激光外差干涉非线性误差的测量方法

为了调整激光外差干涉光路中的光学元件,减小或抑制测量非线性误差,研究了非线性误差测量的机理和方法.基于对激光外差干涉测量信号的频谱分析,提出了非线性误差的测量方法.根据建立的非线性误差与测量信号幅度之间的模型,计算出非线性误差一次谐波和二次谐波的大小,实现非线性误差的精确测量.实验结果表明,该方法可以有效地测量激光外差干涉的非线性误差.     

频率扫描干涉中参考干涉仪的非线性误差分析

针对频率扫描激光干涉测距系统的参考干涉仪中存在的大量光学元件会产生非线性误差,本文基于偏振分光镜(PBS)的非理想分光性能分析了非线性误差的产生机制,推导出PBS非理想分光性能条件下的非线性误差模型,并提出了消除非线性误差的改进方法。利用MATLAB进行建模仿真表明,PBS非理想透射率和反射率对非线性误差的影响为二次谐波,透射率和反射率相差越大,非线性误差越大,当二者值相等时非线性误差大幅减小。当PBS反射率为0.90且透射率为0.97时,用传统的正交检测方法产生最大为383.3 kHz的非线性误差,而采用本文提出的方法只存在5.3 kHz的线性误差。     

BP神经网络在小信号有效值非线性误差校正中的应用

系统传输的非线性是产生测量误差的主要原因之一。为保证测量精度,应对非线性误差进行校正。描述了BP神经网络的基本模型及算法,阐述了神经网络校正非线性误差的基本原理,提出了用BP神经网络来校正交变小信号真有效值非线性误差的方法。最后给出了校正AD637非线性误差的实验数据。结果表明：运用BP神经网络校正非线性误差,提高了交变小信号真有效值的测量精度。     

外差激光干涉仪周期非线性误差形成机理与补偿方法

针对纳米级周期非线性误差制约外差激光干涉仪使其不能适应下一代超精密装备制造与重大科学工程提出的亚纳米乃至皮米测量精度需求的问题,分析了外差激光干涉仪中两类周期非线性误差的形成机理,并对周期非线性误差的补偿方法进行了研究.结果表明:第1类周期非线性误差是由于双频激光不能完全分离引起双频激光交叉混叠,进而导致的周期非线性误差,该误差幅度可从数纳米到数十纳米;第2类周期非线性误差是由于测量光束在光学界面产生了具有多阶多普勒频移特征的虚反射光束,进而引入的周期非线性误差,该误差幅度可从数皮米至数纳米.对于第1类周期非线性误差,现有误差补偿方法,如椭圆拟合法等,可将其抑制至0.1 nm量级,特别是空间分离式外差激光干涉仪则从原理上完全消除了这一类误差;而对于第2类误差,通过降低虚反射率和空间滤波可以将第2类误差降低至数十皮米到数百皮米,剩余误差尚不能完全满足皮米测量的精度需求, 亟待发明新的误差抑制或补偿技术.     

一种FMCW信号非线性校正方法

调频连续波（frequency modulated continuous wave,FMCW）雷达系统中的频率非线性误差会导致距离分辨率下降并最终造成成像模糊。针对该问题,详细分析了FMCW雷达系统的模型及非线性误差对距离分辨率的影响,利用延迟线技术估计出发射信号非线性误差,通过残余视频相位（residual video phase,RVP）滤波器去除系统非线性误差的距离相关性并校正非线性误差;最后分别对理想和有噪声下的点目标进行仿真分析。结果表明本文方法可以准确有效地估计和校正非线性误差,取得较好效果。     

间接平差中非线性误差方程直接解

用非线性误差方程直接平差的方法，运用非线性规划中的算法，将非线性误差方程直接平差归结到非线性规划中无约束优化范畴。算法中采用使目标函数值下降的搜索方法，避免了将误差方程线性化造成的精度损失和求解法方程过程中的凑整误差造成的误差影响。     

输入非线性方程误差自回归系统的多新息辨识方法

典型块结构非线性系统包括基本的输入非线性系统、输出非线性系统、输入输出非线性系统、反馈非线性系统等.输入非线性系统包括输入非线性方程误差类系统和输入非线性输出误差类系统.以输入非线性方程误差自回归系统,即输入非线性受控自回归自回归(IN-CARAR)系统为例,分别基于过参数化模型,基于关键项分离原理,基于数据滤波技术以及基于辨识模型分解技术,研究和提出了IN-CARAR系统的随机梯度辨识方法、多新息随机梯度辨识方法、递推最小二乘辨识方法、多新息最小二乘辨识方法.这些方法可以推广到其他输入非线性方程误差系统、输入非线性输出误差类系统、输出非线性方程误差类系统、输出非线性输出类系统、反馈非线性系统等.同时,给出了几个典型辨识算法的计算步骤、流程图和计算量.     

