超精密微动台控制器带宽优化研究

为提高超精密微动台的控制带宽,改善控制性能,针对微动台模型包含机械谐振以及时滞的特性研究一种优化回路成形(Optimized loop shaping,OLS)控制器设计方法。通过回路成形方法分析得出PID控制器相位超前量不足是造成带宽受限的主要因素,并给出一种能实现高带宽的高阶控制器。利用回路成形(Loop shaping,LS)设计方法将控制器参数设计描述为优化问题,并利用遗传算法对其进行求解。将OLS控制器与试验整定的PID控制器进行试验对比,结果显示采用OLS控制器的系统的上升时间、调整时间、定位精度都有较大幅度地改善,最大超调量有所增加但仍在工程允许的范围内,表明所提出方法能够减小控制器设计对经验的依赖并有效提高地超精密微动台的控制性能。     

基于Viterbi算法的Gabor阶比跟踪技术

结合旋转机械启停阶段振动信号的特点,提出一种基于Viterbi算法的Gabor阶比跟踪(Gabor order tracking based on Viterbi,V_GOT)算法,此算法采用Viterbi算法代替了传统的Gabor阶比跟踪(Gabor order tracking,GOT)算法中的时频滤波技术.V_GOT算法和传统的GOT算法相比,其能够对复杂机械振动信号产生的邻近阶比和交叉阶比分量进行有效的跟踪和分离,并且具有计算量小、精度高、无需转速计等硬件和用纯软件的方法实现等优点.详细讨论了V_GOT技术的基本原理、算法及进行阶比跟踪的实现过程,另外,对偶函数对Gahor阶比跟踪结果的影响进行了深入的研究.采用仿真和实际试验对V GOT算法进行了验证,试验结果表明该方法能够在时频域准确地提取幅值和复杂频率变化的阶比,适合于复杂旋转机械振动响应特征提取.     

基于液态金属的跨波段超宽带极化转换超表面

在无线通信领域,电磁波传播和极化方向调控对特定信号的识别与接收具有重要意义。提出了一种基于液态金属材质的跨X(8～12 GHz)和Ku(12～18 GHz)波段超宽带极化转换电磁超表面,具有宽频带、高极化转换率、体积小、无机械疲劳损伤、易共形、成本低等优点。该超表面能够实现从7.595 GHz到17.712 GHz超宽带范围内交叉极化转换或宽带圆极化转换的功能。当阶梯状液态金属结构宽度为1.6 mm时,在相对带宽为79.9%的7.595～17.712 GHz频带上,超表面极化转换率优于90%,具有共极化向交叉极化转换的功能。当阶梯状液态金属结构宽度为0.3 mm时,在相对带宽为12.30%的10.864～12.288 GHz频带上,超表面具有线极化向圆极化转换的功能;在相对带宽为3.54%的7.328～7.592 GHz频带上,超表面的极化转换率优于90%,具有共极化向交叉极化转换的功能。样品制备及其极化转换特性测试结果表明：实验结果与仿真结果的相对误差为4.20%,理论设计与实验验证结果一致,进而验证了的跨X和Ku波段超宽带极化转换电磁超表面的多功能性和有效性。     

超窄带调制技术PSD和频带利用率性能仿真分析

针对频率资源有限,通信数据业务所需带宽不断增大造成的频率资源短缺现象.本文以超窄带调制技术EBPSK为研究对象,建立了EBPSK功率谱密度的数学模型.对EBPSK已调信号的PSD曲线进行仿真,分析了调制角度和跳变持续时间等调制参数对已调信号PSD性能的影响,以及在特定带宽下EBPSK的能量百分比.同时,研究EBPSK信号频谱利用率与信号相关性、衰减频带和误码率的关系,以正确选择EBPSK信号带宽,使系统性能最优.研究结果表明:EBPSK信号能量高度集中在中心频率周围,理论上可以实现超窄带通信,频谱利用率较高.     

超材料完美吸波器研究进展

超材料是一种人工复合材料,一般是由金属和电介质周期性排列的单元结构所构成,它具有天然材料不具备的某些特殊电磁性质。超材料的电磁响应不仅由它的构成材料决定,也与其谐振单元的微结构和排列方式有关。基于超材料设计的完美吸波器通过合理改变谐振单元的微结构参数和排列方式可以实现对特定波长的电磁波接近100%的吸收。超材料完美吸波器(PMA)具备设计灵活、响应可调、厚度小、吸波强等优点,通过设计合理的结构可以实现超宽带宽和极窄带宽,可以广泛应用于隐身材料、频率选择表面、太赫兹成像、智能通信、光电检测等领域。本文结合国内外研究现状,综述了PMA的研究近况与发展前景,以期获得对PMA更全面的理解。最后对PMA的发展趋势和应用前景进行了深入探讨,多功能、结构简单的新型PMA是未来的发展趋势。     

基于Intel平台的PCIE端口智能配置方法

提出一种基于Intel X86系统平台的PCH(Platform Controller Hub)的PCIE插槽带宽的智能识别方法,通过引入GPIO方式,并结合GPIO设计,使用FITC编程工具来生成对应PCIE功能的BIOS Flash Image,实现PCIE插槽带宽的智能识别。该方法能自动识别PCH的各种PCIE插槽带宽,简化了BIOS设计及后续的维护成本。     

膜厚监控系统的光谱宽度对波分复用窄带滤光片性能的影响

通过对光学薄膜监控系统的分析,指出在波分复用超窄带滤光片的制备中必须考虑系统光谱宽度的影响.给出了监控波长带宽影响的模拟分析结果,表明监控波长带宽在滤光片通带半宽度一半以内时,可以满足膜系的性能要求.     

