大口径压电倾斜镜的反作用力分析及补偿研究

针对压电快速倾斜镜的反作用力对有效光学元件的复杂动态耦合干扰问题,提出了基于多体系统的刚柔耦合和基于压电耦合理论的反作用力分析方法,对压电倾斜镜的反作用力进行了分析和补偿,并获取了中心柔性铰链的热点应力。理论和实验结果表明:压电耦合求解相比于多体系统的刚柔耦合方法更能准确地反映反作用力特性,实验测得反作用力的补偿比例可以达到90.14%,与数值计算的差异为3.96个百分点。所提的反作用力分析方法和动量补偿结构可为计算和消除倾斜镜的反作用力对光学系统的耦合干扰提供借鉴。     

压力测试系统修正方法的研究

冲击波信号的上升沿很陡,要求测试系统的动态特性要好,对测试系统尤其是传感器提出了较高的要求,本文针对用于爆炸超压测试的压力测试系统激波管动态校准实验数据建立数学模型,研究了基于动态补偿数字滤波器和神经网络的以传感器为主要因素的测试系统补偿修正方法,通过仿真表明:前者可以明显缩短测试系统动态响应时间,并且工作频带也可以得...     

基于数据融合的原油含水率在线测量方法研究

在电容式传感器作为含水率测量敏感元件的测量系统中,采用基于人工神经网络的多传感器数据融合方法对数据进行处理,建立多传感器信息融合模型,补偿由于温度变化对含水率测量结果的影响,提高测量结果的准确性.实验表明,数据融合后的输出值更能逼近实际的含水值.     

基于生物电容的视觉假体无线能量传输系统建模及效率优化

为了解决视觉假体无线能量传输系统设计过程中参数选取的问题,本文进行了基于生物电容的视觉假体无线能量传输系统精确建模,并在该模型的基础上对次级线圈回路进行了优化,使能量传输效率较传统谐振耦合方法有明显提高。文中采用大、小两组线圈进行比较分析和验证,所得实验数据和建模仿真数据吻合度高,验证了所建模型的准确性及优化方案的可行性,为视觉假体临床应用线圈的选取和无线能量传输系统的设计提供了理论参考。     

多传感器单模型动态系统多尺度数据融合

利用多尺度分析的思想,将基于模型的动态系统分析方法与基于统计特性的多尺度信号变换方法相结合,建立起目标状态基于多源观测信息的多尺度数据融合估计新算法,在每个尺度上获得目标状态基于全体细尺度上传感器测量信息的融合估计值,此算法可有效地应用于拥有不同采样速率的多传感器动态系统的数据融合估计.     

基于Simulink的电动伺服加载系统仿真建模研究

数学模型是对电动伺服加载系统算法研究的基础,文中采用机理建模的方式,建立了一个与实际贴合的MATLAB/Simulink仿真模型以为后期算法研究提供方便。文中详细推导了永磁同步电机的数学模型,并在此基础上建立了PMSM模块、逆变器模块、SVPWM算法模块的数学模型。通过将其组建成完整的PMSM矢量控制系统的仿真模型,建立了执行电机的MATLAB/Simulink仿真模型。通过中间连接部件耦合建立了电动伺服加载系统的MATLAB/Simulink整体模型,并通过主动和被动加载的阶跃与正弦信号进行仿真和实验,验证了电动伺服加载系统整体模型的准确性。     

多传感器信息融合的车载定位方法的研究

阐述一种利用多传感器信息融合技术提高车辆定位精度和可靠性的方法。首先,通过建立陀螺仪、加速度计和里程计传感器的数学模型和联邦卡尔曼滤波器数学模型,对SINS/GPS/OD传感器采集到的数据进行信息融合处理,提高系统定位精度和可靠性;其次,采用MATLAB对纯惯性导航系统、SINS/GPS/OD组合导航系统及其各子系统进行了数字仿真。仿真实验结果表明:本系统较纯惯性导航系统定位精度显著提高,并具备一定的容错能力。     

纯方位被动多传感器多目标跟踪算法

多传感器多目标跟踪中的数据关联问题是目标跟踪领域中的难点及核心。若传感器是只有角度量测的被动传感器,关联问题则变得更为复杂。针对纯方位多被动传感器系统的多目标跟踪问题,提出了一种基于高斯-厄密特滤波的动态多维分配方法。首先建立了直角坐标系下多被动传感器的高斯-厄密特滤波模型;在该模型的基础上,采用多维分配问题的思想,直接建立各传感器角度量测与目标角度预测值的候选关联组合,并将其进行动态地分配,提高了关联效率。仿真实验表明,该方法可以实时、高效地解决多被动传感器系统中的数据关联问题,并且能够对多目标进行稳定的跟踪。     

