风速风向的解算方法研究

为了提高船舶航行中风速风向的测量精度,提出一种风速风向测量误差解算方法。首先利用WXT520气象仪测量风速和风向,因为这其中包含了舰船的航速、航向以及舰船船体倾斜所引入风速、风向的测量误差,所以需要对其进行解算,包括对水平风速的补偿和真风速解算。利用倾角传感器测量船体的姿态补偿水平风速,根据风的来向,确定测量的数据是否有效,再进一步对这些有效数据进行三角换算,由相对风速测量值求解出相对风速真值;进而利用航速和航向,根据三角关系,解算出真风速和真风向。     

风洞超声波风速风向三维测量装置设计与实现

超声波在顺逆风中传播速度不同,在距离一定的条件下,风在顺逆向传播存在时差,将超声波传感器按一定阵列布置,基于空间向量分析算法可以设计一种超声波三维风速风向测量装置。详细介绍了风速风向三维测量装置正三棱锥体传感器布置方案,阐述了硬件电路的总体框架图和各外围接口电路的设计,说明了超声波风速风向测量装置算法软件编程实现和计算控制流程。通过对装置主要功能模块的测试和实际风洞试验证明,超声波三维风速风向测量装置能够实时测量风速的大小和方向,满足风洞试验测试要求。     

一种数字变换器的仿真模型及性能补偿算法

随着伺服系统智能化程度越来越高，对模拟量传感器的数字化要求也越来越高。目前模拟量传感器由于自身限制只能通过数字变换器实现数字化。构建了一种数字变换器的仿真模型，通过工控机和定制板卡模拟中心控制系统发送、采集数字信号，方便验证数字变换器性能；针对传感器数字化过程中性能变差、信号传输速率高的特点，详细给出了数字变换器的性能补偿的算法和补偿流程，并通过补偿软件实现。通过实际测试，验证了传感器数字化的性能及传输速度。实验测试结果表明，补偿后的传感器性能指标满足伺服系统的需求，具有一定的应用价值和可推广性。     

惯性测量组合的优化设计与误差补偿算法研究

设计了九加速度计惯性测量组合用于测量飞行体的姿态和位置。通过理论分析和计算机仿真,结果显示由9个加速度计的输出可解算出载体运动角速度和线加速度,但由于加速度计的测量误差引起的角速度的解算误差会随飞行时间的增长而累积,采用误差补偿算法可有效地减小误差。另对加速度计位置误差进行了理论分析和仿真,结果表明,由加速度计组合的惯性测量方案对加速度计位置误差非常敏感。     

矿用随钻轨迹测量系统误差补偿方法

介绍了随钻轨迹测量系统构成和测量原理,从传感器自身误差、工况环境误差、传感器安装误差3个方面详细阐述系统误差来源及其补偿方法。通过模拟水平定向钻进物理场景并分析比较误差补偿前后的姿态角可知,对不同误差源作出相应的误差补偿可以提高姿态角测量精度。     

磁罗盘姿态解算及误差补偿

详细介绍了磁罗盘的姿态解算原理,并分析了造成磁罗盘解算误差的主要因素,提出了基于最小二乘的36位置法,重点对其中的罗差以及制造误差中的零位误差和灵敏度误差进行了补偿修正;并用项目试验验证得出:当只进行零位误差和灵敏度误差修正时,磁罗盘的偏航角解算误差最大可达3°;而经过罗差补偿后,磁罗盘的偏航角解算误差可控制在0.5°以内;实验结果表明,经过补偿后,磁罗盘的解算精度明显提高,且成本低,使用简便,适用范围广。     

姿态航向测量与误差补偿方法研究

设计了一种基于MEMS陀螺仪、加速度计、磁传感器的小型姿态航向参考系统;以四元数和角速率偏差为状态矢量,磁场强度和加速度计信息为量测矢量,构建基于Kalman的四元数姿态航向解算方法;通过调整测量噪声方差矩阵,解决动态过程中由于运动加速度造成的姿态角误差;采用陀螺仪误差建模和磁航向罗差补偿技术,进一步提高了系统测量精度。根据飞行数据分析,姿态航向参考系统具有较高测量精度和较好的稳定性、动态性,姿态角均方根误差小于1.5°,航向角均方根误差小于3°。     

基于数字仿真的折弯机挠度补偿性能预测优化

通过对液压板料折弯机的结构分析,构建折弯机数字仿真性能预测模型,并将性能预测结果与试验实测值进行比对,关键部位预测精度达到96%以上。提出以上、下模位移差曲线的直线度作为折弯角度一致性的评价指标,开展液压挠度补偿力优化,基于折弯机数字仿真模型开展挠度补偿性能预测,对比不同液压挠度补偿力作用下的折弯机性能,发现当液压挠度补偿力为折弯压力的7/12时位移差曲线的直线度最高,直线度误差最大降低约40.9%;同步开展折弯试验,试验中当液压挠度补偿力设置为折弯压力的7/12时折弯角度一致性达到最小值,折弯角度一致性误差最大降低约55.5%,试验结果与预测结果保持一致。     

半实物仿真系统中零阶保持器的数字补偿方法

本文介绍了零阶保持器数字补偿的一般方法,使受控对象在数学模型难以描述的情况下得到良好的相位补偿,并在飞行器的姿态控制系统中得到应用.     