电磁驱快速刀具伺服闭环系统DOB补偿增益PID阻尼控制器设计

为了弥补快速刀具伺服(fast tool servo,FTS)系统驱动不足的问题,开发了一种电磁驱动直接数字式频率合成器(direct digital synthesizer,DDS)系统来实现高带宽轨迹的跟踪控制方法。利用静态增益实现参数前馈补偿,通过线性控制建立扰动观测器(disturbance observer,DOB)补偿前馈增益处理。开展实验测试分析,从控制器中采集控制指令,实现对FTS励磁线圈的驱动作用,完成输出位移控制。研究结果表明：采用PAVPF控制器时对谐振峰起到了明显抑制,发挥理想减振作用。通过阻尼控制保持稳定裕度恒定,再通过更高增益PID控制器对系统实施控制,实现系统闭环带宽的显著增加。PAVPF阻尼达到了±2μm误差;提高DOB增益后系统最大跟踪误差降低值接近±0.16μm。该研究具有很好的控制精度,为高精度刀具控制起到理论支撑作用。     

压电倾斜镜的高压驱动及高速控制

由于压电倾斜镜的机械谐振会降低自适应光学伺服控制系统的校正带宽,本文研究了补偿压电倾斜镜谐振特性的方法。根据压电倾斜镜机械谐振频率特性的动态模型和实测数据,提出了利用压电倾斜镜高压驱动器中现有的可编程逻辑门阵列(FPGA)设计多阶双二次型数字滤波器来优化系统的动态频率响应特性。基于多阶双二次型数字滤波器,高压驱动器能实时补偿驱动对象的频率特性,完成压电倾斜镜的正谐振和反谐振的同时补偿。将其与压电倾斜镜作为一体,可实现平坦的幅频特性,从而避免机械谐振,提高伺服控制带宽。实验结果表明:相对于传统的高带宽高压驱动器,提出的具有频率特性补偿功能的高带宽高压驱动器可在同样超调量下使系统误差带宽从56 Hz提高到了80 Hz,并且低频抑制能力也得到提高。实验显示提出的具有频率特性补偿功能的高带宽高压驱动器更适合压电倾斜镜的高速动态应用。     

基于干涉条纹的光谱仪光谱标定方法研究

为了在光学相干层析(optical coherence tomography,OCT)系统中实现快速精准标定光谱仪的光谱带宽和确定光谱横坐标的变化规律,提出了用干涉条纹标定光谱带宽和确定波长非线性分布规律,从而实现了光谱仪光谱标定。先用单频激光确定了某一特定波长在CCD中像素点位置,然后根据光程差与干涉光谱周期数之间的关系确定了光谱仪的光谱带宽范围;再运用多项式函数拟合干涉光谱,将光谱强度平滑处理并对干涉条纹的峰值间距做了插值处理。根据峰值间距与波数的比例关系,确定了波长在横坐标的分布规律。两个对照实验结果表明,运用该方法标定的光谱带宽误差在±0.15 nm以内,标定误差优于传统汞灯等标定方法。研究结果表明:光谱横坐标校正后明显提高了系统分辨率和信噪比,因此验证该标定方法是可行的。     

超高效液相色谱技术在食品安全检测中的应用

超高效液相色谱（UHPLC）技术是在高效液相色谱（HPLC）技术的基础上,进一步利用亚微米颗粒填料、超高压输液泵、低死体积系统及快速检测等特点发展起来的分析检测技术,具有更高的分离度、分析速度和检测高灵敏度。本文综述了近年来UHPLC技术在食品安全检测中的应用,特别是在检测农药残留、兽药残留、食品添加剂、非法添加物以及有毒物质等方面取得的研究成果。     

Measurement and functional validation of detect and avoid ultra wideband devices

Ultra Wideband (UWB) radio regulations have been discussed in recent years because of the potential interference of UWB radios to other radio systems with which they share the spectrum. A mitigation technique for UWB devices named Detect and Avoid (DAA) has been proposed as a potential solution to reduce the risk of interference. DAA testing presents specific challenges related to the low emission power of UWB devices, the validation of spectrum sensing algorithms and timing considerations. This paper presents the design of a test bed to validate the correct implementation of DAA mitigation techniques by UWB devices. It describes the testing challenges and the related test bed design solutions for both radiated and conducted test methods. A number of measurement campaigns on UWB devices with detect-only capabilities were separately conducted at three different test beds facilities. The measurements results are analyzed and compared.     

