基于DSP和FPGA的挠性陀螺数字力反馈回路的设计

首先介绍了挠性陀螺力反馈回路的传递模型。针对目前模拟力反馈回路中噪声、漂移和精度低等缺陷,提出了一种数字化方案,在设计中应用了数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA),并给出了其设计和解决方法。利用数字回路有效地降低了模拟回路中固有的噪声和漂移等的影响,达到了更高的精度。试验证明此方案具有很好的实用性和经济性。     

结合零点配置与分子动优化设计IIR多频陷波器

数字无限脉冲响应陷波滤波器的作用是抑制或滤除数字信号中一些特定的频率分量。在基本的二阶陷波滤波器的基础上,通过增加零极点对,设计一种新的单频陷波滤波器,设置两个极点和新增加零点的极角等于原零点的极角,新增加极点的极径等于原极点极径,以此来弥补其过渡带;调整新增加零点的极径,增大过渡带增益,使其具有更窄的过渡带,陷波效果更好。提出一种数字多频陷波器的设计方法,通过级联改进的单频陷波器,用分子动理论优化算法优化新增加零点的极径,实现具有稳定特性的陷波系统并且加快计算速度。经过一系列仿真实验,验证了所提方法的鲁棒性和实用性。     

减小速率积分陀螺漂移误差的方法

分析了影响速率积分陀螺漂移误差的主要因素,通过对比试验提出了减小各种干扰力矩的措施：改变游丝形状、选用精密的轴承、减轻浮子重量、改进信号器和平衡夹具、磁钢进行稳磁处理等,使陀螺的漂移误差减小。对这些措施的实施,验证了方法的有效性。     

微机械陀螺的刻蚀误差特性分析

微陀螺仪结构上的腐蚀凹槽或腐蚀腔可以由深层反应离子刻蚀技术得到,加工过程中存在的刻蚀误差对微陀螺的固有频率、输出精度和稳定性有重要的影响.采用有限元分析软件ANSYS建立了一种梳状微机械陀螺的有限元分析模型,采用解析的方法并通过Matlab数学软件进行仿真,研究了由于加工误差导致微梁过度刻蚀对微陀螺驱动模态、检测模态、固有频率、带宽、灵敏度的影响.结果表明,微梁刚度和微陀螺固有频率随着刻蚀角度的增大而增大;最大过度刻蚀角度为±2度时,其驱动模态和检测模态的固有频率的变化率均超过了14%;刻蚀误差会导致微陀螺工作模态降阶,以及干扰模态介于与驱动和检测模态之间且与驱动模态频率相近,这会严重影响微陀螺的输出精度;带宽随过度刻蚀夹角增大而减小,灵敏度随过度刻蚀夹角的变化而发生不规律变化;当刻蚀角度介于0°~1.5°时,微陀螺的灵敏度将高于无刻蚀误差时微陀螺的灵敏度.     

挠性陀螺解耦控制在工程中的实现

在深入研究挠性陀螺理论的基础上,依据再平衡回路控制原理,经过大量的理论计算,采用对角化法并简化挠性陀螺传递函数模型,推导出近似的易于实现的动态解耦阵表达式,然后对动态解耦网络采取相近零极点对消方法,构造出电路上易于实现的解耦控制网络,通过仿真验证了解耦控制的有效性,最后,将解耦控制网络在某型挠性陀螺仪中实现,并进行了小批量试验,试验结果表明:解耦控制网络有效抑制了挠性陀螺仪动态过程中的耦合量,并将耦合量控制在1％以内,挠性陀螺组件在某型机载稳瞄搜索系统中应用的技术瓶颈问题得到解决.     

振动式微机械陀螺的带宽特性分析

对振动式微机械陀螺的带宽特性进行了讨论,以设计的一种带解耦结构的振动式微机械陀螺为模型,利用数学工具软件MATLAB对其进行了带宽特性分析.分析结果表明,对于2自由度的陀螺,驱动频率的带宽不仅与驱动模态和检测模态的频率匹配有关,而且与两个模态的阻尼匹配有关.随着驱动模态和检测模态频率匹配的降低,带宽先增加然后基本保持不变.随着驱动和检测模态阻尼匹配的降低,带宽一直减小.通过实现驱动模态与检测模态的频率匹配和阻尼匹配可以获得最大机械灵敏度和最大驱动频率带宽.     

MEMS微机械陀螺温度特性分析与建模

针对MEMS微机械陀螺的零偏随温度变化波动较大的特性,通过建立MEMS陀螺零偏随温度变化之间的误差模型,在温度范围为-20℃~60℃温箱试验下,分析MEMS陀螺的零偏输出变化,经去除野值后使用建立的误差模型对零偏进行补偿,结果表明,MEMS陀螺仪因温度引起的零偏从最大约为160°/h,经补偿后降至约为10°/h。该温度误差模型使MEMS陀螺的全温区零偏特性得到了一定程度的提升,为提高之后的导航精度打下基础,具有一定的工程价值。     

基于动态观测器零极点优化的网络控制系统故障检测

针对网络化控制系统中在有限频扰动和噪声下的传感器故障检测问题,构建一种新型的观测器结构:动态观测器.利用动态观测器零点可配置这一新特性,提出零点和极点联合优化配置的故障检测方法.所提出的动态观测器是在传统比例积分观测器的基础上扩展而成,更具一般性,具有零点可配置的特点,能够克服传统观测器零点是固定的限制.将动态观测器的...     

