精密机械热误差校正机理及参数遗传优化

在研究精密机械热误差校正机理基础上，提出了主动热校正控制变形误差的精度指标，并研究了减少与增加热控制源对控制精度指标的影响．研究表明主动热校正的控制精度与热控制源数目、控制源位置及控制源的幅值有关，优化的目的是获得最佳的控制源组合及幅值参数，使热误差控制精度指标最小．由于热控制源幅值必须满足一定的设计约束，针对其幅值参数确定的困难性，引入遗传优化算法，该算法具有简单实用的特点，有较强的通用性．实例研究表明，热误差校正控制机理对变形校正控制系统的设计具有指导作用，遗传优化热控制源幅值参数具有快速全局收敛的优点．     

电偶极子组天线幅相误差校正

存在幅相误差时,基于特征值分解的子空间类算法性能急剧恶化.为了校正幅相误差,用一个线极化校正源信号,无须准确已知校正源的波达方向.在校正过程中只需将待校正电偶极子组绕x轴旋转90°,根据旋转前后到达角的关系以及对应电场分量的比值关系得到到达角的估计,进而得到幅相误差的估计,导出了到达角和幅相误差估计的闭式解.数值仿真结果证明了该方法的有效性.     

基于自编码器的阵列时变幅相误差校正算法

随着阵列天线在各类移动平台上的广泛应用,时变幅相误差成为影响阵列信号处理技术工程化应用的重要因素。针对当前时变幅相误差无法有效校正的问题,结合自编码器思想,提出一种基于深度学习的阵列时变幅相误差校正算法。算法充分利用自编码器网络的数据特征提取与重构能力,设计了针对通道时变幅相误差校正的深度学习网络,给出了不含时变幅相误差数据(无扰数据)与含时变幅相误差数据(扰动数据)双驱动下的学习机制,基于期望输出与理想模型均方误差最小化原则,完成了对阵列流形隐匿特征提取,实现了阵列时变幅相误差的有效校正。仿真实验表明,所提算法可有效实现各通道时变幅相误差校正,在通道存在±80%随机时变幅度误差以及±5°随机时变相位误差时,幅度与相位误差校正后的均方差分别在0.5%和1.5%以内,当信噪比大于等于0 dB时,校正后数据的MUSIC算法测向精度与无误差数据基本一致,验证了所提算法的有效性。     

基于Levenberg-Marquardt算法的线性热变形补偿系数矩阵优化

根据增强参考系统点(ERS点)热变形的线性特点,建立ERS点线性热变形模型,利用线性热变形补偿系数矩阵对ERS点热变形进行补偿.提出一种基于Levenberg-Marquardt(LM)算法的线性热变形补偿系数矩阵优化方法,构建多组补偿后的ERS理论值与测量值之间最小加权距离误差函数的优化模型,采用LM算法求解.以壁板工装为例,通过仿真计算得出在多优化参数、多数据量情况下,优化时间在可以接受的工程应用范围内.通过实验验证了该方法有效地减小了转站误差,修正转站参数,得到的单位温度下的热变形系数矩阵稳定可靠.     

阵列幅相误差背景下MUSIC算法的DSP实现

针对空间谱估计算法在实际应用中的误差问题,讨论了在存在阵列幅相误差背景下,多重信号分类法（MUSIC：MUltiple SIgnal Classification）测向算法在DSP（Digital Signal Processor）上实现的一种方法。通过设置方位精确的辅助阵元对幅相误差进行校正,辅助阵元的方位信息为误差参数的计算提供了必要的信息量,然后利用MUSIC算法进行波达方向估计,同时利用TI公司高速DSP芯片（TMS320C6713）实现了在阵列幅相误差背景下的MUSIC测向方法。仿真结果证明了该方法的有效性。     

一种新的自校正内模控制

提出一种设计自校正内模控制的新方法．对有规律误差经在线辨识，建立误差预报模型，从而达到对内模调节器的在线校正；而对无规律的误差，只作闭环修正，最后达到消除系统的稳态误差．本方法对对象参数在一定范围内漂移时能起自校正作用．仿真结果表明，本算法比一般的内模控制有更好的动态响应曲线．     

高分辨阵列测向的全局优化自校正算法

提出了一种高分辨阵列测向的全局优化自校正算法。对在模型失配的情况下，利用投影矩阵所形成的谱估计矩阵，同时对信号的到达方向及未知的模型误差参数进行估计，并利用退火模拟算法保证算法能收敛于全局最优解。为简单起见，文中仅考虑阵元的增益及相位误差参数。     