基于FPGA的跳时延发射参考系统的基带数字信号处理

超宽带(UWB)通信通过传输能量极低的极短脉冲和占用超大带宽来完成短距离的高速通信.由于其极高的数据传输率,抗多径衰落,低成本和低功耗等诸多优点,成为短距离无线通信系统的研究热点.在有诸多优点的同时, 它的实现又面临着很多挑战,比如系统采样率极高,对同步精度要求极高,信道估计极为复杂.而跳时延发射参考(Delay Hopped Transmitted Reference-DHTR)系统是超宽带系统的一个低复杂度的实际可行的方案:通过在模拟域做相关操作,大大降低了系统的采样率和数字信号处理的数据量;把传输的参考脉冲作为信号脉冲的污损模板,绕过了复杂的信道估计问题.本文的工作是AIRLINK[4]项目演示任务的一部分.文中说明了DHTR UWB通信系统的工作原理;分析给出系统的框架结构;通过对文献[3]给出的接收信号数学模型进行简化,分析得到了同步解调的方法;并针对DHTR系统符号同步方法,提出了两种电路实现的结构-串行同步和并行同步结构;然后用FPGA实现了DHTR系统发射端和接收端的基带数字信号处理部分;最后搭建了一个完整的验证平台,对系统进行了功能验证.此系统的电路综合结果表明系统实现了低复杂度、低成本,证明了它在超宽带通信中的可行性和实用性.     

超宽带穿墙雷达动目标跟踪成像算法研究

利用超宽带穿墙雷达探测跟踪墙后人体目标在城区巷战、反恐斗争和人质救援等领域的应用日益广泛。动目标检测与成像算法是穿墙雷达信号处理的两大关键部分,针对传统的动目标检测方法的不足,本文研究了一种提取动目标回波信息的自适应背景去除方法,并考虑到墙体影响,对传统的后向投影成像算法进行改进。利用FDTD数值仿真和外场实验验证了对隐藏在墙后运动目标跟踪成像,研究结果表明,本文算法对天线形式要求简单,准确度高,实时性好。     

Ultra3000高性能数字式伺服驱动器的应用

叙述了Ultra3000高性能全数字式伺服驱动器的组成、特点、通用数字量和模拟量I/O口及CN3口；以Ultra3000-SE数字伺服驱动器为例，介绍了Ultra3000驱动器对运动控制的实现。     

超高分子量聚乙烯的性能及在机械中的应用

超高分子量聚乙烯具有优良的物理和力学性能,其机械强度高,硬度大,摩擦系数低,尤其耐磨性能更好,能替代金属材料在机械领域中广泛应用,重点对用超高分子量聚乙烯制造的离心泵,矿山轴承的结构设计,特点及工业应用结果进行了研究,并对新的机械应用领域作了展望。     

超高分子量聚乙烯塑料轴承设计研究

超高分子量聚乙烯具有优异的物理和机械性能,其机械强度高、硬度大、摩擦系数低、尤其耐磨性能极佳,在所有工程塑料中名列前茅。因而用超高分子量聚乙烯替代金属作为轴承材料,其应用前景必定十分广阔。在分析材料性能的基础上,对超高分子量聚乙烯塑料轴承设计原理进行了研究,为工业化生产提供理论依据。     

超超临界锅炉受热面管系连接件自动化焊接系统设计

超超临界锅炉是今后火电机组的发展方向,在超超临界锅炉受热面管系中,由于受到结构布置等原因大量使用活动连接件,目前全部采用焊条电弧焊(SMAW)技术,产品制造精度不高,产品质量不稳定,生产效率低下。针对活动连接件的焊接技术要求以及分布规律、件形状、尺寸一致的特点,设计了龙门式气体保护焊接机器人机械结构,使用OTC的DP400全数字IGBT逆变控制直流脉冲自动焊接电源,构建了基于触摸屏的自动焊PLC控制系统。该系统能实现多组合的焊接参数设定,优化焊接工艺参数匹配。     

超高效液相色谱在化妆品添加剂分析中的应用

超高效液相色谱法由于其高灵敏度、高分辨率、分析速度快等特点,在化妆品添加剂分析中得到了广泛应用。本文介绍了超高效液相色谱的原理和特点,对超高效液相色谱在检测激素、抗生素、防腐剂、色素等化妆品添加剂方面的应用研究进展进行了综述。     

超高效液相色谱在化妆品添加剂分析中的应用

超高效液相色谱法由于其高灵敏度、高分辨率、分析速度快等特点,在化妆品添加剂分析中得到了广泛应用。本文介绍了超高效液相色谱的原理和特点,对超高效液相色谱在检测激素、抗生素、防腐剂、色素等化妆品添加剂方面的应用研究进展进行了综述。