基于多视场波前传感的次镜位置误差检测方法

大口径分块式主镜空间对地遥感系统在轨工作时,次镜相对于主镜的位置失调会对系统像质产生影响,需对其进行在轨检测与校正。当分块式主镜无中心基准镜时,无法用传统的灵敏度矩阵反演法计算出次镜失调量。为此,提出了一种基于多视场波前传感信息计算次镜位置失调量的方法,采用ZEMAX软件建立了无中心基准的36分块式主镜空间对地遥感系统。针对该系统像差特点,利用不同视场的场依赖波前像差,建立了次镜失调量检测数学模型,开展了仿真研究,结果表明当波前传感误差为1/40（=632.8 nm）时,次镜位置失调量的检测精度X、Y方向平移约为30 nm,倾斜约为15;失调量检测动态范围X、Y方向平移为0~1.5 mm,倾斜为0~0.03。并通过多组实际仿真,验证了所提方法的可行性。     

数据融合技术在车辆动态称重系统中的应用

基于车辆动态称重系统的结构和特点,采用了一种基于最优加权平均的数据融合处理方法,将其应用到动态称重系统中,并完成系统的软硬件设计。通过对融合前后的实验数据进行比较分析,可有效地降低传感器在工作过程中受多种因素的交叉干扰影响,提高了车辆动态称重系统抗干扰能力,以保证参数检测的可靠性和准确性。     

两轴柔性支承快速反射镜结构控制一体化设计

为了预测并确认结构设计阶段快速反射镜系统的频率特性和时域性能,对一种两轴柔性支承快速反射镜进行了结构控制一体化研究和测试。提出了一种新型柔性支承结构,根据激光系统光束传输要求的快速反射镜指标,设计了快速反射镜系统的主要结构参数;研究了系统的动态数学模型,确定了闭环系统的控制方式和控制参数;建立了系统摆动部分的刚柔耦合模型,获得了结构非线性模型,基于非线性模型对控制系统和运动系统进行了联合仿真测试。联合仿真结果显示,系统在运动方向的谐振频率为54 Hz,与有限元和理论计算结果的误差均为3.8%,系统位置闭环带宽为203 Hz,符合设计要求。时域输出结果显示,系统的超调量为3.5%,调节时间为10 ms,与理论计算结果的偏差分别为3%和5 ms。     

Observer-Based Ripple Force Compensation for Linear Hybrid Stepping Motor Drives

This paper describes our research on a force ripple compensation and closed-loop position control scheme using linear hybrid stepping motors (LHSMs) with significant thrust vibrations. In order to estimate unobservable force ripple components, we propose the Jacobian linearization observer that guarantees the convergence of state estimates into true states. For the precise control of velocity and position, an input-output feedback linearization controller is derived from a nonlinear position-dependent model of the LHSM based on elaborate reluctance network analysis. In addition, we discuss the separation principle used to separate the observer design from the controller design. Common problems associated with the force ripple, such as the positioning error, mechanical stress, and acoustic noise, are efficiently handled using the proposed active damping control scheme. Experimental results show that the positioning accuracy is significantly improved through a closed-loop control while restraining the thrust ripple.     

Inversion-free force tracking control of piezoelectric actuators using fast finite-time integral terminal sliding-mode

The major hurdles to control the force created by piezoelectric actuators (PEAs) are originated from its strong nonlinear behaviors which include hysteresis, creep, and vibration dynamics. To achieve an accurate, fast and robust force tracking performance without using complicated modeling and parameter identification of PEAs, this paper presents a practical direct force control scheme. The proposed controller is based on two core approaches: 1) fast finite-time integral terminal sliding mode (FFI-TSM) which allows fast convergence and high accuracy to the closed-loop system without control chattering; and 2) an inverse-model-free compensation, named force-based time-delayed estimation (FBTDE) which offers significant robustness with minimum use of plant dynamics information. The finite-time stability of the overall closed-loop system is proven through the Lyapunov’s method. The proposed force tracking controller is implemented on the PEA system driving a variable physical damping actuator mechanism. The overall accuracy, convergence speed, and robustness of the proposed controller are validated under various experimental scenarios. Comparative experimental results are particularly presented to verify the effectiveness of the FFI-TSM term and the FBTDE term.     

