基于四元数卡尔曼滤波的四旋翼姿态测量系统设计与实现

在嵌入式微小型四旋翼姿态测量系统中,姿态算法、系统冗余、硬件方案等直接影响了测量系统的性能和实用性。针对上述问题构建了一种兼具实用性、鲁棒性以及准确性的姿态测量系统。系统使用四元数卡尔曼滤波对微机电陀螺仪、微机电加速度计以及微机电磁力计进行数据融合处理,在硬件设计中采用双加速度计,并同时采用不同采样频率对其采样以增强系统的冗余性。仿真结果表明该数据融合方法的稳定性以及准确性,同时仿真数据表明系统的测量误差在0.5°以内,能够满足微小型四轴飞行器控制系统所需的姿态测量要求。     

船舶航向/横摇鲁棒控制研究

高海情下,船舶航向/横摇运动凸显出强耦合、不确定的特性,传统的PID控制存在适应性差的不足;此外,舵在控制航向的同时还具有减横摇的作用,合理的减摇鳍动作也对航向控制有利.为改善船舶航向、横摇控制效果,研究船舶航向/横摇耦合运动不确定模型,采用基于线性矩阵不等式的鲁棒控制器设计理论,对船舶航向/横摇联合控制问题进行研究,并设计和求解控制器.仿真结果表明,高海情下船舶航向/横摇联合鲁棒控制比传统PID控制提高了约20%的航向和横摇控制精度.     

海上风电制氢技术经济性对比分析

海上风资源丰富、区域广,成为风电开发利用的重要领域。但海上风电的强随机性和间歇性给海上风电的安全可靠消纳带来诸多难题。风电制氢是提高风电利用率和缓解弃风的有效手段,已成为海上风电发展和研究的热点方向。综合考虑制氢技术方案、设备投资成本、运行维护成本,给出国内海上风电制氢技术的经济性评价方法;分别建立海上风电岸上制氢、海上平台制氢及管道输氢和海上平台制氢及船舶运氢3种海上风力发电制氢技术方案及经济性模型。基于相关调研和文献数据,以某300 MW海上风电场为例,对不同离岸距离的3种海上风力发电制氢技术方案进行经济性比较。结果表明,3种海上风电制氢方案中,海上平台制氢及船舶运氢方案最具经济性,且随着离岸距离加大,该方案等年值费用基本不变;海上风电岸上制氢方案和海上平台制氢及管道输氢方案随离岸距离加大,等年值费用均不同幅度增加。     

基于Kalman滤波的头盔运动姿态的预测方法

针对头盔瞄准具单目视觉定位系统中,由于面阵CCD相机帧频的限制而导致对其定位速度慢的问题,提出了一种基于自适应Unscented Kalman滤波的头盔运动姿态固定超前预测方法。首先,分析了飞行员头部的运动特点,利用匀变速运动来描述头盔的实际运动,并建立了头盔姿态固定超前预测的状态空间模型;然后,基于自适应Unscented Kalman滤波理论分别对头盔在相机连续2次采样中间的非采样时刻和采样时刻的姿态进行固定超前预测,并利用采样时刻头盔姿态的测量值对其固定超前预测值进行实时的修正,以在间接提高头盔定位速度的同时,保证其定位精度;最后,搭建了单目视觉姿态测量与预测实验系统,对该方法的有效性和准确性进行了验证。实验结果表明,该方法能够对头盔瞄准具在相机连续2次采样中间的非采样时刻的运动姿态进行有效而准确的固定超前预测,在保证了对头盔定位精度的前提下,可以有效地将其定位速度提高1倍。     

750kV变电站设备支架姿态测量系统设计

为了消除750 kV变电站设备支架安装过程中的位置误差,在研究现有设备支架位置检测方法的基础上,设计了以STM32单片机为控制核心的设备支架姿态测量系统.该系统以三轴陀螺仪传感器测量设备支架的角速度数据,使用双加速度计以不同频率采样传感器数据以消除累积误差,增加测量系统的鲁棒性,利用四元数法解算出设备支架在三轴坐标系的姿态角,将陀螺仪和加速度计的数据进行融合,设计自适应姿态融合校准算法提高系统长期精度,实现对750 kV变电站设备支架姿态的准确测量,确保其安装过程中的位置精度.     

BP神经网络应用于船舶减摇鳍控制系统的仿真研究

由于波浪的不可预测性、强非线性的特点,导致船舶的横摇运动很难被精准预测.如何更高效地控制船舶的横摇运动,一直是困扰人们的难题.该文研究了减摇鳍系统数学模型并将BP神经网络应用于船舶减摇鳍控制系统,使基于PID控制的传统减摇鳍能更加高效地工作,减摇效果更好,通过MATLAB/Simulink仿真分析研究证明了结论的正确性...     

基于FPGA的浮动式船舶吃水检测系统的研究

在向家坝升船机试通航阶段,为保障通航安全并核实船舶实际吃水,文中设计了一套基于FPGA的浮动式吃水检测系统.该系统主要依据向家坝升船机辅助闸室内的超声波水下传播模型,超声波指向性模型,获得超声波传感器的实时幅值点矩阵,采集倾角传感器数据获得实时设备姿态进行数据补偿,同时结合动态水压值检测系统实时坐标系,最后计算得出通航船舶的实际吃水值.通过向家坝升船机现场试运行,并经过专家质询认证,样机系统达到设计要求,方案科学合理,实用性强,精度满足现场测量需求.     

锁相环在电力系统现场测控装置中的应用

将锁相环硬件电路应用于电力系统现场测控装置,可以非常方便地实现自适应采样,提高电量测量精度,实现便于与单片机接口的硬件角度检测电路.详细阐述了锁相环在电力系统现场测控装置中的应用,提出利用锁相环在频率变化情况下实现自适应采样的方案,也给出了利用锁相环技术测量频率与功率因数角的方案.     

介损角的非同步采样算法及其应用

分析了介质损耗角数字化测量的原理、算法及存在的问题.提出了一种非同步采样条件下采用基波相位分离法的补偿算法,即采用等时间间隔对电压、电流信号进行采样,同时对信号周期波动产生的误差进行补偿,并介绍了基于该算法的测量系统的硬件实现方案.仿真和试验结果表明该算法在增加较少运算量的同时提高了介质损耗角的测量精度.     

射频电容液位计在海上溢油液位检测中的应用

简单介绍了射频电容液位计进行油水双液位检测的基本原理,阐述了海上溢油回收检测装置的基本构造及其工作过程。针对海上特殊应用环境的测量需求,提出分别按油、按水标定的液位检测方案。油水混合状态下,对2组实验测试数据进行误差和线性度的数值计算,通过曲线拟合对比分析,最终确定了海上溢油回收集油箱油位检测的最优化方案—按油标定检测。实验证明,该方案可以满足现场实际测量环境的要求,液位计的测量精度高、线性度好。