辅助模型辨识方法(3):输入非线性输出误差自回归系统

输入非线性系统包括输入非线性方程误差类系统和输入非线性输出误差类系统.针对输入非线性输出误差自回归系统,分别基于过参数化模型,基于关键项分离原理,基于数据滤波技术,研究了相应的基于过参数化模型的辅助模型递推辨识方法、基于关键项分离的辅助模型递推辨识方法、基于数据滤波的辅助模型递推辨识方法.这些方法可以推广到其他输入非线性输出误差系统、输出非线性输出误差系统、反馈非线性系统等.并给出了几个典型辨识算法的计算步骤、流程图和计算量.     

消除非线性误差的阻型传感器测试系统

分析了在常用的自动化仪表中输出电路采用单臂电桥而产生非线性的原因，给出了采用有源电桥消除非线性误差的方法，并讨论了传感器非线性误差校正中采用连续式非线性A／D转换法和数字法相结合，可使测量精度和稳定性达到预定的值。消除非线性误差的阻型传感器测试系统@李荣泉@陈卫东     

基于BP网络微位移传感器误差修正研究

对微位移传感器非线性误差的修正存在诸多问题,该误差是提高微位移传感器测量精度的＂瓶颈＂。本文介绍了用神经网络校正传感器系统非线性误差的原理和方法,提出了基于BP神经网络传感器非线性误差校正对测量数据进行修正。修正结果表明该方法是准确有效的,而且网络结构简单,准确度高。     

MBER优化用于宽带功放通信系统

针对通信系统中宽带功率放大器引起的非线性失真问题,提出了最小差错概率（MBER）算法,以优化非线性均衡器参数,并采用非线性均衡器与数字预失真器对功率放大器非线性失真进行联合补偿.预失真用于减少非线性失真对带外的干扰,非线性均衡器用于减少带内失真.仿真结果表明,基于MBER算法的非线性均衡器性能优于基于最小均方误差算法的均衡器;联合线性化简化了预失真器的结构,并可获得更优的误码率性能.     

基于非线性动态特性的轴承–转子系统振动分析

随着空气静压主轴在超精密加工过程中的广泛应用,对主轴的运动精度的要求不断提高,如何准确预测和提高主轴运动精度是十分必要的。基于空气静压轴承的非线性动态特性,研究空气静压主轴的振动特性和预测模型,探索非线性动态特性分析对主轴回转精度的影响。首先,对空气静压径向轴承的动态特性进行分析,建立气膜动态流动模型,采用扰动法求解模型得到轴承的非线性动刚度与动阻尼系数。将空气静压轴承内的气膜作为弹簧阻尼系统建立轴承–转子系统,并通过动力学分析建立了轴承–转子的动态振动模型。将轴承的非线性动态特性参数引入振动模型,结合MATLAB对模型进行求解,得出了空气静压主轴径向跳动误差曲线、偏转误差曲线和径向总振动误差曲线,并通过FFT数据处理对振动进行频域分析。通过对比分析得到非线性分析对空气静压主轴径向振动误差的影响。最后,搭建了空气静压主轴径向回转误差测量试验台,得到主轴实时回转误差信号,实现轴承–转子系统的振动动力学模型分析的实验验证。从空气静压径向轴承的动态分析可以看出,轴承的动刚度和动阻尼均呈非线性变化,随着偏心率的增加动刚度不断增加,而动阻尼不断减小。从轴承–转子系统的振动分析可以看出：1）非线性分析对主轴偏角振动误差有明显影响,而对径向跳动误差的影响不明显,说明非线性分析主要通过影响主轴的偏角误差从而影响径向总误差。2）定值分析时偏角误差的最大振幅基本稳定,而非线性分析时偏角误差的最大振幅存在一个增加过程并最终趋于稳定,并且非线性分析时最大振幅明显大于定值分析时的振幅。3）在供气开始一段时间内,非线性分析与定值分析下的径向总误差基本一致,但随着时间的增加,非线性分析下的最大振幅大于定值分析下的最大振幅,说明开始供气时非线性分析对径向跳动误差和偏角误差没有造成明显影响,当供气稳定时非线性的动刚度与动阻尼会对主轴转子振动幅度产生明显影响。4）从频域上看,非线性分析最大振幅处的共振频率为964 Hz,定值分析最大振幅处共振频率为986 Hz,非线性分析使最大振幅处的共振频率有所下降。5） 非线性分析和定值分析在频率高于1 500 Hz时,转子的振幅变化都很小,说明频率大于1 500 Hz之后,转子振动比较稳定,此时气膜的振动频率与固有频率不容易发生共振。空气静压主轴回转误差实验的结果表明,基于非线性分析所得的主轴径向回转误差的误差率比定值分析所得主轴径向回转误差的误差率降低了1.43%～6.54%。因此,将空气静压径向轴承内气膜作为弹簧阻尼系统施加于转子之上可以实现轴承–转子系统的耦合振动分析,轴承非线性动态特征参数的引入实现了轴承动态性能对主轴动态振动的影响,通过基于非线性动态特性的轴承–转子系统的振动分析可以更加准确地研究和预测空气静压主轴的径向振动误差。     

