弹载磁传感器的误差补偿及姿态解算方法

随着国防工业科技的不断发展,弹上导航制导技术的应用越来越广泛.为了实现对高旋弹的飞行控制,获取姿态信息是最为关键的步骤,而传统的利用IMU或地磁来解算姿态的方法,在滚转角结果上存在着较大误差且存在灵敏度不足的缺点.提出了一种使用补偿后的三轴地磁数据来解算姿态的方法,采用最小二乘与椭球拟合的方法对磁传感器进行温度标定与弹体系数标定,补偿了地磁数据的误差,并在此基础上研究了利用地磁信息解算弹体姿态的方法.实验结果表明,所提出的方法在易于工程实现的同时,采集的地磁数据相比于国际地磁标准减小了近20％的误差,在姿态的解算上可以减小14.21％的误差,在滚转角解算上提高了30.72％的精度.     

高旋制导弹药转速测量装置及方法研究

针对高旋制导弹药高转速难以精确测量问题,设计了一种基于地磁传感器的转速测量装置,测量装置主要采用了HMC1053三轴地磁传感器和STM32H753 ARM芯片来完成转速测量功能。根据地磁传感器输出信号特性,利用过零点检测方法对转速信号的时域特性进行了仿真和分析,分别采用短时傅里叶变换和连续小波变换方法对转速信息的时频特性进行了仿真分析和对比,结果表明采用连续小波变换方法得到的频率分辨率更高,求解的转速精度更高。最后通过机床转速试验及弹载飞行试验进行验证,机床转速试验解算的转速最大误差为0.011 3 r/s,试验结果表明了转速测量方法的可行性,为高旋制导弹药的导航和制导技术提供相关的支持,具有一定的工程应用价值。     

基于磁阻传感器的高旋弹转速测量系统

由于现在战争的需要,对弹药精确打击能力提出了新的要求,传统的测量方法对高旋弹转速的测量,受器件过载、成本限制、精度要求已经无法满足工程应用的需求.地磁场作为一个有规律的稳定场,在宇宙空间探测、国防、矿场探测方面发挥着重要作用.本文提出的测量系统利用两片HMC1052,通过特殊的传感器组合方式获取地磁场信号,地磁场信号在再经过过零点结算,最终得到弹体转速.该测量系统能够解决转速高达330 r/s的高旋弹转速测量问题,经过试验验证,转速误差相对精度可以达到1.52%.     

电网瞬时频率跟踪算法设计

在高压直流输电工程中,采用高精度锁相环跟踪电网相位,并在设定角度产生点火脉冲触发换流阀,瞬时电网频率跟踪速度和精度对锁相环至关重要,传统的频率测量方法无法同时满足速度和精度的要求。提出了一种电网瞬时频率跟踪算法。该算法将三相电压瞬时值进行Clarke变换,经有限冲激相应滤波器(FIR)滤除谐波和负序分量后,计算电网实时相位,采用相差法实现了对电网瞬时频率的跟踪。通过仿真和实验验证,该算法可准确、快速地跟踪各种电力信号的瞬时频率,有效地滤除谐波和噪声,电网瞬时频率的测量精度高达±0.005 Hz。     

锁相倍频采集技术在电力系统谐波测量中的应用

本论文主要针对电力系统中采用的谐波测量方法而提出的一种基于锁相倍频采集方法,通过锁相环对电力波形进行实时跟踪,既解决了频谱泄漏对谐波测量精度的影响,又实现了快速的,准确的,实时性的测量.     