微陀螺模态特性的参数化分析方法

模态分析是微陀螺结构设计的重要环节,针对一种采用L形截面悬臂梁支撑的微陀螺结构,提出了参数化的模态分析方法.建立了微陀螺的参数化模型,以VC作为封装ANSYS的APDL命令流的工具,开发了微陀螺参数化的模态分析模块.利用该模块研究了微陀螺模态频率随主要结构尺寸变化的规律,发现对模态频率影响较大的是硅结构的厚度和支撑梁的...     

iMEMS速率陀螺芯片在MAV飞行控制系统中应用研究

介绍了基于iMEMS技术的速率陀螺芯片ADXRS150/300,研究了以微处理器为核心的MAV飞行控制系统结构及其各部分功能,给出了基于角速率测量和GPS位置导航的MAV飞行控制系统方案.     

基于频率特性的控制器优化设计

在控制系统的设计过程中,通常需要加入调节器或控制器,才能使系统满足稳定性、准确性和快速性等性能指标。调节器或控制器的参数选择恰当与否对系统性能的影响非常大,因此,对控制系统调节器或控制器参数的优化设计十分重要。文中在给定控制器结构的前提下,不改变控制系统原设计,依靠系统的频率特性采用单纯形调优法,适当改变系统调节器或控制器的参数,使得实际的控制性能与期望的控制性能之间的差别最小化,就可以使优化后的控制系统的动态性能得到明显改善,具有优良的有效性和通用性。     

基于动态递归反馈型神经网络的永磁同步电机 转矩观测器设计

现有永磁同步电机普遍存在算法复杂、电机参数辨识困难、电磁转矩难以通过数学模型来精 确估算等问题,从而导致电机控制精度以及驱动系统的整体性能下降。该研究设计了一种基于动态递 归反馈型神经网络的电机电磁转矩网络拓扑模型,使用 MATLAB/Simulink 将该神经网络封装成转矩观 测器,并用于电机转矩的精确估算。实验结果显示,与传统转矩和反向传播神经网络计算方式相比, 该研究所设计的转矩观测器具有更高的转矩计算精度,与反向传播神经网络算法相比具有更高的控制 精度与准确性。     

航空发动机燃油力矩马达控制电路设计

针对力矩马达在航空发动机电子燃油控制装置中应用的特点,结合力矩马达的工作原理,详细分析了力矩马达的控制特性,采用基于电流负反馈方法实现力矩马达快速、精确控制,并对电路的设计原理与结构进行了分析;通过仿真软件Multisim仿真和试验验证,结果表明,所设计的控制电路能够满足航空发动机燃油控制的需求.     

六轮摇臂式月球车力矩分配的优化方法研究

针对传统的基于广义逆的力矩分配方法难以满足复杂地形下的月球车牵引控制要求,在基于车轮静态负载和动力学模型的协调牵引控制方法基础上,研究了基于寻优的六轮独立驱动月球车车轮力矩分配方法,并在可视化的月球车牵引控制仿真平台进行了仿真验证,从而实现了闭环牵引控制;仿真研究证实了提出的力分配方法比基于广义逆方法的力矩分配方法具有突出的优势。     

基于负载转矩反馈的机械谐振抑制方法

柔性环节带来的机械谐振是制约伺服系统性能提升的一个关键问题。通过对伺服系统机械谐振的原理阐述,分析引起伺服系统机械谐振的两种原因。利用加速度反馈的方法可以等效增大电机惯量,从而抑制机械谐振。本文提出一种基于卡尔曼滤波器的惯量比可调负载转矩反馈方法,并通过确定最优惯量比进而计算得到负载转矩反馈系数。基于卡尔曼滤波器设计负载转矩观测器,再将观测到的负载转矩反馈到电流环给定中。通过matlab对观测器及负载转矩反馈抑制机械谐振效果进行仿真验证。     

滚齿切削扭矩测试系统的设计

本文介绍滚齿切削过程的一种扭矩测试系统,该系统结合电压／频率转换技术和光电耦合,实现了信号的无接触传输,并开发利用８０９８单片机数据采集技术,为在旋转轴上测量切削力提供了一个切实可行又可靠的方法。     

基于遗传算法的输出反馈动态面优化控制

针对一类只有输出信号可测且非线性项含不可测状态的不确定系统,基于输入信号置换思想构建了神经网络状态观测器,结合动态面理论设计了输出反馈自适应控制方案。通过理论分析确定了控制律参数选取范围,保证了闭环控制系统所有信号半全局一致终结有界; 利用遗传算法提出一种参数寻优策略,选取了最优的输入初始值和控制律参数,解决了控制冲击问题,提高了跟踪精度。     

一种抑制扰动的最优化设计方法

对于多输入系统,配置一组闭环极点所需的状态反馈阵并非唯一。本文研究了怎样利用这种非唯—性提供的自由度来提高系统的动态抗扰能力,提出了一种动态抗扰-最优极点配置法。该方法使极点配置和参数优化能在两个独立的步骤中完成,计算工作量较小。     

弹用速率积分陀螺浮子静平衡方法研究

根据速率积分陀螺浮子的结构特点,提出用陀螺在 IA和-IA位置的零位电压之差与陀螺在 SA和-SA位置的零位电压之差来控制激光去重仪在浮子IA轴向和SA轴向的光照电流,使浮子达到完全静平衡状态的闭环工作平衡法;并采用减小力矩器刻度因数来提高浮子的静平衡精度.这种方法的平衡精度高于传统方法1～2个数量级,且平衡效率高、一致性好.