差动电容传感器信号调理中的非线性校正

针对差动电容传感器非线性的对称性,设计了对称性的非线性补偿电路。利用开关二极管的实际特性,使折线式补偿函数尽可能与实际非线性特性的反函数逼近,达到了近于理想的补偿效果。实验结果表明,对于最大非线性误差为25%的差动电容传感器,经非线性补偿后的非线性误差下降到约0.6%,验证了非线性补偿环节的优良性能。     

磨床PMLSM进给单元鲁棒非线性控制器研究

为了解决永磁直线同步电机（PMLSM）进给单元模型摄动大、扰动力复杂的问题，设计了一种全局稳定的非线性控制器。为了增加系统的稳定性及跟踪性能，该非线性控制器充分利用了位置偏差及其积分、速度及其偏差以及参考输入的二次导数等信息，构建了Lyapunov函数来检验非线性控制器的稳定性。仿真和实验结果表明，该非线性控制器的误差跟踪、速度响应等性能远远优于传统的内嵌式PI控制器，该控制器对系统的模型摄动具有鲁棒稳定性，抗扰动能力强，并减小了不同切削深度引起的速度波动。     

电液速度伺服系统中GS非线性积分器的应用

目的设计一种称为GS积分器的非线性积分器，探讨此积分器对电液速度伺服控制系统的动态校正的作用．方法分析电液速度伺服控制系统使用常规的线性积分校正动态特性和控制精度的效果；构造GS非线性的积分器，分析GS非线性的积分器的特性，模拟仿真GS非线性的积分器对电液速度伺服控制系统的动态校正的作用和效果，结果GS非线性积分器对电液速度伺服系统及类似的控制系统超调量和稳定误差有着显著的改善，效果明显，GS非线性积分器对电液速度伺服系统及类似的控制系统的校正补偿作用要好于常规积分器校正，可以在较大的范围内保证系统稳定，结论模拟仿真表明此方法可以使系统控制精度有较大提高，且使系统动态特性显著改善．     

Nonlinear correction of photoelectric displacement sensor based on least square support vector machine

A model of correcting the nonlinear error of photoelectric displacement sensor was established based on the least square support vector machine. The parameters of the correcting nonlinear model, such as penalty factor and kernel parameter, were optimized by chaos genetic algorithm. And the nonlinear correction of photoelectric displacement sensor based on least square support vector machine was applied. The application results reveal that error of photoelectric displacement sensor is less than 1.5%, which is rather satisfactory for nonlinear correction of photoelectric displacement sensor.     

校正氧化锆测氧传感器非线性误差的数学模型

讨论了静态特性对锆头测量误差的影响，及双参数校正法在解决减少锆头非线性误差的局限性．提出了氧化锆测氧传感器的另一种静态特性数学模型．用这一模型实现依模测量，能明显克服锆头的非线性误差，使测量精度提高两个数量级．在智能仪表中这种模型有广泛的应用前景．     

动调陀螺标度因数非线性误差补偿研究

捷联惯性测量组件的非线性误差主要体现在陀螺和加速度计的标度因数上,为了减小捷联惯性测量组件中的动调陀螺的非线性误差,提出了一种对陀螺测量曲线进行自适应分段最佳逼近拟合方法.该方法在分析陀螺非线性误差产生的原因基础上,推导出陀螺的标度因数非线性误差补偿模型,设计了试验标定方案,在惯性测量组件的整个测量范围内进行自适应分段,每段用一个高次曲线最佳逼近,可得到陀螺测量模型在每个分段区间的精确函数描述,从而可以对陀螺非线性测量误差进行实时补偿.系统的速率试验和摇摆试验结果表明,自适应分段高次曲线最佳逼近的方法有效地提高了陀螺的角速度测量精度,最大能提高约10倍.