改进的跟踪微分器设计

为了提高跟踪微分器的鲁棒性,本文在深入分析非线性滑模跟踪微分器的基础上,利用李亚普诺夫稳定性定理提出一种改进的二阶滑模非线性跟踪微分器。该跟踪微分器综合了线性跟踪微分器和非线性跟踪微分器的优点,可实现任意信号的跟踪和微分,并且结构简单、易于实现。最后对该跟踪微分器和超螺旋跟踪微分器进行了仿真,结果验证了改进的二阶滑模跟踪微分器能够有效削弱超螺旋跟踪微分器微分输出的抖振现象。     

线性相位微分器优化设计研究

提出了一种基于神经网络算法的线性相位微分器优化设计方法,给出了线性相位微分器的优化设计实例.计算机仿真结果表明了该网络模型的有效性和实用价值.     

基于跟踪微分器的加速度反馈控制

为了提高航空光电稳定平台的抗扰性的同时不增加平台成本,本文在传统平台的电流反馈、速度反馈、位置反馈系统的基础上增加基于跟踪微分器的高增益加速度反馈环节,相对于传统基于差分的加速度反馈系统,基于跟踪微分器的加速度反馈系统改善了其对噪声干扰敏感等问题。通过模拟转台,对平台进行1°、0~2.5Hz正弦扰动测试,结果表明:相对于传统速度反馈平台系统,基于跟踪微分器的加速度反馈系统,超调量减小了约4.9%,视轴稳定精度提高了至少63.4%,平台的过渡过程加快;且该伺服系统结构简单,有较好通用性和实用价值。     

激光多普勒信号跟踪微分器的分析与设计

为了有效跟踪多普勒信号,设计了一种离散跟踪-微分器,对于输入的任意有限区域上积分有界的信号,从数学上证明了其渐近稳定性、跟踪的快速性;仿真结果表明了设计的正确性。该线性离散跟踪-微分器,能够消除差分法中的误差,获得输入信号的解析解,其跟踪速度快,设计过程简单。     

跟踪-微分器在全捷联制导中的应用分析

以仅能获取角度信息的全捷联导引头为研究对象,针对采用直接微分提取惯性视线角速率时存在的噪声放大问题,基于跟踪微分器设计了一种全捷联制导信息提取算法。结合导引头的性能指标要求,对3种不同形式跟踪微分器的提取效果进行了对比分析。仿真结果表明,采用非线性微分器进行惯性视线角速率提取,可以减小延迟时间,避免噪声放大,有效提高制导精度,具有一定的工程应用价值。     

一种新型可变增益高阶滑模跟踪微分器

针对传统高阶滑模跟踪微分器产生的超调较大和噪声抑制能力较差的问题,提出一种新型可变增益高阶滑模跟踪微分器.该微分器通过改进传统高阶滑模跟踪微分器的结构,以此减少响应阶段的超调;通过引入Sigmoid变增益函数使增益能够根据跟踪误差的大小进行自动改变,以此平衡响应速度与滤波效果.数值仿真结果表明,该新型可变增益高阶滑模跟踪微分器所产生的超调不仅小于传统高阶滑模跟踪微分器所产生的超调,而且其滤波效果在不降低响应速度的前提下也显著优于传统高阶滑模跟踪微分器.因此,该新型微分器在提高含噪声信号高阶导数的估计精度方面具有良好的应用前景.     

带有跟踪微分器的模糊自整定PID控制器

带有非线性跟踪微分器的模糊自整定PID控制器结合了跟踪微分器、PID控制和模糊控制的优点,改变了以往通常采用差分求微分的做法,实现了对PID参数的实时在线整定.     

基于滑动最速跟踪微分器的遥测数据滤波方法

原始卫星遥测数据中通常含有噪声和野值,为确保对卫星状态的准确分析,需要对遥测数据进行滤波处理。提出一种面向卫星遥测数据的滑动最速跟踪微分器滤波方法,针对最速跟踪微分器的参数选择问题,采用扫频法分析其幅频特性,建立了跟踪因子与滤波结果之间的函数关系,在此基础上,利用滑动窗口划分遥测数据,并分析各窗口内数据局部稳定性与跟踪因子之间的关系,给出了局部数据跟踪因子的计算方法,实现对各窗口内遥测数据的动态滤波。实验结果表明,该方法能够避免传统数字滤波器处理遥测数据的局限性,可以有效滤除卫星遥测数据中的噪声和野值。     

线性微分多项式的值分布

主要研究线性微分多项式的值分布,建立了两个不等式,其结果是杨乐的两个定理的推广.例子表明,所得定理的条件是基本的.     

基于跟踪微分器的导引头半捷联稳定系统半实物仿真研究

为计算平台惯性角速度,将跟踪微分器应用到导引头半捷联稳定系统中.介绍了跟踪微分器原理,对基于跟踪微分器的导引头半捷联稳定系统进行了数字仿真和半实物仿真,仿真结果表明导引头半捷联稳定系统的稳定性能随弹体扰动频率升高而降低,典型弹体扰动下半捷联稳定系统的稳定性能满足指标要求.     

