面向机载地磁测量的磁干扰补偿技术

针对机载地磁测量易受发动机干扰的问题,提出将干扰分为动态、静态2种情况处理.首先进行静态补偿,然后针对匀速运动的机载地磁测量,提出了等效电流补偿方法,最后引入卡尔曼数字滤波,消除发动机动态运转产生的高频磁干扰.上述方法能在电机的运行过程中测量出相对实时的、准确的地磁值,减小了电机的磁场干扰,具有很强的实用价值.     

半参数模型在载体干扰磁场补偿中的应用研究

在地磁导航技术中,载体磁场是造成磁力仪测量误差的重要干扰源,为了得到精确的地磁场值,必须对载体磁场进行补偿.针对传统静态模型无法全面描述载体干扰磁场特性的不足,将半参数模型引入载体干扰磁场的补偿中去,建立基于半参数模型的载体干扰磁场补偿方程,并采用两步估计法对模型中的各参数进行估计,最后通过仿真和实验对基于半参数模型的补偿方法的效果进行了验证.仿真和实验结果表明采用非线性半参数模型可以较全面地反映载体干扰磁场特性,提高了参数估计的精度,改进补偿的效果.研究结果对于地磁导航技术在实际中的应用具有一定的指导意义.     

基于椭圆约束的新型载体磁场标定及补偿技术

在地磁导航中进行地磁测量时会受到载体磁场的影响,因此必须对测量数据中的载体磁场进行精确补偿,以提高磁场测量精度.本文根据硬磁材料磁场和软磁材料磁场的数学模型,提出了一种基于椭圆约束的载体磁场标定及补偿方法.该方法首先采用带椭圆约束的最小二乘拟合方法对捷联式磁传感器测量数据进行椭圆拟合,保证了拟合曲线必为椭圆,从而实现载体磁场的准确标定,然后利用标定参数实现对载体磁场的精确补偿.最后进行了一系列的仿真试验.试验结果表明了该方法具有简单快速,易于实现的特点,可以达到与磁传感器等精度的补偿效果,且在低信噪比情况下具有较强的鲁棒性     

基于空间矢量脉宽调制的死区补偿方法研究

分析了脉宽调制逆变器死区效应,提出了基于空间矢量脉宽调制的死区补偿方法,并论述了电流极性判断问题。所提出的死区补偿方法分为时间补偿法和电压补偿法,不需要附加硬件,计算量小,易于实现。通过试验验证了这两种方法在V/f控制模式和矢量控制模式下的有效性,具有较强的实用价值。     

数控系统刀具半径补偿矢量算法的研究

刀具半径补偿功能是数控系统的一个基本功能,其作用要求数控系统根据工件轮廓程序和刀具中心偏移量,自动计算出刀具中心轨迹。为实现转接过渡,提出交点矢量平而解析几何计算的方法同时也指出在应用中注意的问题。     

基于卡尔曼滤波的激光外差干涉位移测量误差补偿

针对激光外差干涉仪测量过程中测量镜随被测对象旋转而导致的位移测量误差,提出了一种基于卡尔曼滤波的激光外差干涉位移测量补偿方法。根据测量镜转角和测量光束光斑位置变化对应关系,利用位置敏感探测器(PSD)和位置电压信号卡尔曼滤波方法测得降噪后的光斑位置变化,从而获得更为准确的转角测量结果,最后根据转角与位移的解耦数学模型利用测得的转角进行位移补偿。为验证滤波算法和位移补偿方法的可行性和有效性,搭建激光外差干涉测量实验装置,分别进行光斑位置稳定性测量实验、角度测量验证实验和激光外差干涉位移测量补偿实验。实验结果表明：经卡尔曼滤波降噪后系统装置测得的光斑位置抖动标准差从0.52μm降至0.18μm,测量的转角与索雷博六自由度转台的转角偏差在±1.38×10^-4°内,对M-531. DD线性导轨200 mm量程内的位移和转角进行测量,将测得的转角进行位移补偿后,系统的位移测量结果与M-531. DD线性导轨位移的标准差从1.55μm减小到0.29μm。     

基于模糊自适应速度调节器的异步电机矢量控制系统研究

本文首先建立了基于转子磁场定向的异步电机矢量控制系统仿真模型,在常规PI速度调节器的基础上应用模糊控制原理构建了模糊自适应PI速度调节器.仿真结果表明,模糊自适应PI调节器较常规PI调节器具有响应快、超调量小的特点.     

