电磁探头的瞬变发射电流采集电路设计

瞬变电磁仪器发射时向发射探头提供一定强度的脉冲电流信号,测量电路对探头的发射电流实时监测并把数据上传。所设计的电流采集电路利用了大功率电阻对发射电流信号进行取样,然后把电压信号输入放大器进行减法、加法运算得到可表征电流强度的电压模拟信号。因电路设计把数字地和模拟地进行隔离,又采用线性光耦变送模拟信号,最终输出到单片机处理器A/D端口,进行软件编程实现了处理器对电流信号的实时采集。电流采集电路进行了实验测试并验证此种技术方案可行,在对电磁探头进行发射性能检测时可利用此电路记录发射电流。另外,在研制瞬变电磁测井仪器时,此项电流信号采集技术可向仪器的电路方案设计提供一定的科学借鉴。     

基于STM32的电机数据无线采集系统

针对轨道车辆的客室车门故障频发的问题,设计一种内置于车门电机内部的智能数据采集系统。该系统以STM32为开发平台,硬件部分集成了电机电流采集电路、温度采集电路、转速采集电路、无线传输电路以及STM32外围电路。最后该系统把采集的电机数据通过无线传输的方式传输到上位机,这样就可以在上位机上实时地查看电机的各项参数,达到对车门电机实时监测的目的。实际使用表明该系统可以适用于车门电机的数据采集,可以实时监测电机运行时的转速、转角、电流、温度等数据曲线,通过对电机各个曲线的分析可得出车门的开关门时间、开关门速度以及电机本体的温度等信息,给后期车门系统的检测维修提供了参考依据。     

LabVIEW下基于EPP模式的电磁声数据采集

为了对电磁声数据进行采集,设计了基于EPP模式的采集系统.介绍了增强型并口(EPP)工作方式的特点,并根据电磁声数据采集的需求,设计了LabVIEW环境下以EPP并口作为外设和主机接口的电磁声数据采集方案.PC通过直接端口操作产生EPP读写时序,配合外部FIFO和握手电路,完成地址的写出与数据的读入.将此方案用于电磁声数据的实时采集,通过EPP用5 MHz的采样频率成功地采集到了1 MHz的电磁声裂纹检测系统发射电路的激励脉冲串.结果表明,该方案能够对电磁声信号进行实时地波形显示和数据存储.     

轧机传动轴扭矩动态监测系统的研究

对轧机传动系统扭矩进行动态测量,可以实现工况实时监控.文中通过高频无线感应电源实现扭矩传感器非接触能量供给,测量信号通过V/F变换、调频后由发射天线从回转轴发射到地面,地面接收天线接收后对信号进行解调、F/V变换,测得传动轴上的扭矩值,实现扭矩的实时监测.     

回转机械扭矩实时监测系统的研究

对回转机械设备扭矩进行动态测量,可以实现工况实时监控.通过高频无线感应电源实现扭矩传感器非接触能量供给,测量信号通过V/F变换、调频后由发射天线从回转轴发射到地面,地面接收天线接收后对信号进行调解、F/V变换,测得回转轴上的扭矩值,实现扭矩的实时监测,为转轴动力监测智能化、自动化奠定了基础.     

基于GPRS的燃料电池电动车远程数据采集系统设计

基于GPRS网络的远程数据采集系统,实时监测以燃料电池为动力的电动车道路行驶试验参数。其硬件电路主要由内嵌TCP／IP协议栈的SIM300C模块和采用增强内核的新型51单片机STC12LE5A32S2实现,采集数据由串口打包转发,兼容现场和远程数据实时分析处理终端。该远程数据采集系统可有效实现数据的实时采集,为远程分析与控制奠定基础。     

基于LabVIEW的电机实时在线监测系统设计

为了能够实时、精确地获取电机的运行参数,文中提出了一种基于LabVIEW的电机实时在线监测系统。该系统通过传感器、信号调理电路实现了对电机电流、电压、扭矩、转速运行参数的获取,利用DSP处理器进行数据的采集和捕获,通过RS232串口通信将数据高速传输到上位机。上位机采用图形化界面LabVIEW实现了对电机运行状态的实时在线监测。实验证明:该系统测量精度高、实时性强、运行稳定可靠,适用于电机多参数的实时在线监测。     

基于无线通信的电力线路数据采集系统的研究

本文介绍一种电力线路数据采集系统的设计方案,该方案中采用无线通信技术。系统采用模块化设计,电量采集发射单元对线路电量参数进行采集,单片机和高速射频芯片保证数据采集传输的高速、高效和高可靠性;用户界面单元通过数据接收模块与计算机之间串行通信,实现实时监测,有着广泛的应用前景。     

