动力调谐陀螺仪子空间辨识

针对传统子空间辨识法(SIM)用于动力调谐陀螺仪(DTG)建模过程中存在的结构参数复杂、干扰因素未知、建模精度不高等问题,提出了一种改进的子空间辨识方法。首先,确定辨识对象DTG的状态空间模型集,分析DTG输出信号中存在的固有有色噪声。然后,针对有色噪声的干扰问题,对传统SIM进行改进,通过数据Hankel矩阵的正交投影消除传统SIM的有偏性。最后,在数值仿真中引入置信椭圆,对改进算法进行统计特性分析。仿真结果表明:在不同强度有色噪声干扰下,改进算法无偏,方差特性与有色噪声强度和数据长度有关。辨识实验表明:改进SIM的辨识效果明显优于传统SIM,辨识拟合度优于90%。得到的结果显示改进算法能够应用于DTG系统建模。     

一种移动视觉测量系统的建模及标定方法

针对一种立柱式二维移动视觉测量系统,提出了其数学模型的建立和标定方法。分析了测量原理和系统组成,并通过对运动定位和摄像机成像的独立建模,构建了符合测量原理的整体数学模型。标定时,在完成对定位误差等13项几何误差标定的基础上,通过移动摄像机使圆孔靶标的像平均分布在摄像机的像面上,根据靶标的工作台位置、像点坐标、以及测量时对应的运动机构移动量,利用最小二乘非线性拟合方法实现对摄像机成像模型参数的标定。实验结果表明:经建模和标定后,测量平均误差为1.8μm。利用该方法进行移动视觉测量系统的建模和标定,可以有效地保证系统的测量精度。     

剖面浮标“浮星”可变浮力系统性能研究

为了提高柱塞泵的容积效率,针对可变浮力系统（VBS）中内油箱处于真空环境下的特殊应用工况,基于柱塞泵进油口压力与液压油饱和蒸汽压的关系,建立柱塞泵进油口压力数学模型,分析弹簧刚度、吸油管路直径和压载舱真空度对柱塞泵容积效率的影响;结合AMESim软件,重点分析VBS排油和回油的流量特性;为了验证仿真模型和计算结果的准确性,搭建VBS性能测试平台. 结果表明：当柱塞泵进油口压力低于液压油饱和蒸汽压时,容易发生气穴现象,柱塞泵的容积效率会明显下降;通过调节弹簧刚度、吸油管路直径和压载舱真空度等参数的取值范围,使进油口压力满足设计要求,可以提高柱塞泵的容积效率,降低剖面浮标的运行能耗,从而提高剖面浮标的续航能力.     

单热源作用下滚珠丝杠的温度场建模与热误差预测

研究了滚珠丝杠在单热源作用下的温度场模型,以便快速、准确地预测滚珠丝杠的热误差.根据丝杠的导热方程,在合理修改边值条件的基础上,建立滚珠丝杠的温度场理论模型,引入随温度变化的参数α’修正该模型,并提出模型参数的辨识方法.结合机械热变形理论,用所建立的温度场模型预测滚珠丝杠的热误差,进行温度场模型参数辨识实验和模型预测效果的验证实验.结果显示:基于温度场模型预测的温升值与实验测得的温升值之间的最大误差为0.8℃;热误差预测结果与实测结果的最大误差为3.8 μm.结果表明所建立的温度场模型可以较准确地反映滚珠丝杠在单热源作用下的温度分布,进而可以较准确地预测滚珠丝杠的热误差.     

全相位谱分析在自混合干涉位移测量中的应用

提出基于全相位谱分析的自混合干涉信号处理方法,用于减小激光自混合干涉位移测量的误差。首先,基于三镜法布里-珀罗腔模型介绍了自混合干涉系统的数学模型,分析了自混合干涉信号的产生机理和特性。然后,研究了弱反馈条件下自混合干涉位移测量方法,采用全相位谱分析算法进行相位测量,重构外部反射体位移曲线;讨论了信号处理算法原理并进行了算法仿真。最后,进行自混合干涉位移测量实验,并给出压电陶瓷位移测量实验结果。结果表明,全相位谱分析算法可将自混合干涉位移测量误差减小到4.4nm;应用全相位谱分析算法分析自混合干涉信号,可在不增加外部光学元件的前提下将位移测量误差减小到纳米量级。     

微重力环境对MHD角速度传感器性能影响研究

磁流体动力学角速度传感器在轨测试期间，其内部流体部分运动特性在微重力下与实验室（常重力）环境不同，表现为静压梯度、沉浮分层与浮力对流减弱，且航天器姿态调整时传感器所受微重力方向会发生变化，故有必要分析航天器所在微重力环境对传感器输出性能的影响。由于在轨测试成本高，地面测试复现效果不理想，利用仿真软件Fluent，对比两种不同结构的传感器在常重力下和航天器不同姿态的微重力下的流体运动特征与敏感元件输出特性。仿真结果表明，相较于常重力环境，在航天器不同姿态的微重力环境下，径向磁场结构敏感元件的标度相对误差不超过0.01%，最大值较轴向磁场结构减小1个数量级，低于标度重复性测试相对误差3个数量级，相位偏差小于10-5°。     

一种基于ADSP-2188M的多传感器数据采集系统

在移动智能体的研制中,能够实时地探测周围环境信息的传感器系统是至关重要的.本文介绍了一种以DSP-ADSP-2188M为核心的传感器数据采集系统的软、硬件设计和工作原理,以及与上位机通信的设计和实现过程.该系统可以应用于移动机器人、智能轮椅、自动制导车辆等移动智能系统中.     

浮标ICPT系统双LCC-S混合补偿方法研究

为了保证浮标感应耦合电能传输(ICPT)系统在负载变化时仍然能够稳定工作,基于LCC拓扑电路,建立双LCC-S补偿型浮标ICPT系统模型,并提出一种实现水上初级线圈电流幅值恒定,负载端电压稳定输出的方法.首先分析了水下拾取端串联补偿的恒压特性,然后根据反射阻抗的特点,分析了系泊钢缆回路LCC拓扑、水上初级回路LCC拓扑的恒流特性.推导出了浮标ICPT系统各个回路补偿拓扑参数配置的约束条件,并据此设计了合理的ICPT系统参数来搭建样机进行实验,以验证理论分析的正确性.实验表明,系统在20 V电源时,水上发射线圈电流与接收端电压在负载变化时仍然能够保持稳定.     

参数辨识在陀螺仪性能分析中的应用

基于挠性陀螺仪动力学模型, 研究参数辨识在陀螺仪性能分析中的应用方法。在论述挠性陀螺仪性能指标和力学模型的基础上, 利用伪随机多谐波信号作为激励信号, 通过零阶保持器将离散模型转换为连续模型进行参数辨识。实验结果显示, 模型预测输出与实际测量数据的拟合度达到95. 3%, 残差在合理的公差带以内。因此, 参数辨识是陀螺仪性能分析中的一个有效性方法, 可为陀螺仪故障分析和控制回路设计提供一种技术手段和理论依据。     

测量地表声阻抗率的实验研究

建立一个声波能量从空气中耦合到地下的实验系统模型。采用音响作为能量源发射扫频的正弦波声信号穿透到地下土壤;用声级计和地震检波器串分别测得地表的声压级和震动速度,画出二者比值即地面声阻抗率的变化曲线,以此分析声/地震波耦合的效率及其影响因素。在给定音响喇叭相对被测地面高度的情况下,地表声阻抗率在73到90Hz这个范围附近出现了极小值。现场实验证明,该系统能有效完成测量任务,可用于地下浅层埋藏物探测的实验室研究。