船舶运动视景仿真系统设计与实现

针对研究船舶各种运动状态,为有效验证控制器的功能提供有效平台。采用船舶运动可视化,对视景仿真系统进行开发,对各种常见的建模和驱动技术进行了重点研究。提出了船舶运动视景仿真系统的整体设计方案及流程,利用建模软件Creator建立了逼真的三维船舶实体模型,采用DOF节点技术建立了舵\翼舵、鳍\翼鳍及螺旋桨的活动模型;解决了视景仿真系统开发中的视点切换、多通道显示、仿真数据加载等关键问题;基于VC++集成开发环境和Vega API编程技术开发了系统。三维仿真结果表明系统具有较好交互性和逼真度,为船舶运动特性研究提供了可靠手段。     

微型风速风向传感器研制

阐述了微型风速风向传感器的工作原理,结构设计及工艺研究,该传感器采用硅微机械加工技术制成微悬桥结构,将加热电阻器与感温电阻器排布在悬桥上,降低了功耗,提高了传感器灵敏度,实现低风速风场测量。     

煤矿用超声波式风速风向传感器设计

为了监测煤矿瓦斯突出事故导致的瓦斯逆流情况,应用超声波时差法原理设计了煤矿用超声波式风速风向传感器。该传感器利用超声波发射、接收的时差与风速、风向的关系,经过运算得到被测风向和风速。测试结果表明,该传感器稳定性强,测量精度高,风速测量范围为0.4~15m/s,误差不超过0.3m/s,风向测量范围为0~360°,误差不超过3°。     

二维超声波风速风向传感器设计

风是气象预报中的一个重要的要素,准确地预报风速,对人们的生产生活都有一定的影响。二维超声风传感器是气象与工业中最重要的风速测量方式之一,在传统的超声波测风仪器的基础上,通过测量空气温湿度来进行准确的调节,补偿了雨雾等环境因素的影响,设计一种基于STM32处理器的200 kHz全天候超声测风仪,通过实验证明：该装置可以实现全天候精确测量风速风向,测量误差小。     

超声波传感技术的矿用多通道智能风速风向仪

针对国内矿井现阶段测风仪器产品测量精准度易受井下潮湿、多尘等复杂条件的影响,提出了一种矿用智能多通道风速风向仪.软件采用多平台分模块设计,利用多段拟合进行测量参数误差修正,将超声波传感器、干湿温度传感器、压力传感器、信号转换电路等集成在风速风向仪手持终端上,实现了风速、风向等待测环境参数的多通道快速精准测量与参数自主校准.通过在测试环境下与传统机械风表的对比测试,结果表明:平均测试误差仅为2.47%,测风效果与稳定性明显高于传统机械风表.     

变速风力发电机故障观测器的设计和应用

针对模型包含未知非线性函数的变速风力发电机故障诊断问题,采用反卷法和最小二乘支持向量机对未知非线性函数进行辨识,将辨识结果作为补偿项加入比例高阶积分观测器中,消除未知非线性项对故障诊断精度的影响,建立了基于最小二乘支持向量机非线性项辩识模型的比例高阶积分故障观测器。李雅普诺夫函数证明该故障观测器的稳定性,仿真实验表明该故障观测器可以准确、快速、有效地诊断变速风力发电机故障。     

高速风洞微型测量系统研制及应用

研制了一种高速风洞微型测量系统,由电气接口模块、增益控制模块、低通滤波模块、扫描采集模块、主控模块、LAN总线接口模块组成,实现了电压信号放大、低通滤波、模数转换、数据处理与分析等功能,静态校准结果表明关键性能指标与风洞常规测量系统相当,满足风洞试验信号采集需求。将该系统成功应用于2.4米跨声速风洞标模测力试验,开展了对比试验以及测量精度试验,并与常规测量系统试验结果进行了对比,试验结果表明微型测量系统精度和稳定性满足试验要求,能够适应高速风洞应用环境。     

A secondary decomposition based hybrid structure with meteorological analysis for deterministic and probabilistic wind speed forecasting

Accurate wind speed forecasting could ensure the reliability and controllability for the wind power system. In this paper, a new hybrid structure based on meteorological analysis is proposed for the wind speed vector (wind speed and direction) deterministic and probabilistic forecasting. Twelve kinds of secondary decomposition methods are employed to decrease the interference existing in the data. To improve the training efficiency and accelerate the sample selection process, active learning is employed. Four different wind speed datasets collected from Ontario Province, Canada, are utilized as case studies to evaluate the forecasting performance of the proposed structure. Experimental results show that the proposed structure based on meteorological analysis is suitable for wind speed vector forecasting and could obtain better forecasting performance. Furthermore, except accurate deterministic forecasts, the proposed structure also provides more probabilistic forecasting information.     

随机风速场的数值模拟及高层建筑风振控制

根据Davenport脉动风速谱, 采用AR模型(auto-regressive)法, 考虑竖向相关性、平稳的多变量随机过程以及它的互谱密度矩阵, 模拟生成具有随机性的脉动风速时程曲线和风速谱的功率谱密度. AR法模拟风速的功率谱密度函数与Davenport目标谱的比较表明AR法具有很高的精度和效率. 采用了建筑结构振动控制第2代标准规定的76层306m高钢筋混凝土结构的风振控制模型, 研究了风荷载作用下高层建筑动力响应的控制方法, 给出了模拟脉动风荷载作用下, 被动调谐质量阻尼器(TMD, tuned mass damper)控制和主动线性二次型Gauss(LQG, linear quadratic Gaussian)控制的控制结果.