基于AD8302的介质材料电磁参数测量系统设计

均匀介质样品放置在发射天线辐射近场区时,将会改变天线的输入阻抗。利用这种天线输入阻抗的变化,可以反演出介质材料的电磁参数。利用幅相检测芯片AD8302设计了一种工作频率在1. 1～2. 5 GHz的宽带介质材料参数测量系统,该系统主要由宽频带定向天线和宽频带射频电路组成。通过利用所设计的参考电路有效地解决系统存在的相位模糊问题。在1. 1～2. 5 GHz频段内,分别对2种已知电磁参数的不同介质样品进行了实测,测试结果表明所设计的测量系统使用简单、易实现、且具有较好的测量精度。     

基于MSP430F149的胎压采集系统研究

针对车辆道路行驶或轮胎台架实验过程中胎压数据实时采集和保存的要求,设计了一种胎压采集系统。该系统以超低功耗单片机MSP430F149为核心微控制芯片,采用了集成压力传感器YCS-01实时感应轮胎胎压的变化,并采用高容量、低功耗存储器AT24C512C保存了实验过程中采集的大量胎压数据,然后通过USB通讯接口,将保存在存储芯片中的胎压数据中传输到PC端;在软件设计上充分利用MSP430F149的低功耗特性来降低系统的功耗,并在理论上研究和计算了系统的功耗。最后进行了实验测试。结果表明,系统实际采样值与标准值的误差在±3 k Pa范围内,能够准确地采集胎压,验证了设计方案的可行性。该系统具有电路结构简单、功耗低、性能稳定和数据存储量大的特点,能满足轮胎实验中要求连续采集胎压瞬态变化数据的场合。     

一种新的舰载惯导系统摇摆基座初始对准方法

针对舰载惯导系统在摇摆基座条件下高精度初始对准问题,提出一种简单且易于实现的快速初始对准方法。利用开路法构建数学稳定平台隔离载体摇摆运动,提高了高精度舰载惯导系统摇摆基座对准过程中量测数据的信噪比,缩短了对准时间并提高了误差参数的估计精度;建立了开路法数学平台偏角的误差模型,利用参数辨识法提取相关对准参数,从而估计出陀螺漂移和数学平台偏角并进行补偿。海上试验结果表明,该对准方法可在8 h内达到优于0.000 5°/h的对准精度,有效地解决了摇摆基座条件下舰载惯导系统的高精度初始对准问题。     

负载敏感泵参数辨识与计算方法研究

针对负载敏感泵参数辨识问题,提出一种基于系统辨识和理论计算相结合的负载敏感泵参数计算方法。该方法首先使用阶跃响应辨识法根据变量泵阶跃信号测试数据辨识出负载敏感泵增益、固有频率和阻尼,然后结合变量泵设计公式确定变量缸等效质量、弹簧刚度及预紧力等参数。仿真结果表明,用该方法得到的变量泵参数能够真实再现变量泵各个工作状态特性。该方法对负载敏感系统建模分析和系统设计匹配具有重要意义。     

基于磁场测量的行程传感液压缸技术的研究

对基于磁场测量的行程传感液压缸技术的磁性标尺，传感器结构及布置方法，信号处理方法等进行了研究，通过理论分析确定了传感器部分的测量磁路结构参数，提出了磁性标尺的帧重叠编码方法，通过对双磁敏传感器布置形式的研究，提出了消除间隙影响的信号处理方法，实验结果证明，各项技术能够应用于行程传感液压缸。     

主用户移动场景下的感知用户时间分配算法

传统的认知无线电技术主要针对主用户和感知用户静止的认知网络,近年来对于用户移动性的研究逐渐成为了研究热点。认知网络在多媒体接入技术中应用广泛,而多媒体接入技术的协议多是基于时间分配的,本文对主用户移动场景下感知用户的时间分配方法开展了研究工作:首先构建了认知无线电网络下主用户在感知用户的干扰域内和干扰域外的时间分配模型,并从用户移动的角度给出了单个感知用户可用的传输时间,并提出了感知时间门限的问题,即由于主用户的移动性,频谱感知算法的感知准确性不会因为感知时间的延长而提高。之后为了给出实际中可以应用的时间参数设计方法,特别针对随机模型中最为常用的随机游走模型,给出了单感知用户占用频谱情况下最优传输时间和感知时间门限的表达式,并进行了仿真实验以验证方法的正确性。     

基于气象预测数据优化卫星成像参数

卫星传感器成像参数包括增益、积分级数、行积分时间等,需要在传感器成像前通过地面站指令上注,合理的成像参数设置是获取高质量遥感影像数据的重要前提。本文提出了一种基于气象预测数据的卫星传感器成像参数优化与计算方法,首先,根据成像链路模型,结合气象预测数据中能够较好反映地表状态变化的地表反照率数据,解算目标地物成像时刻天顶辐亮度;然后,利用传感器绝对辐射定标系数解算不同成像参数下对应的图像灰度;最后,根据图像灰度适宜的策略选取合理的成像参数。通过吉林一号视频04星推扫成像模式验证本文提出的算法对全色和多光谱谱段图像信息熵分别提升4.37%~23.71%,采用本文提出的优化成像参数可以有效改善卫星遥感影像的有效动态范围,满足高质量遥感影像数据获取需求。     