基于有限脉冲响应模型的飞机磁场补偿方法

通过分析飞机磁场数学模型,将飞机磁场表示成方向余弦与其乘积项的函数.鉴于模型参数之间存在很强的复共线性,提出了基于有限脉冲响应模型飞机磁场补偿方法.该方法将光泵磁强计和三轴磁强计的输出作为有限脉冲响应模型的输入,由带通滤波器提取信号中的变化成分,再用最小方差估计有限脉冲响应模型参数,并利用有限脉冲响应模型参数计算飞机磁场.从测量总磁场中减去飞机磁场,可得到目标信号磁场数据.最后,通过计算机仿真验证了该磁场补偿方法的有效性.     

数控加工刀具半径补偿矢量算法的研究与实现

刀具半径补偿是数控系统的一个基本功能,使得不同半径的刀具编程轨迹具有通用性.采用矢量算法实现编程轨迹的转接,并对插入转接类型在原来基础上进行修改,缩短刀具路径,提高加工效率.     

基于递推最小二乘法的地磁测量误差校正方法

针对弹体地磁测量容易受到各种误差影响而导致地磁姿态测量精度降低的问题,在分析自身误差和环境误差的基础上,对椭球模型的地磁测量误差进行建模,采用最大似然估计解算静态误差补偿参数,以解算结果为初值,通过递推最小二乘法推到补偿参数的实时更新算法,综合以上研究,形成用于地磁测量误差补偿的在线组合校正方法。仿真及实验结果表明,在接近盲区方向的最大姿态角误差小于5°,在线组合校正能够保证姿态检测系统在不同射向条件下的精度。     

一种电子磁罗盘航向误差的自适应补偿方法

分析软硬磁干扰对磁罗盘航向角的影响,建立相应的磁罗盘航向误差模型,并将模型参数作为卡尔曼滤波器的状态量,在 MIMU 的辅助作用下,使模型参数随周围磁场环境变化而改变,增强了磁罗盘航向测量的环境适应性。卡尔曼滤波器的观测量分为常规观测量和机动观测量,机动观测量在估计航向误差模型参数时增加了当前航向的权值,提高了当前航向的误差补偿精度。实验数据表明,在干扰磁场较强且人为改变干扰磁场的情况下,最大航向误差为±14.5°,经过自适应补偿后降至±0.2°以内。本算法可以精确地、自适应地对磁罗盘航向误差进行补偿,非常适合在周围磁场易变化的环境中使用。     

单光束 SERF 磁强计三轴磁场解耦磁补偿校准方法

针对单光束SERF原子磁强计磁补偿过程中的三轴磁场耦合问题,提出了一种对磁强计三轴顺序补偿值进行反向校准的方法,用于减小三轴补偿过程中产生的耦合磁场。首先,构建了三轴磁场耦合数学模型,即一个3×3的耦合系数矩阵,来描述三轴之间的磁场耦合关系,并对实验室磁强计样机进行了三轴耦合系数测试。然后,提出了一种应用三轴耦合系数对三轴顺序补偿值进行反向校准的方法;最后,对比了校准前后的磁补偿效果。实验表明,经三轴顺序补偿反向校准后,磁强计的响应线宽平均变窄2～10 Hz,灵敏度提高3～5 fTHz^1/2,验证了该方法的有效性,为进一步优化磁补偿技术奠定了基础。     

Magnetic interference compensation method for geomagnetic field vector measurement

Ferromagnetic interferential field from platforms is one of the most dominating error sources for magnetometer. For magnetic vector and gradient tensor measurement, what is cared about most is the effect of compensating magnetic field vector. In this paper, a magnetic compensation method is proposed, which uses host platform’s attitude from inertial sensor as auxiliary information and sets up a vectorial compensation model. By introducing three intermediate parameters, the issue of parameter estimation is linearized and solved with least squares method. Simulations show that errors of magnetic field vector and magnitude can both be reduced to several nT after compensation. Experiment has been conducted with a geomagnetic vector measurement system and results suggest that the method is an effective way for compensating both magnetic field magnitude and vectors.     