单值动态矩阵控制的仿真研究

动态矩阵控制在工业中有着广泛的应用，为了提高动态矩阵控制算法的实时性和间化其算法，在双值动态矩阵控制的基础上，提出一种新型的动态矩阵控制，即单值动态矩阵控制，该算法只选取一个预测输出值， 由二次性能指标计算控制量，通过反馈校正输出误差，并分析单值动态矩阵控制算法各参数对系统动，静态性能的影响，给出了参数的选择规则，仿真试验表明，它较传统的动态矩阵控制算法计算速度快，实时性强，且控制算法和参数的先取规则较双值动态矩阵控制算法简单，通过对参数简单合理的选择，就可得到好的控制效果，同时具有较强的抑制干扰能力。     

基于误差反馈加权校正的DMC控制及仿真

预测控制是目前在工业过程控制领域中应用较广的一类算法。其中由Culter等提出的，建立在非参数模型阶跃响应基础上的动态矩阵控制具有建模简单，计算量少，鲁棒性强等特点。但是动态矩阵控制仍然还存在着克服干扰的定值调节方面质量不高，很难解决扰动信号对系统稳态值的影响及快速调节过程之间的矛盾。由于算法中只利用当前时刻的误差进行反馈校正，而没考虑已发生的误差，造成误差干扰的校正不充分。因此，在动态矩阵控制算法的基础上，采用误差反馈加权校正的思想，运用内模原理，对加权系数进行设计，以提高控制系统的抗干扰性和调节快速性。通过理论分析和仿真实验证实了这种算法的正确性和有效性。     

海洋高压电机绕组中介质损耗角的校正算法

介绍了一种海洋高压电机绕组中介质损耗角的校正算法。详述了基于谐波分析法的介质损耗角的计算过程,通过分析谐波算法带来的误差原因,根据误差主要原因窗泄露以及栅栏效应提出了将二者合二为一的校正方法,使用汉明窗加权函数和快速傅里叶变换的校正方法,分别对频率、幅值和相位角进行校正改进,改进的谐波分析法得出的介质损耗值受频率变化波动非常小,在现场测量中得到了充分的验证。     

基于遗传算法的热力设备机理模型参数优化方法研究

针对复杂热力系统机理建模参数优化中存在的问题,提出了基于遗传算法的机理模型优化方法。建立热力设备的机理模型,确定优化参数,应用遗传算法进行优化,直到模型精度达到要求。以末级过热器为例进行的仿真研究表明,运用该方法优化的机理模型达到预定的精度要求;优化过程自动进行,缩短了参数优化时间。作为一种通用算法框架,具有简单易用的特点,适用于各类热力设备模型和热力系统模型,为火电厂仿真机数学建模和参数自动优化提出了简单实用的方法。     

双摄像机结构光三维测量系统自标定方法

针对双摄像机与投影仪结构光三维测量系统的标定问题,提出了极线约束条件下的自标定方法．依据极线约束理论,通过标定物上特征点与对应双摄像机的两个像点确定极线方程,建立了两个摄像机之间的平移和旋转关系矩阵．将多编码周期三角形灰度分布图案投射到标定物,获取特征点在投影仪上对应点的坐标,采用改进8点法建立投影仪与双摄像机关系矩阵的两个估计矩阵,利用对极距离为目标函数进行估计矩阵优化,得到双摄像机和投影仪的参数矩阵．采用该系统对平面和人脸进行了三维测量实验,结果表明平面测量的最大绝对误差不大于1．7mm,相对误差不大于0．18％,表明了该三维测量系统自标定方法的有效性．     

大体积混凝土力学参数的Bayes随机优化反演

主要研究大体积混凝土力学参数的Bayes随机优化反演方法.将Bayes参数估计理论引入温度荷载作用下大体积混凝土力学参数随机反演问题,建立了相应的Bayes参数反演误差函数,并将优化理论中的变尺度法应用于该反演问题,推导了相应的计算公式,通过典型算例分析得出了该方法反演速度快且精度高等有益结论.     

基于单CCD尺寸检测的摄像机标定方法

为提高机械零件尺寸检测的精度,针对Tsai两步标定法中初始参数不精确的问题,提出了基于直线投影约束的三步标定方法.该方法首先利用直线投影约束条件求解出图像中心点和畸变参数的初始值,然后结合径向排列约束条件求解超定方程组得出全部外部参数和余下内部参数值,最后对全局参数进行非线性优化.为验证提出方法的效果,通过建立基于图像模板的世界坐标系实现,即首先利用图像像素坐标求取摄像机坐标,再将摄像机坐标进行归一化,利用外参数矩阵就可以求解出图像点的世界坐标.结果表明,该方法可以有效提高摄像机标定的精度,像素误差可达0.126 5像素点,单目视觉尺寸检测中任意两点距离误差小于0.41%.     

