学模型，并通过频域分析，得到了关节伺服系统二阶状态方程。为了削弱扰动和不确定参数的影响，设计了线性扩张状态观测器，利用自适应的方法估计惯量，同时结合鲁棒和滑模控制以保持系统稳定性，并对该控制策略进行了仿真和实验研究。实验结果表明，在该控制策略下，电机端正弦信号跟踪误差小于02 rad，在负载扰动下位置误差小于003 rad，较之单一自抗扰控制误差大约减小了40%，具有较强的抗扰动性，提高了关节伺服系统的控制精度和动态性能。 .txt     

汽车转向的力输入控制与角输入控制及其对驾驶员—汽车闭环系统的影响

讨论两种与不同驾驶员转向控制策略相应的人－车才环系统的运动特征。在描述驾驶员操纵汽车时可以认为驾驶员有两种操纵方式，即通过给转向盘施加转向力矩或通过使转盘转地定定角度来实施其转向策略，分别称这两控制方式为力输入控制与角输出控制。仿真计算表明，当不足转向度小的汽车高速行驶时，驾驶员采用力输入控制策略具有更小的跟随误差，在力输入控制下，驾驶员校正参数的变化范围也比采用角输入控制策略的小得多，这说明力输     

时域随机驱动信号生成试验研究

将高阶累积量谱应用于多点随机振动控制环境试验中,生成时域随机驱动信号。通过建立三阶累积量谱(双谱)与自谱间的幅频与相位转换关系,经时域随机驱动信号验证性生成实验,揭示这层关系的存在。其次在多输入多输出线性系统理论假设前提下,根据系统驱动、系统频响、系统响应间线性映射关系,通过双谱与自谱间的幅频与相位转换,经IFFT(iverse fast Fourier transform)变换生成满足试验控制要求的时域随机驱动信号。最后以一悬臂梁为试件,对其进行双输入、双输出随机振动控制环境模拟试验。试验结果表明:将双谱应用于多点随机振动控制试验中生成时域随机驱动信号的方法是可行有效的,同时也验证了双谱能抑制高斯白噪声的特性,这一点可通过所生成驱动信号的概率密度分布特征曲线(部分满足均匀分布)进行体现。     

基于振动信号精确主频求解实现发动机转速测量的研究北大核心CSCD

基于振动信号实现发动机转速测量的系统,关键在于如何从高噪声与谐波环境精确提取振动信号的主频。为此,设计了一种基于线性移动正弦拟合进行主频信号提取的方法,对传感器采集的振动信号首先使用快速傅里叶变换(FFT),获取粗估主频周期,然后利用粗估主频周期对信号进一步采用线性移动正弦拟合,并得到振动信号的逐点包裹相位与解包裹相位,最后利用首尾零点或极点的解包裹相位实现频率的精确求解。实验完成了对标准振动信号的测量,频率误差小于0.1%,实际测试表明:该方法在现场噪声背景较大的条件下,仍能保证转速的测量精度达到0.4%。     

时栅传感器高精度激励信号源设计

针对时栅位移传感器在测量过程中存在低次误差的问题,分析了激励信号源误差对时栅测量精度的影响。为提高时栅位移传感器的测量精度,设计了一种基于闭环控制的高精度激励信号源。对两相激励信号进行数据采集,计算相位差及比较幅值,并将处理结果反馈到激励信号数据源,控制其相位和幅值,以满足两相激励信号的幅值相等及相位正交。试验结果表明,这种基于闭环控制的方案提高了激励信号源的精度,从而使时栅的测量精度提高了30%。     

振动系统随机激励与响应信号的分析

本文通过对随机激励下的单自由度和多自由度线性振动系统的激励与响应信号进行分析处理，从而在时间域内确定性信号建立起了振动系统输入与输出之间的关系。     

基于双谱熵和聚类分析的转子系统故障诊断

转子系统在故障状态下的振动信号往往呈现很强的非线性,其在频域上主要表现为不同频率之间相互耦合,产生合频、差频等组合频率。为了解决传统频谱分析只关注信号中的频率成分及其幅值大小,而忽略信号相位信息的问题,采用双谱方法对振动信号进行分析。双谱包含信号相位信息并且对非线性敏感,可以将早期故障的微弱非线性放大,检测出频谱中不同频率之间的非线性相位耦合关系。通过对ZT-3转子实验台植入不同类型的故障,采集系统在不同状态下的加速度信号,从振动信号的双谱中提取各频段的信息熵,采用模糊聚类方法进行故障识别。结果表明,双谱熵作为特征参量可以准确识别转子系统的故障类型,验证了方法的可行性。