单探测器型复合轴系统设计中的若干问题

针对单探测型复合轴系统设计中存在的控制回路耦合问题,脱靶量解算问题和实时稳定补偿问题,进行了详细分析和推导。首先,给出了系统设计中控制回路耦合的解耦控制方案;其次,推导了探测器获得的脱靶量和快速反射镜(Fast Steering Mirror,FSM)补偿角度之间精确的数学表达式;最后,提出了一种通过实时解算稳定误差,并利用高带宽和高精度的FSM对误差进行高精度补偿的方法。这些方案和表达式可有效地解决设计中的原理性问题和误差解算问题,进而提高系统精度,因此具有相当大的实用性。     

Hierarchical multistream recognition of facial expressions

Achieving optimal recognition accuracy, particularly under conditions of input data variability, is a challenge for automatic facial expression recognition. However, little research has been devoted to investigating the robustness of automatic expression recognition under adverse conditions. A facial expression modelling approach is proposed for enhancing the robustness of expression recognition. The approach is founded on hierarchical state-based modelling of streams that represent spatially localised expression dynamics. Experimental assessment shows that the proposed model achieves high and stable recognition accuracy over a range of input data degradation. Moreover, interstream coupling as well as the inclusion of adaptive estimation of model reliability and credibility are shown to make a positive contribution to recognition accuracy.     

闭环非线性对象辨识的模糊和神经网络方法

闭环系统的辨识是近年来国内很受重视的研究课题。本文基于闭环对象的历史数据，采用模糊方法构造系统的初始模型，以克服闭环数据稀疏给系统辩识带来的困难，并基于现场数据，采用ＯＬＳ算法对初始模型进行了修正，以提高系统的辨识精度。将这种方法应用于某合成氨过程的实际数据，得到了良好的辨识效果。     

一种可逆有限状态机的电路设计

不同以往通过重构电路行为实现可逆有限状态机方法,本文提出了一种可逆有限状态机的电路结构.该电路主要包括次态与输出计算电路以及状态预置与采样锁存电路两部分,且提出的可逆有限状态机电路中不存在独立的可逆触发器,但可以实现可逆JK,D,T等触发器功能.同时,文中也提出了基于该可逆有限状态机电路的可逆时序电路综合方法,并用实例进行了验证.相比于基于行为重构的可逆有限状态机的综合方法,本文提出的综合方法可以避免原始状态机的逆状态机的求解和增加额外的信号位,从而使得综合过程变得更加简单.     

A numerical solution to the Zakharov-Shabat inverse scatteringproblem

A novel numerical method to solve the inverse scattering problem associated with the Zakharov-Shabat coupled mode equations is developed. In this problem the coupling coefficient for two propagating modes is determined from reflection data. Both codirectional and contradirectional coupling can be accommodated as well as the presence of bound states. Analytical results based on an independent analytical method are derived in order to demonstrate the accuracy of the proposed method, which is applicable to a broad class of reflection data     

基于模型预测控制的大口径快摆镜随动系统

为了满足地基大口径望远镜精密稳像系统的需求,对大口径快摆镜(FSM)的控制方法进行了研究。为了解决三促动器FSM的运动解耦为系统辨识带来的困难,通过解析法和系统辨识法相结合建立了FSM的传递函数模型。依据该模型,设计了PID控制器与模型预测控制器(MPC),采用仿真和实验两种方式比较了两种控制器的效果。仿真结果表明,在受到阶跃扰动后,MPC控制器的恢复速度是PID控制器的45倍。在50 Hz正弦信号下,由于FSM的大惯量特点,PID控制器有严重的时滞,而MPC控制器能以1.224×10^-6″的误差稳定跟随。在噪声抑制方面,对实时加入10%幅值噪声的随机信号,MPC控制器的噪声抑制效果是PID控制器的13.3倍。实验结果表明,MPC控制器能以0.430″的误差稳定跟随50 Hz正弦信号,其跟踪精度是PID控制器的3.212倍,采用MPC控制器的快摆镜能满足快摆镜高带宽和高精度的需求。     

数字闭环光纤电流传感器暂态特性仿真研究

数字闭环光纤电流传感器暂态特性主要包含频率响应与阶跃响应,对于电力系统的继电保护控制、故障录波等应用领域至关重要。在工程应用中,传统的测试方法由于其测试系统复杂、测试电流信号小等问题,不利于评估光纤电流传感器的暂态特性。利用数字闭环光纤电流传感器的闭环控制机理,提出一种在数字闭环光纤电流传感器反馈回路中添加相位调制激励的方法。首先,分析数字闭环光纤电流传感器的相位调制原理,通过建立数学模型验证相位调制激励的等效性;其次,根据数字闭环光纤电流传感器闭环控制算法,提出频率响应与阶跃响应的调制激励产生方法;最后,利用现有数字闭环光纤电流传感器产品平台完成频率响应与阶跃响应的仿真与测试。结果表明:采用相位调制激励的仿真数据与试验数据最大误差为0.12%,该调制激励方法不需要搭建复杂的测试系统,在现有硬件平台中即可实现不同电流信号的仿真测试。