红外热像仪性能参数检测系统校正方法研究

红外热像仪各项性能的检测离不开红外成像系统性能测试设备,测试系统的校正对于性能参数的检测和修正至关重要。针对红外热像仪性能参数检测系统的参数检测需求,进行了系统校正方法的研究。设计完成了校正系统,利用物理温差与辐射温差的关系,测量得到一系列的温度分布曲线。采用最小二乘方法对测试数据进行线性拟合,完成了测试系统校正系数的标定。实验结果表明,该方法解决了检测系统校正的技术问题。满足标定测试要求。对于红外热像仪性能参数检测系统的应用具有重要的实用价值和意义。     

晶圆传输机器人标定技术研究

为了提高高速高精度晶圆传输机器人的定位精度,建立了精度分析和运动学标定为一体的精度保障体系.针对机器人的特点,建立了误差模型,分析了各结构几何参数误差源的灵敏度,提出了结合几何误差迭代法和基于运动学逆解的非线性参数辨识的分步标定方法,对其进行了标定,并对几何结构参数进行了误差补偿.仿真分析以及实验证明:机器人定位误差达到0.07mm,有效地提高了机器人末端的定位精度.     

Jitter Tests and Studies for the Azimuth Axis of the TMT Tertiary Mirror System

太阳辐照度绝对辐射计的灵敏度研究与优化

衣小龙^1,2,方伟¹,骆杨¹,夏志伟¹,王玉鹏¹

（1. 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,长春 130033;

2. 中国科学院大学,北京100049）

创新点说明：

1）通过理论分析以及实验测量的手段,研究灵敏度非线性误差对太阳辐照度绝对辐射计测量精度的影响;

2）提出了太阳辐照度绝对辐射计的测量新方法,通过实时修正灵敏度补偿了灵敏度的非线性误差,从而提高测量精度。

研究目的：

目前太阳辐照度绝对辐射计的定标精度随光功率的降低而下降,本文主要研究目的是提高太阳辐照度绝对辐射计的测量精度,从而提高定标精度。

研究方法：

通过理论分析以及实验测量的路线研究灵敏度非线性,通过修正灵敏度误差提高太阳辐照度绝对辐射计的测量精度。基于两点插值原理提出优化的测量方法。在各个辐射功率下测量实时修正灵敏度,得到灵敏度非线性的相对系统误差为2.2%,分析灵敏度非线性的影响。同时使用新方法以及传统方法测量辐射功率。

结果：

比对实验结果说明新方法将测量精度提高到0.1%,通过实时修正补偿了灵敏度非线性。

结论：

1）新方法可以显著提高地面比对实验的定标精度;

2）灵敏度非线性研究为优化太阳总辐照度监测仪的在轨定标精度提供了理论和实验依据。

关键词：测量精度;绝对辐射计;辐射定标;太阳辐照度

     

一种改进的摄像机线性标定优化方法

现有的摄像机标定方法没有将高精度和简便性很好的衔接在一起。提出一种新的标定优化方法。首先选择主点位置在图像中心,纵横比为1作为初始条件;接着利用改进的摄像机线性标定方法,得到在同一摄像机坐标系下不同图像上所有标定点的摄像机坐标;最后利用摄像机坐标系下的这些三维点来优化内、外参数。实验结果表明：本文提出的标定方法得到的焦距误差在0.1mm以内,主点位置的最大误差在2pixel左右,测试点的最大误差控制在0.5pixel以内。本文提出的标定方法是一种简单、高精度的标定方法。     

Research on COB De-embedding in Scattering Parameter Measurement

The popular radio frequency (RF) chip on board (COB) test has gradually taken the place of on-wafer test due to the high efficiency and high power. This paper presents the extended Open-Short-Load (OSL) that is one-port calibration method to verify the error model de-embedding in S parameter measurement. Three-level cascade structure on COBs system error model is proposed and analyzed. Four kinds of calibration plane solutions for de-embedding are verified. At last, on-board calibration (CAL) kits solution is established to decrease the system error to the least value. The maximum error shift can be controlled less than 0.1 dB comparing with the on-wafer test results. In general, the practical application results prove that this method is reasonable and effective and easy to be mastered.