应用序列二次规划的波达方向与多普勒频率联合估计

为了快速准确地联合估计阵列信号波达方向(DOA)与多普勒频率,提出了将序列二次规划(SQP)应用于最大似然函数优化的联合谱估计算法。该方法利用空时信号模型通过Hankel矩阵构造出阵列流型中包含DOA与多普勒频率信息的广义天线阵模型,并推导出其最大似然函数,从而将参数估计问题转化为非线性函数优化问题。然后,将SQP方法应用于似然函数的优化求解中,得到DOA与多普勒频率的估计值。最后应用SQP方法、微分进化法、遗传算法和量子粒子群算法分别进行了优化的仿真对比实验。结果表明:提出的算法具有寻优时间短,估计精度高,参数自动配对等特点,在信噪比为0dB时估计两个目标信号源的DOA与多普勒频率的均方根误差分别为0.263 6°和0.007 6rad,基本达到了阵列信号处理中参数联合估计方法的设计要求。     

基于高阶累积量的阵列式超声波传感器风速风向测量

针对现有超声波测风系统在实际应用中环境噪声抑制效果差、风速和风向测量精度不高的问题,提出了一种基于高阶累积量的阵列式超声波传感器风速风向测量方法。所提方法采用一种由一个超声波发射阵元和五个超声波接收阵元组成的阵列式超声波测风系统结构,并在此系统结构上,采用基于高阶累积量的多重信号分类(MUSIC)算法,抑制高斯白噪声及高斯色噪声的干扰,实现高斯混合噪声下风速风向的有效测量。所提方法与应用相关算法的测风方法相比,具有更高的噪声抑制能力及更高的风速风向测量精度。最后通过仿真实验与实测数据验证实验对所提方法的有效性进行了验证与分析,实验结果表明风速和风向角的测量误差分别为2.3%和-2°,基本达到了超声波测风方法的技术要求。     

一种提高伺服控制系统性能的设计方法

伺服系统往往存在非线性和不确定因素,影响系统的精度,其工作过程是时变的,且经常存在非线性扰动,常规控制器很难满足大范围高精度的控制需求。针对伺服系统的大范围高精度控制问题,将线性自抗扰控制器应用于伺服控制系统设计。分析了对象模型,给出了控制器设计过程和结果,在Matlab Sinulink进行了仿真实验,Quanser半实物仿真平台进行实际运行验证。结果显示该算法具有比PID控制算法更好的鲁棒性,且控制器设计简单,对高性能伺服系统的设计提供参考。     

基于二次相关的双阵元接收阵列超声波风矢量测量

针对在低信噪比条件下超声波风速风向测量精度低的问题,提出一种基于二次相关法的双阵元接收阵列超声波风速风 向测量方法。 首先采用由一个超声波发射传感器和两个接收传感器组成的阵列结构,其次在该系统结构基础上给出一种基于 二次相关的超声波传播时间测量方法,利用二次相关算法对噪声抑制更强的性能可有效提高风速风向测量的精度。 最后通过 模拟仿真实验对所提测风方法进行有效性验证,并通过双阵元测风系统进行了实测数据验证。 实验结果表明,基于二次相关算 法的双阵元接收阵列超声波传感器风速风向测量方法具有较强的噪声抑制能力,在实测环境下风速风向最大测量误差分别为 0. 24 m/ s 和 2. 4°,基本达到了超声波测风仪的设计要求。     

基于互射式三阵元超声波传感器的风矢量测量

为解决现有的超声波测风仪存在的测量精度不高、受环境温湿度及阴影效应等因素影响较大等问题，提出基于互射式三阵元超声波传感器阵列结构的风矢量测量方法。设计的测风结构由3个收发一体式超声波传感器组成，根据三阵元系统结构特性结合时差法建立风矢量测量模型，消除温湿度及阴影效应对风矢量测量的影响，运用基于相关法的时延估计方法并结合快速傅里叶变换进行传播时间估计，减少算法的计算复杂度。最后，进行模拟仿真实验验证所提算法的有效性，并通过搭建的互射式三阵元超声波测风系统进行实测数据验证。在实测环境下风速测量的相对误差为2.75%、风向测量的误差为2.5°，基本达到测风领域的技术要求。     

基于自然对数复合函数近似l0范数的DOA估计

针对现有基于压缩感知的DOA估计算法收敛速度慢、精度不高等问题，提出一种基于自然对数复合函数近似l₀范数的DOA估计算法。新算法采用一种自然对数复合函数来近似l₀范数，将求解l₀范数问题转化为近似l₀范数的最优化问题。采用牛顿迭代法获得自然对数复合函数(即近似l₀范数)的迭代表达式，通过内外双层循环的方法获得牛顿迭代的最优解，即通过外层循环控制函数逼近因子σ的大小，内层循环采用最陡梯度法对牛顿迭代表达式进行求解，经有限次迭代即可获得近似l₀范数的最优解，进而得到DOA的估计值。通过仿真实验验证新算法的有效性，结果表明新算法在单快拍条件下即可实现DOA有效估计，且与平滑l₀范数算法及其改进算法相比具有更快的计算速度和更高的估计精度。     

基于相位翻转的超声波风速风向测量EI北大核心CSCD

针对超声波测风中由于噪声影响收发时刻点不易确定导致测量精度不高的问题,提出了一种基于超声波相位翻转的风速风向测量方法。所提方法采用依据相对时差法的对射式阵列测风结构,通过改变超声波发射信号的相位,即在某一时刻使得超声波信号发生相位翻转标记为超声波发射信号时刻点,随后采用锁定放大器对接收的超声波信号进行处理,利用相敏检波器对相位的敏感特性以及对噪声较强的抑制能力,可准确地获得超声波接收信号相位翻转之处,并将其标记为接收信号时刻点。最后通过测量两个时刻点之间的超声波传播时间计算得到风速分量,进而可得实际的风速风向值。通过模拟仿真试验和实测数据验证了所提方法的可行性和有效性,试验结果表明所提方法在高斯噪声或与非高斯冲击噪声混合背景下均具有良好的测量性能,与阵列式测风法及相关法相比具有更高的测量精度。