基于Simulink的某雷达天线伺服系统性能改进方法研究

为了满足高精度随动系统的精度要求,以一种高精度伺服系统作为研究对象,建立力矩电机驱动的伺服系统的数学模型,采用超前滞后校正和提高增益、引入滞后环节的控制方法,对系统进行建模和仿真,实验结果表明,超前滞后校正的控制方法可以提高系统响应的快速性,满足高精度要求,提高增益、引入滞后环节的控制方法可以显著改善伺服系统死区非线性对于系统的影响.     

带CLC滤波的反激变换器小信号建模与控制研究

为满足大型激光陀螺仪(ring laser gyroscope, RLG)中激光器激励源输出高精度、高稳定度的要求,针对单端反激变换器输出性能较差的问题,本文在传统反激变换器的输出端增加电感、电容元件,构成了输出带电容-电感-电容(capacitor inductor capacitor, CLC)滤波的单端反激变换器。在此基础上,采用开关元件平均模型法确定该变换器的静态工作点,建立电流连续模式(continuous conduction mode, CCM)下的四阶小信号模型;推导出相关传递函数,并引入相位超前校正环节以提高系统的稳定性;借助MATLAB软件构建比例-积分-微分(proportion-integral-differential, PID)控制的系统模型,完成了对带CLC滤波的反激变换器的分析与验证。结果表明,利用小信号建模理论建立的变换器模型是合理的,对激光器激励源的优化设计有参考意义。     

全数字闭环石英挠性加速度计系统校正与仿真

针对石英挠性加速度计模拟伺服方案存在精度损失问题。采用全数字闭环的检测方法,提出一种以传递函数校正的控制方案,通过引入积分环节和补偿校正装置消除系统的一阶静态误差,以获得足够的相位裕度。同时对校正装置进行离散化处理,建立了离散域数字闭环系统模型。基于此模型进行仿真与研究,校正后系统超调量在19%,-3dB带宽在1417Hz左右。离散域与连续域阶跃曲线特性基本相同,仿真结果与理论基本一致。验证了数字闭环系统校正方法的正确性和可行性。     

惯导系统校正对机载雷达性能指标的要求

针对用机载雷达校正飞机惯导系统的方案,研究为满足校正精度应对雷达性能指标提出的要求.重点推导了雷达主要测量参数对校正精度影响的数学关系,为雷达研制方案和性能指标的确定提供了理论依据.     

压电式推力测试系统动态性能分析与改善

姿控火箭发动机推力测试系统的动态性能对于推力测量的准确性具有重要影响.采用方形脉冲力模拟发动机推力,对压电式推力测试系统进行了动态标定,根据频响特性曲线建立了测试系统的高阶传递函数模型并获得了动态性能指标.针对测试过程中的超调和振荡,基于高阶传递函数模型,采用阻尼补偿法对推力测试系统的输出进行补偿.结果表明,经过补偿后误差减小,改善了压电式推力测试系统的动态性能.     

模糊PID算法在DVD光学头控制中的应用研究

飞秒激光三维光存储是实现高密度光存储的重要方法。为了提高飞秒激光三维光存储技术的实用化,基于DVD聚焦、循道伺服技术搭建了一套飞秒激光三维光盘存储系统。针对DVD光学头建立音圈电机电气模型,并通过典型二阶系统参数计算可获得详细的光头传递函数。针对DVD光学头传递函数,采用模糊PID算法,构建模糊PID控制系统的仿真模型,通过模糊控制规则在线对PID参数进行整定,并进行计算机Matlab仿真。仿真结果表明:模糊PID控制算法可使系统的稳定性、响应速度、超调量和稳态误差等达到系统性能指标的要求。     

自适应神经网络的光电跟踪成像消旋控制系统

为解决机载光电跟踪系统在跟踪过程中由于工作平台框架的转动导致成像画面的旋转问题,提出了一种基于自适应神经网络的消旋控制方法。系统以消旋指令角作为给定位置信息,以光电编码器实测角度值前后两拍之差作为实测速度值,组成速度反馈内环;以陀螺仪测得的角度值作为位置反馈值,构成位置外环;校正算法采用二阶超前-滞后校正并加入了自适应神经网络算法对其控制参数进行自适应调整。实验结果表明,在消旋拍摄过程中,消旋速度满足设计要求,拍摄图片清晰,消旋精度(均方值)达到1.4’,比传统校正方法输出误差减少了46%。     

一类不稳定时滞对象的两自由度控制器设计

在化学工厂和工业工厂中会频繁出现一阶时滞不稳定系统难以控制的问题.针对该问题,文中提出两自由度控制器的改进方案.该改进方案的主体思路是,在保留原方案中设定值追踪控制器的控制器形式及算法不变的情况下,将其扰动控制器改用带超前滞后滤波器的PID控制器形式,并基于直接综合法对其进行参数整定,最后再根据鲁棒稳定性与抑制负载干扰...     