基于频域分解的房间冷负荷建模及软测量技术

准确的实时冷负荷是空调运行过程节能的基础,传统的冷负荷计算方法复杂费时,无法满足实时调控的要求。软测量是一种先进的方法,但由于房间冷负荷无法直接测量,因此基于样本数据无法实现软测量模型的参数辨识。针对冷负荷软测量技术的这一瓶颈问题,通过冷负荷的机理分析与建筑能耗仿真软件模拟数据的分析,发现冷负荷在频域中集中分布在以一天为周期的频率点及其二次三次谐波上,利用冷负荷这一频域特性本文提出了一种基于房间温度响应的冷负荷实时软测量技术。该方法通过频域分解,选择不含冷负荷的频域段进行蓄热过程的参数辨识,从而避开了辨识过程对无法实测的实时冷负荷真实值的依赖。基于可测的空调供冷量、房间温度和辨识得到的蓄热系数,就可以利用房间热平衡方程进行冷负荷建模并实现其软测量。通过在建筑能耗仿真平台上的仿真及实际房间的实测实验表明,该方法可以快速有效地实现房间实时冷负荷的软测量,相对于基于机理分析或软件计算的方法更具实用性,同时本方法也为其他难测变量的软测量技术提供了借鉴思路。     

Spindle thermal drift measurement using the laser ball bar

Thermally induced errors are major contributors to the overall accuracy of machine tools. An important component of thermally induced errors is the error associated with spindle thermal drifts. In this paper, a novel method is developed to measure spindle thermal drifts in machine tools using a laser ball bar (LBB) as the calibration instrument. The method is implemented on a two-axis CNC turning center. The LBB is used to measure the coordinates of the spindle center and the direction cosines of the spindle axis at various thermal states. The axial, radial, and tilt thermal drifts of the spindle are then computed from the changes in these coordinates. The new method is verified by comparing the spindle drifts measured with the LBB to those measured by capacitance gauges. The results obtained by the new method show good agreement with the capacitance gauge technique. The primary advantage of the new method is the ability to measure the spatial coordinates of the spindle center and direction cosines of the spindle axis with the same instrument used for measurement of the geometric errors of the machine axes.     

Stability and tunability of an adaptive controller for one-dimensional parabolic PDE with spatially varying coefficients

This paper presents tunability analysis for a proposed model reference adaptive control algorithm for linear, one-dimensional, parabolic partial differential equations. Unknown parameters in the known system structure are either constant or spatially-varying, and distributed actuation and sensing are assumed to be available. The adaptation laws are obtained by the Lyapunov redesign method. It is shown that the concept of persistency of excitation in infinite dimensional adaptive systems should be investigated in relation to time variable, spatial variable, and boundary conditions as well. It is shown that even a constant input signal can be sufficiently rich in infinite dimensional adaptive systems in the sense that it can guarantee the convergence of parameter errors to zero.     

航空遥感惯性稳定平台LuGre摩擦参数的分步辨识

由于航空遥感惯性稳定平台框架角运动受限,本文提出了基于LuGre摩擦模型进行参数初步和精确辨识的方法以进一步提高其控制精度。从数字控制系统出发,构建了摩擦参数辨识系统,把摩擦参数辨识问题转化为曲线拟合问题。通过限定输入信号幅值和频率,解决了框架角运动受限导致摩擦参数辨识困难的问题。结合数字控制系统特性,优先辨识摩擦线性项参数;根据摩擦静态和动态特性,提出分步夹逼和分步搜索法依次辨识剩余参数,完成初步辨识。然后代入初步辨识结果,用遗传算法完成摩擦参数的精确辨识。仿真结果表明:摩擦参数初步辨识误差小于5%,精确辨识误差小于0.7%;用辨识出的摩擦参数构建摩擦补偿器,系统对基座低频角运动干扰的抑制能力提高了4倍。最后,基于某原理样机开展了摩擦参数辨识和补偿实验,结果表明控制精度提高了1倍,证实了提出的辨识方法的有效性和工程实用意义。     

车载LiDAR-IMU外参联合标定算法

为提高LIO-SAM算法的定位精度,本文从LiDAR-IMU外参标定方面开展研究,针对现有的传感器标定算法在车载条件下标定精度低的缺点,提出一种新的车载传感器联合标定算法。针对车载条件下自由度低导致俯仰、横滚方向约束建立不充分的问题,利用车辆的大范围运动轨迹消除平移参数影响,使用正态分布变换(NDT)和迭代最近点(ICP)的点云匹配算法快速得到旋转参数初值,提高俯仰角和横滚角的标定精度。针对粗标定过程中激光里程计存在漂移以及没有标定平移外参的问题,对基于点云优化的全参数标定方案进行改进,利用转弯区域构建对平移外参的约束,结合统计误差平均效应和位移约束构建新的目标函数,迭代优化后得到全参数标定结果。实验结果表明,加入了外参标定模块的LIO-SAM算法的定位精度提升了1.74%～5.92%。