异步电机定子磁链观测方法的改进研究

针对传统直接转矩控制电压模型定子磁链观测器存在的直流偏移和初始值偏差问题,在传统改进算法的基础上,通过交换低通滤波环节与补偿环节的相对位置,提出了一种新型磁链观测器.理论分析和仿真结果表明,新算法能够消除低通滤波器磁链动态观测误差,在有效抑制饱和与直流漂移的同时,完全补偿相位和幅值误差,提高了磁链观测精度.     

基于电压模型改进型定子磁链观测器

为提高直接转矩控制系统在电压电流模型磁链观测器中的磁链观测精度以及动态性能,针对传统一阶低通滤波器造成的初始相位直流偏移问题以及幅值偏移和相位畸变,提出一种新型的磁链观测器算法。对低通滤波器后的输出采用高通滤波器解决直流误差问题,同时对滤波器造成的幅值和相位误差进行实时补偿,以提高磁链观测的精度,在此基础上,通过将补偿函数提前改善磁链观测器的动态性能,特别是低速时的动态性能。为进一步验证新型磁链观测器的有效性,建立了异步电机直接转矩控制系统仿真实验平台,大量的仿真和实验结果论证了新型磁链观测器的有效性。     

基于幅值限定补偿磁链观测的DTC算法仿真研究

定子磁链的准确观测对于DTC系统十分重要。针对传统U-I模型观测磁链时直流分量造成积分漂移的问题,存在两种常用的方法来改进磁链观测器:一阶低通滤波器和幅值限定补偿积分器。分析得知,在DTC系统中基于幅值限定补偿的积分器可以观测到更准确的磁链值。在d SPACE平台下分别搭建不同磁链观测器的DTC仿真模型,实现永磁同步电机的实时控制。结果表明,基于幅值限定补偿的磁链观测器较低通滤波器提高了观测精度。     

基于MEMS传感器的运动加速度提取技术研究

结合多种现有物体运动加速度测量方法的特点,提出了一种基于MEMS运动传感器低成本且便捷的运动加速度测量方法。该方法采用多传感器数据融合技术实时求解物体的运动姿态,进而从MEMS运动传感器的实测数据中提取物体运动加速度。通过搭建基于MEMS运动传感器的加速度测量系统对该方法的可行性进行试验验证,试验结果表明,在静止状态下该方法的加速度求解误差为0.03 m/s2,与MEMS加速度计采集精度基本一致,具有较高的求解精度;在自由落地运动时该方法的加速度求解误差为0.07 m/s2,虽然物体长时间剧烈运动时耦合运动加速度会降低求解精度,但在短时间运动时仍具有较高求解精度。     

基于双天线GNSS/SINS组合的风速测量运动补偿方案设计

以基于浮标平台的动态风速测量为背景,根据运动姿态补偿的原理和实际需要,设计了一套双天线GNSS/SINS组合姿态测量系统,采用卡尔曼滤波实现信息融合,通过在卡尔曼滤波的观测量中引入双天线GNSS输出的航向角信息,解决了惯性系统航向角可观测性较弱的问题,并通过实验验证了系统的有效性。实验结果表明,该运动补偿设计方案能够提高平台姿态测量的精度和稳定性,准确测量平台的姿态信息,并有效降低平台运动对风速测量的影响,风速测量误差低于4%,满足了海洋浮标观测的需求。     

低功率因数铁磁元件高频参数测量方法研究

对目前铁磁元件高频参数的测量方法做了分析。提出了采用数字示波器测量低功率因数（＜０．０１５）磁件在高频（至１ＭＨｚ）和大信号激励下参数的测量方法。特点是提出了相位偏移补偿的思想,可以有效地对在高频下产生的难以避免的相位偏移进行补偿。通过与空心线性电感器使用阻抗分析仪在小信号下的测量结果的对比,证明了本文方法的精度。     