星级酒店HVAC系统多变量过程模型辨识仿真分析

基于星级酒店中央空调系统HVAC,是一个多干扰,控制滞后的闭环系统,为了实现控制器对其控制精确,达到节能降耗的目的,针对酒店变风量HVAC系统,提出一种多输入多输出过程的闭环辨识方法,采用设定值阶跃测试,得到滞后的输出响应,通过输入、输出数据进行模型识别,得出传递函数矩阵模型,使用matlab对模型仿真分析,将仿真结果与实际模型对比研究,结果表明,使用该方法得出的模型精确度较高.该方法不需要动态过程的先验知识,便于推广使用.     

远距型红外消热差物镜设计

介绍了一种远距型红外消热差物镜的设计方法。首先建立了由多个光组构成的组合光学系统的消热差模型,将其与远距型物镜模型相结合,得到了光焦度分配方程组,再根据系统要求的远距比和所选择的光学材料组合,获得初始的光焦度分配,然后利用计算机辅助设计进行像差校正。该方法准确、实用。作为应用实例,利用ZEMAX软件分别设计了中波红外和长波红外光学系统,它们的焦距均为100 mm,F数为2.0,远距比达到0.8。环境温度分析结果表明:在-40 ~60 ℃范围内,成像质量稳定,调制传递函数(MTF)接近衍射极限。实际设计结果与理论计算结果相吻合。     

对称迟后-超前校正的一体化设计方法

本文首先分析了一类迟后-超前校正环节的频率特性,严格证明了在半对数坐标系下,其幅频特性是轴对称的,其相频特性是中心对称的,进而将此类校正环节称为对称迟后-超前校正环节。在校正环节的参数满足一定条件下,本文指出：对称迟后-超前校正环节在超前环节作用的频段内,能提供正的相角和负的幅值。进一步,给出了该校正环节所能提供的近似最大相角和所对应频率,并给出了在该频率点该校正环节的近似幅值。基于这些结论,给出了利用对称迟后-超前环节进行校正的两种一体化设计方法。     

波前校正的变论域模糊控制方法

自适应光学校正技术中常用的PID控制依赖于变形镜的响应模型,响应模型易受扰动影响因此标定过程较为复杂。针对此问题提出一种不依赖变形镜响应模型的变论域模糊控制方法,将哈特曼重构波前中提取的波面评价指标的残差参数与残差差分参数作为变论域模糊控制器的输入,对输出的比例积分微分参数进行自整定,实现自适应控制。利用Matlab进行变论域模糊控制方法与传统模糊控制方法进行对比的相关仿真。波前校正实验结果表明,变论域方法校正后波面数据优于传统模糊控制方法,波前残差的均方根值也更小。控制器系统性能实验中,传统模糊控制器的超调量偏大,而变论域模糊控制器的超调量几乎为零,调节时间也更短。变论域模糊控制方法在保证系统的鲁棒性,提升系统的快速性的同时,利用参数自整定的特性克服了扰动因素对变形镜响应模型造成的不利影响,提高了校正效率,对于波前校正更具有实用性。     

中波红外数字域640×8 TDI成像系统设计及验证

时间延迟积分(Time Delay Integration,TDI)探测器被广泛应用于弱光成像和航天遥感等领域,这种探测器能够在保持空间分辨率和平台运行速度的条件下有效提高探测器的等效积分时间,提高系统成像质量和探测率.近年来,红外数字域TDI探测器因具有动态范围大、积分级数连续可调和高帧频等优点而受到越来越多的关注和研究.通过对红外数字域TDI技术进行原理分析和数字系统设计,结合国产640×8中波红外数字域TDI探测器设计成像系统进行性能的分析及验证,重点研究了红外数字域TDI探测/成像系统的盲元补偿、非均匀校正、像元调整、时间延迟累加和过采样等关键技术,为未来红外数字域TDI探测器在空间遥感中的应用提供了技术支持.     

基于积分时间调整的红外焦平面阵列非均匀校正算法研究

利用实测的响应数据分析了红外焦平面阵列探测元的响应特性与入射辐射、积分时间的关系,指出了实际工程中常用的两点黑体辐射定标校正算法的本质在于利用高低温时不同的响应数据计算增益系数与偏置系数.与此相类似,通过调整积分时间也能得到不同的响应数据.因此对基于积分时间调整的校正算法展开研究,分别提出一点与两点定标校正算法,并将一点定标与小波多分辨率分解相结合,提出了一种新的自适应非均匀校正算法,实验结果证明了该方法在实际成像系统中的有效性.     