永磁直线伺服电机的磁场分析及优化设计

介绍了一种圆筒型永磁直线伺服电机,电机次级采用轴向磁通结构,初级采用无铁心空心式绕组设计,完全消除了传统有铁心永磁电机固有齿槽效应所引起的推力波动问题.该结构电机的输出推力稳定性主要与电机气隙磁场分布的正弦程度有关,提高气隙磁场分布的正弦性是改善电机伺服性能的重点.通过对电机磁场进行有限元分析,研究了电机次级永磁体宽度和半径2个主要尺寸对气隙磁场分布的影响,并给出了这2个主要尺寸的最佳取值.经过优化设计,电机的气隙磁场分布得到了改善,磁场谐波分量大大降低,输出推力更加稳定,伺服性能得以提高.     

基于微分跟踪器的共轴反桨无人机串级TD-PID控制算法

针对传统PID控制算法对共轴反桨无人机的欠驱动、强耦合非线性系统控制效果不理想的问题,提出基于微分跟踪器的串级TD-PID控制算法,以提高无人机飞行稳定性. 设计共轴反桨无人机飞行系统,针对无人机的姿态控制提出基于微分跟踪器的串级TD-PID控制算法：外环为传统PID算法,内环使用2个微分跟踪器,通过串级控制改善系统动态性能. 在Matlab/Simulink中搭建控制系统的仿真模型进行仿真试验. 仿真结果表明：相较于传统串级PID控制算法,所提控制算法超调量更小,系统稳定性有较大提高. 对比串级TD-PID控制算法与串级PID控制算法控制效果的飞行试验结果表明：所提控制算法能有效减少系统超调量,提升系统稳定性和抗干扰能力.     

永磁直线同步电机的磁阻力分析及其优化

为了最小化由边端效应与齿槽效应引起的永磁直线同步电机（PMLSM）的推力波动，提出了一种数理分析相结合 的优化设计方法.采用半无限单端结构建立永磁直线同步电机边端效应产生的磁阻力分析模型，运用傅立叶级数与数值分 析相结合的方法对磁阻力进行了分析，并进一步提出优化动子长度来降低磁阻力的原理与方法.建立齿槽效应分析模型， 运用有限元数值分析由齿槽效应产生的磁阻力；并建立整体磁阻力的有限元分析模型，探讨了永磁体宽度对整体磁阻力 的影响.结果表明，仿真分析与测试结果基本一致，磁阻力得以大大降低，该方法实现了PMLSM的动子长度、分数槽与永 磁体宽度的优化设计     

直接磁悬浮直线电动机的三维分析及优化设计

为了消除直线电机数控机床进给系统的摩擦阻力,实现无摩擦进给,提出了一种靠自身产生的磁悬浮力来解决数控机床进给系统悬浮问题的直接磁悬浮永磁直线电动机.采用四面体等参元来建立电机三维场中的基本方程,利用Maxwell3D软件建立瞬态三维有限元分析模型,得到了电机的推力与悬浮力,证明了该直接磁悬浮永磁直线电动机自身可以产生可控的推力和悬浮力.实验结果表明,通过对电机动子尺寸进行优化设计,可以有效地降低电磁力的波动.     

Multi-rate tracking controller analysis and design for target tracking systems

As the sampling rates of the inner loop and the outer loop of the target tracking control system are different, a typical digital multi-rate control system was formed. If the traditional single-rate design method was applied, the low sampling rate loop will seriously impact the dynamical characteristic of the system. After analyzing and calculating the impact law of the low sampling rate loop to the bandwidth and the stability of the tracking system, a kind of multi-rate control system design method was introduced. Corresponding to the different sampling rates of the inner loop and the outer loop, the multi-rate control strategy was constituted by a high sampling rate sub-controller and a low sampling rate sub-controller. The two sub-controllers were designed separately and connected by means of the sampling rate converter. The low sampling rate controller determined the response rapidity of the system, while the high sampling rate controller applied additionally effective control outputs to the system during a sampling interval of the low sampling rate controller. With the introduced high and low sampling rates sub-controllers, the tracking control system can achieve the same performance as a single-rate controller with high sampling rate, yet it works under a much lower sampling rate. The simulation and experimental results show the effectiveness of the introduced multi-rate control design method. It reduces the settling time by 5 times and the over shoot by 4 times compared with the PID control.     

视频监控系统中的多摄像头跟踪优化设计

针对分布式广域视频监控系统,提出了一种基于多摄像头融合的跟踪优化方法.该跟踪优化算法根据目标优先级和目标在各个摄像头中的遮挡状态及其分割图像大小进行数据加权融合,优先分配高优先级目标给具有最佳权值的摄像头进行跟踪,并动态平衡各个摄像头的跟踪负载,将跟踪负载过重的摄像头中的低优先级目标分配给其他摄像头进行跟踪.为了有效地建立重叠摄像头之间目标的对应关系,对于摄像头远离监控地平面和目标的场景,通过摄像头监视背景图像之间的SIFT特征匹配自动生成对应点,利用这些对应的关键点确定重叠摄像头之间的单应性变换矩阵参数,再根据目标质心坐标之间的单应性变换进行一致性匹配;对于摄像头近邻监控地平面和目标的场景,通过目标分割图像之间的SIFT特征进行一致性匹配.实验结果表明:该方法能有效地实现广域监控场景中多摄像头的协同跟踪,达到了较高的跟踪性能.     

结构可靠性优化中概率约束的等价显式处理

根据结构可靠性优化中概率约束函数的不同类型,分别提出了将概率约束等价显式化处理的３ 种方法：分布函数法、可靠性安全系数法和分离函数法．通过等价显式化处理,使原可靠性约束从形式上转变为常规约束,为基于可靠性的结构优化设计提供了方便．两个实例表明了这种方法的可行性和有效性．