基于锁相环的PMU频率跟踪特性的分析与仿真

设计基于锁相环(phase-loclced loop,PLL)的相量测量装置(phasor measurement unit,PMU),目的是借助PLL的频率跟踪能力提高PMU相量测量精度。为验证PLL的动态跟踪特性和效果,根据PLL等相位采样脉冲产生的原理和环路传递函数进行分析和逻辑仿真。结果表明,PLL存在环路滤波纹波、前置滤波延迟和自身滤波延迟等方面的因素,对PLL的频率跟踪精度产生不良影响,且无法消除。结论说明锁相环并不具备所谓的高精度特性,不宜用于动态频率下的同步相量测量。     

基于地磁传感器的旋转弹姿态存储测试系统的设计

传统的由加速度计和陀螺组合而成的惯性测量系统,由于安装时存在误差,并且误差随时间积累导致无法计算出准确的姿态角,且不能承受较高的冲击。地磁传感器具有误差不随时间积累、使用简单、量程范围广的优点,在姿态测试中有广泛的应用空间。本文通过分析旋转弹的滚转姿态的测量环境和需求,设定了基于薄膜式地磁传感器的旋转弹滚转角姿态存储测试系统的性能指标。根据制定出的技术指标,进行了测试系统硬件电路中调理电路部分的设计。最后介绍了测试系统针对恶劣的测试环境采取的提高系统可靠性的措施。     

基于改进型环路滤波器的单相锁相环

针对单相锁相环(Phase-lock Loop, PLL)受PI控制器饱和抑制造成滤波性能不足这一问题,提出了一种基于改进型环路滤波器的单相锁相环。该锁相环通过增加抗饱和PI控制器,改进环路滤波器,提高滤波性能。在输入同时含有直流和谐波干扰情况下,对电网实时相位进行锁相跟踪,可以明显提高锁相精度。利用Matlab/Simulink平台对改进型单相锁相环在电网畸变时的适应性、抗干扰性进行仿真分析。并基于TMS320F28335 DSP芯片为核心的实验平台进行实验验证,结果表明,该方法能快速准确地跟踪系统频率变化,达到锁相效果。     

光伏并网中的一种变步长细分锁相算法研究

在光伏并网逆变器中,常规锁相控制方法往往受电网频率波动的影响,使得锁相环处于不稳定状态,从而导致整个并网逆变系统性能降低,甚至不能正常工作.为解决上述问题,提出了一种变步长细分软件锁相方法,即在实时检测电网频率和相位波动的基础上,通过对相位调节步长的二次细分和动态调整,使锁相环的跟踪精度不再受开关频率限制,从而不仅提高了锁相环的相位跟踪精度,而且增强了锁相环的稳定性.最后将该方法应用于30kW光伏并网发电系统中,实际测试结果验证了该方法的有效性.     

导航信号载波跟踪环路的研究

针对动态环境下的GPS导航信号,研究了载波跟踪环路的设计.三阶锁相环能准确无误的跟踪频率斜升激励,环路参数较多,在噪声性能优化上拥有更广的自由度,采用二阶锁频环辅助三阶锁相环的载波跟踪环路,并给出了环路参数的设计方案,分析了环路参数对环路测量误差的影响.     

Optimal frequency tracking method for phase‐shift PWM inverter

This paper proposes a new resonant frequency tracking control method for full‐bridge‐type high‐frequency inverters. Whereas the ordinary phase‐locked loop (PLL) based frequency control method uses a current sensor and a voltage sensor, the proposed technique can achieve the same purpose with a single current sensor. In high‐frequency power supply systems using a PLL, it is impossible to perform power control with an inverter. Therefore, an active converter must be used for power control, and the system grows larger. On the other hand, high‐frequency inverters using the proposed control system simultaneously enable power control and achieve the same resonant frequency tracking as a PLL, and thus high‐frequency power supply systems become extremely simple. This paper explains in detail the principle underlying the control method, and presents an example of a circuit to realize it. The theory is backed up by using a prototype high‐frequency power supply system which actually employs the proposed control system, thereby demonstrating its practical utility in industry. © 2012 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于Lyapunov函数的全数字锁相环的优化设计