基于灰色预测-模糊逻辑的磁场测量采样技术研究

针对雷达速调管电磁聚焦系统磁场分布的检测要求,分析了检测位置控制模型.提出了一种基于灰色预测-模糊逻辑的磁场分布测量方法,解决了等间距测量条件下检测效率和检测精度之间的矛盾.实验结果表明,该方法能够使系统根据磁场强度变化缓急动态调整测量位置,取得了良好的测量控制效果.     

具有温度补偿的拱形增敏微纳光纤磁场传感器

提出了一种基于铽镝铁(TbDyFe)的具有温度补偿的拱形增敏微纳光纤磁场传感器。传感器由光纤布拉格光栅(FBG),拱形微纳光纤和TbDyFe组成,拱形微纳光纤通过紫外胶(UV glue)粘接在TbDyFe上。与非拱形微纳光纤相比,拱形光纤可将TbDyFe的伸长转化为光纤曲率半径的变化,引起干涉波长偏移,从而实现磁场灵敏度的提高。随着磁场强度升高,拱形微纳光纤的干涉波长蓝移,灵敏度为47.81 pm/mT,FBG对磁场不敏感,拱形微纳光纤传感器的磁场灵敏度比非拱形高11.66倍。升温过程中拱形微纳光纤的干涉波长发生蓝移,温度灵敏度为43.02 pm/℃,FBG的干涉波长发生红移,温度灵敏度为9.34 pm/℃。磁场传感器显示出良好的重复性和线性,级联的FBG对磁场不敏感,可以实现对磁场传感器的温度补偿。     

热式气体流量计组分补偿方法研究

根据热式气体流量计的基本原理,混合气体的组分改变会导致流量计输出信号的变化,造成较大的测量误差.热式流量计需要重新送回厂家用专用设备进行重新标定.该问题严重影响了热式流量计的推广应用.基于换热方程分析以及经验公式,本文提出了一种新的组分补偿方法.该方法可分为两部分:离线的组分补偿和在线的流量计算.复杂的组分补偿计算可以通过主机上的补偿软件离线完成.流量计微计算机可以利用离线补偿结果完成在线的流量计算.实验结果验证了该组分补偿方法的有效性.     

Unbalance vibratory displacement compensation for active magnetic bearings

As the dynamic stiffness of radial magnetic bearings is not big enough,when the rotor spins at high speed,unbalance displacement vibration phenomenon will be produced.The most effective way for reducing the displacement vibration is to enhance the radial magnetic bearing stiffness through increasing the control currents,but the suitable control currents are not easy to be provided,especially,to be provided in real time.To implement real time unbalance displacement vibration compensation,through analyzing active magnetic bearings(AMB) mathematical model,the existence of radial displacement runout is demonstrated.To restrain the runout,a new control scheme-adaptive iterative learning control(AILC) is proposed in view of rotor frequency periodic uncertainties during the startup process.The previous error signal is added into AILC learning law to enhance the convergence speed,and an impacting factor influenced by the rotor rotating frequency is introduced as learning output coefficient to improve the rotor control effects.As a feed-forward compensation controller,AILC can provide one unknown and perfect compensatory signal to make the rotor rotate around its geometric axis through power amplifier and radial magnetic bearings.To improve AMB closed-loop control system robust stability,one kind of incomplete differential PID feedback controller is adopted.The correctness of the AILC algorithm is validated by the simulation of AMB mathematical model adding AILC compensation algorithm through MATLAB soft.And the compensation for fixed rotational frequency is implemented in the actual AMB system.The simulation and experiment results show that the compensation scheme based on AILC algorithm as feed-forward compensation and PID algorithm as close-loop control can realize AMB system displacement minimum compensation at one fixed frequency,and improve the stability of the control system.The proposed research provides a new adaptive iterative learning control algorithm and control strategy for AMB displacement minimum compensation,and provides some references for time-varied displacement minimum compensation.     

振镜二维扫描的图形畸变校正和曝光量补偿

主要讨论了物镜前振镜二维扫描光学系统中图形畸变的产生原因,分析比较了图形畸变与振镜布放、像面坐标系方位及fθ特性误差等的关系,并结合视场大小为75×75的实际物镜fθ特性误差的最小二乘拟合,给出了校正图形畸变的准确关系式.另外,在矢量扫描方式中光斑移动速度的非线性会导致扫描图形各部分曝光不均匀,文中也给出了对扫描图形曝光量加以补偿的方法和公式.