High Performance Frequency Selective Surface Using Cascading Substrate Integrated Waveguide Cavities

Frequency selective surface (FSS) using cascading substrate integrated waveguide (SIW) cavity structure is investigated by finite difference frequency domain (FDFD) combined with the domain decomposition method (DDM). Equivalent circuit model and FDFD-DDM full wave simulations were applied for the design and optimization. Numerical results show that the selectivity performance of the FSS can be greatly improved with proper design and optimization, more rapid roll off side band can be reached as the number of cascading SIW cavities increasing. Its performance is still stable with different incidence angles and polarization     

基于时空估计的冷像校正方法

冷像是影响制冷型红外探测器成像质量的重要因素。虽然可以通过非均匀校正技术进行去除,但当校正后的工作条件发生改变时,冷像的影响又会显现出来。根据冷像产生的机理以及频率特点,提出了一种基于时空估计的冷像校正算法。首先,通过使用小波分解与重构对原始图像进行冷像噪声空间域估计;然后,利用自适应时域低通滤波获得冷像噪声的时间域估计;最后,利用原始图像与获得的冷像估计噪声做差完成校正过程。使用仿真和实际的红外图像序列进行实验,结果表明所提算法能够有效地去除冷像噪声。     

Analysis of heart rate variability in the presence of ectopic beats using the heart timing signal

The time-domain signals representing the heart rate variability (HRV) in the presence of an ectopic beat exhibit a sharp transient at the position of the ectopic beat, which corrupts the signal, particularly the power spectral density (PSD) of the HRV. Consequently, there is a need for correction of this type of beat prior to any HRV analysis. This paper deals with the PSD estimation of the HRV by means of the heart timing (HT) signal when ectopic beats are present. These beat occurrence times are modeled from a generalized, continuous time integral pulse frequency modulation model and, from this point of view, a specific method for minimizing the effect of the presence of ectopic beats is presented to work together with the HT signal. By using both, a white noise driven autoregressive model of the HRV signal with artificially introduced ectopic beats and actual heart rate series including ectopic beats, the more usual methods of HRV spectral estimation are compared. Results of the PSD estimation error function of the number of ectopic beats are presented. These results demonstrate that the proposed method has one order of magnitude lower error than usual ectopic beats removal strategies in preserving PSD, thus, this strategy better recovers the original clinical indexes of interest.     

状态观测器在航空相机中的应用

为了提高航空相机在摆扫方向上的成像分辨率,提出了一种基于状态观测器的加速度反馈控制方法,并对该方法的相位特性以及鲁棒性进行分析研究。首先,对镜筒角速度的测量元件光纤陀螺进行参数标定,采用频域法建立俯角控制系统的数学模型。其次,设计镜筒角加速度状态观测器,并提出了将状态观测器和牛顿预测器相结合的方法,解决了估计算法的相位滞后问题,进一步提高了估计角加速度的响应频带。最后,通过将观测到的角加速度信息构成加速度反馈控制系统,并且应用于某型长焦距倾斜CCD相机的俯角速度控制系统中。实验结果表明:基于状态观测器的加速度反馈控制方法能够显著地提高俯角控制系统的动态响应特性以及稳态精度。当俯角控制系统受到阶跃型的外界扰动时,镜筒的角速度出现了宽度为0.2 s的脉冲型波动,且幅值仅为采用超前-滞后控制方法的1/2。本文所述的控制方法具有较强的鲁棒性,适于工程应用。     

基于等效积分的去除函数误差修正能力分析

针对计算机光学表面成形技术的去除理论中关于材料去除量及去除函数误差修正能力问题,基于等效去除积分法,对高斯型、三角形、梯形、脉冲随机复合型等多种不同形态的去除函数修正能力进行研究,通过频域分析去除函数的误差修正能力,获得调制参数与去除函数修正能力的关联曲线,建立基于等效去除积分法的去除函数截止修正能力评价模型,为去除函数误差修正的调制及去除函数修正能力评价提供依据,从而在大口径光学元件的超高精确度加工中,提高超光滑光学元件表面的质量。     

基于成像时刻校准的混合域TDICMOS成像技术研究

随着航天遥感领域超高分辨率成像电子学中行频的不断提升，一个积分时间内光生电荷数量逐渐减少，弱光成像能力有所下降，电子学中需要采用增大时间延迟积分级数的方法弥补能量的不足。传统数字域累加探测器有着引入过多噪声与帧频受限的多项弊端，而电荷域探测器的超大级数累加会带来电荷转移效率的下降和图像的混叠。基于此，文章在采用低功耗、高集成度TDICMOS基础上，提出了一种基于电荷域和数字域混合的新型累加方式，并对影响弱光成像像质水平的主要指标进行分析。随后针对混合域累加方式下多感光单元间的像质退化，提出一种基于图像配准的成像时刻校准方法，通过多片感光单元间隔测量和成像时刻时序微调有效改善了大积分级数电荷运动与景物运动的失配程度。最后通过滚筒测试验证了成像时刻校准方法的有效性，通过性能测试验证了混合域成像在弱光照下探测能力的提升。结果表明，文中所提方法有效地解决了TDI型探测器的主要瓶颈，为超高分辨率遥感相机提供了有效的解决方案。