对三相输入电压畸变条件下的矢量型数字锁相环工作原理及其非线性动态模型进行了研究,给出了一种基于Lyapunov函数的具有高稳定性和相位跟踪能力的三相数字PLL的设计方法。对环路滤波控制器和具有自动复位功能的压控振荡器分别进行离散化,解决了数字化过程中处理器有限字长的问题。对三相输入相不平衡、谐波、偏移等畸变条件下的PLL误差进行了计算和分析,采用PI控制器取代传统的环路滤波器,提高了三相数字锁相环抑制畸变的能力和跟踪响应的速度。采用DSP实现三相数字锁相环技术,并用于6kW逆变器功率因数的控制中,仿真和实验均验证了理论分析的正确性。     

可改善并网逆变器系统稳定性的弱电网频率快速检测方法

现有的频率检测方法大多通过锁相环实现,但锁相环在弱电网背景下存在失稳隐患,致使弱电网频率无法准确检测。在电网同步相位开环检测方法的基础上提出了一种新的频率检测方法,可在有高频噪声干扰的背景下显著地提高频率检测的速度与精度。文中所提出方法首先利用开环相位检测技术实时准确获取电网同步相位,接着利用差频相位跟踪算法提取实时电网相位中的差频相位分量,最后通过对该差频相位信息进行闭环控制,即可快速准确地获得电网频率信息,实验结果表明:提出的频率检测方法能够快速准确地检测电网的实时频率,精度高且抗噪声干扰能力强。     

基于FPGA的高动态三阶锁相环设计与实现

根据FPGA的特点和锁相环的基本原理,提出一种适用于高动态扩频信号跟踪的锁相环数字模型,分析不同参数对锁相环跟踪性能的影响,得出不同情况下参数设定的基本准则。通过仿真结果表明,该环在加性高斯白噪声信道下具有较好的跟踪性能。     

旋转变压器滑模变结构数字转换算法研究

旋转变压器的两路输出均为包含角位置信息的调幅信号,必须进行解调,以实现模拟调制信号到数字信号的转换。在旋转变压器数字转换器中,常采用锁相环作为核心的解调算法。然而,常规锁相环只是一个典型的二型跟踪环路,难于兼顾动态与稳态的性能,尤其是当被测角位置高动态变化时,解调误差较大。为提高解调精度,将旋转变压器数字转换问题转化为角度跟踪控制问题,提出了一种基于滑模变结构控制器的旋转变压器数字转换算法。该算法引入了切换控制项,可以抑制被测角位置高动态变化所导致的模型不确定性对解调精度的影响。实验结果表明,该方法是可行的。     

电网非理想情况下的双馈风电机组锁相控制

随着风力发电规模的不断增加,电网非理想情况下的风电机组并网运行性能成为研究的重点。为保证双馈风电机组在电网非理想情况时能够准确、快速地跟踪电网的相位和频率,提出了一种基于abc坐标系延时算法的dq锁相方法。该方法在传统的软件锁相方法基础上,利用延时信号算法来消除由电压不对称所引入的锁相环路二次波动量,通过合理设计环路滤波器来增加锁相环路对电网5、7次谐波量的衰减系数。仿真和实验结果表明,该锁相方法不仅能很好地抑制电网三相不对称和畸变所引起的锁相环相位波动,同时也获得了较好的动态性能,能够在电网发生故障时快速地跟踪电网相位和频率,可为电网非理想情况下双馈风电机组的可靠运行提供准确的电网频率和相位信息。     

电力系统实时相位同步方法的研究和比较

本文较全面地综述了过零点检测、锁相环、加权最小均方差估计和变换角检测等常用的相位同步方法及其改进型的工作原理、理论成果和应用情况.同时分析、比较了噪音、谐波、频率波动和三相不平衡等电能质量扰动对上述较为普遍使用的相位同步方法检测精度的影响,确定了各种相位同步方法的优、缺点和适用范围.最后结合分布式发电和相量测量单元等新技术的出现提出了一些关于相位同步方法的值得深入讨论的问题.