改进的双N步相移轮廓术

条纹投影三维测量中,双 N 步相移轮廓术通过扩充一倍的投影条纹数量以补偿由测量系统的非线性响应导致的相位 误差,但测量效率也因此降低。 针对这一问题,提出了一种改进的双 N 步相移方法,该方法与传统的双 N 步相移法相比,在减 少相移条纹数量的同时保持了测量精度。 利用删减后的条纹计算原始和附加相位值,融合两相位实现物体的三维重建。 实验 结果表明,与传统双 N 步相移法相比,所提方法具有相同的相位误差补偿精度,并将测量效率提高了 16. 7%,同时证实了本文 采用的三频分层相位展开的可靠度要优于三频外差法的相位展开可靠度。     

一种高分辨率机载SAR实时运动补偿系统设计

SAR系统要实现连续地实时成像,必须具备1套稳定可靠的实时运动补偿系统。本文设计了1种基于GPS和惯性测量器件组成的SAR实时运动补偿系统,该系统能够稳定地实时地输出载体的运动信息,不受目标场景约束,并且运算量适中,适合在飞机载体有限的体积、功耗约束下实现高实时性的运动补偿系统。实际的SAR载机飞行试验证明本文设计的实时运动补偿系统能够支撑SAR系统完成长时间连续的实时成像。     

基于误差补偿的UKF动态状态估计

当前广域测量系统(Wide Area Measurement System,WAMS)和数据监控及采集系统(Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA)组成了状态估计数据采集的混合量测系统,使得基于混合量测数据兼容方案的电力系统实时在线估计成为可能。传统无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)动态状态估计由于预测步精度不足和后验校正步纠偏能力有限,已不能满足电力系统对状态估计精度的要求。为此,文章从误差补偿思想出发,引入基于布雷顿秩1的拟牛顿算法作为UKF估计后验校正步的误差补偿,提出了基于误差补偿的UKF新算法应用于动态状态估计。通过IEEE 30节点系统上的仿真分析,验证了该算法在控制估计误差上的有效性和具有良好的抗差性能。     

基于电压电流混合模型的新型磁链观测器

针对传统磁链观测器存在的积分饱和及直流漂移等问题,提出一种改进的电压电流混合模型磁链观测器。通过对定子磁链观测器的理论分析,对传统电压模型积分方法进行改进并结合电流模型磁链观测器,提出了基于电压电流混合模型的磁链观测器,可以在全速范围内观测到精确的定子磁链,解决了在不同转速下,直流偏置、幅值衰减和相位偏移等问题。混合磁链观测器在中速区存在相位误差,引进补偿环节,对混合模型的输出结果进行相位补偿,降低了饱和效应引起的误差影响,提高了磁链观测器的动态性能。通过仿真对比,验证了改进混合模型磁链观测器在永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制中的可行性和优越性。     

基于IMU旋转的MEMS器件误差调制技术研究

MEMS惯性器件低信噪比和漂移大成为影响其应用范围的主要因素,提出基于惯性测量单元(IMU)转动的MEMS器件误差旋转自补偿方法。将MEMS输出信息利用小波降噪技术进行预处理,以此消除旋转调制方案不能自补偿的随机噪声信号并提高器件输出信噪比,分析IMU转动方案下的误差调制原理并探讨旋转调制的工程可实现性。搭建MEMS转动实验环境并开展降噪与IMU静止和转动条件下的导航实验,结果表明,采用旋转状态下的MEMS惯导系统可有效地提高系统自身测姿和定位精度。     

一种抗差自适应UKF算法及其在GNSS/SINS组合导航系统的应用

GNSS/SINS组合导航系统标准UKF算法缺乏对量测噪声方差及系统状态异常的自适应调节能力,进而影响了组合导航系统的滤波精度。为了解决上述问题,提出了一种抗差自适应UKF算法。首先,该算法引入变分贝叶斯估计原理以实时估计量测噪声方差;然后,基于滤波器预测残差,构建了自适应因子以降低系统状态异常时对导航解的影响;最后,将该算法应用于GNSS/SINS组合导航系统中,仿真结果表明,当量测噪声统计特性发生变化时,相对于标准UKF算法及抗差UKF算法,在整个仿真时段内,本文算法可提高位置精度分别为51.2%及9.3%,同时可以降低系统模型异常扰动和滤波器初值偏差对导航解的影响。实验结果表明本文算法具有较强的自适应性及抗差性,可提升复杂环境下组合导航系统的精度。     

基于Mahony与改进Kalman融合的姿态解算方法

获得精确的载体姿态信息是提高载体导航定位的关键。 针对加速运动会产生非重力加速度干扰,而传统滤波算法无法 解决其导致的精度下降的问题,提出一种基于 Mahony 和改进 Kalman 融合的姿态解算方法。 首先采用惯性测量传感器所得数 据进行 Mahony 解算,将其结果作为改进 Kalman 的量测信息;其次通过陀螺仪解算,将其结果作为改进 Kalman 的状态信息实现 姿态解算。 实验结果表明,本文所提出的方法相较于传统方法,解算精度提高一个数量级以上,能有效地抑制漂移误差高频噪 声,大幅提升了载体姿态角解算精度,且具有良好的收敛性。     

考虑母线电压滤波的逆变器自抗扰控制器设计

在永磁直驱风力发电并网系统中,通常将逆变器直流母线电压作为电压外环控制目标,由于测量误差及噪声的存在,常用惯性环节滤波后的母线电压作为反馈。在典型的电压外环自抗扰控制系统中,因未考虑滤波器的影响,使得控制反馈与实际系统输出存在幅值相位差异,进而影响系统控制性能。文章将通过一阶惯性环节滤波的信号扩张成新的状态变量,由改进的线性扩张状态观测器对滤波前母线电压进行估计并反馈,可消除因惯性环节导致的母线电压纹波。实验仿真表明,系统在观测噪声扰动和电网侧电压故障情况下具有较强的抗干扰性能。     

舰炮武器海上落点测量方法研究

海上落点测量是舰炮武器精度试验亟待解决的问题。在舰炮武器试验中,通过采用双CCD交汇测量的方法,建立了舰炮武器弹丸海上落点测量模型,并从视场选择、测量目标、CCD像素选择与固定、基本参数标定和数据传输等多个方面对海上落点测量方案进行了初步设计,该方法可用于中大口径舰炮武器的试验中对射击进行校正,提高武器的射击精度。     

舰炮武器海上落点测量方法研究

海上落点测量是舰炮武器精度试验亟待解决的问题。在舰炮武器试验中,通过采用双CCD交汇测量的方法,建立了舰炮武器弹丸海上落点测量模型,并从视场选择、测量目标、CCD像素选择与固定、基本参数标定和数据传输等多个方面对海上落点测量方案进行了初步设计,该方法可用于中大口径舰炮武器的试验中对射击进行校正,提高武器的射击精度。     

TOA模式下消除观测站位置误差的移动台定位新方法

针对移动台定位中各观测站位置存在随机测量误差的情况,提出了一种结合TOA测量值与观测站位置坐标测量值,建立统一观测方程实现精确定位的方法。该方法通过Taylor级数展开实现观测方程的线性化,采用加权最小二乘进行多次迭代运算,完成对移动台和观测站位置坐标的同时估计。通过不同观测站数量条件下的仿真分析,该方法的定位性能逼近CRLB,且不论观测站几何布局的优劣,在正确选取初始值保证迭代收敛的条件下,定位性能明显优于传统的定位解算方法。     

有色观测噪声下的自适应 UKF 在北斗多路径误差削弱中的研究

针对由环境复杂性而造成的北斗多路径误差不能有效削弱的问题, 提出了一种基于新的误差模型下的自适应无迹卡 尔曼滤波(UKF)方法。 该方法首先利用量测状态扩增法来解决量测噪声为有色噪声的问题,再用改进的 Sage-Husa 自适应 UKF 来动态估计系统噪声和量测噪声,从而解决噪声统计特性未定造成的误差削弱效果不明显的情况。 实验结果表明在有色 观测噪声下的改进 Sage-Husa 自适应 UKF 算法相比于传统 UKF,能够将多路径误差削弱近 60%,该方法在针对北斗定位中由于 多路径误差产生的噪声不可知的情况具有很强的适用性。