基于模型补偿的风力机变桨距线性自抗扰控制器设计

设计了一种变桨距线性自抗扰控制器,估计和补偿了系统未建模部分和外界干扰,实现额定风速以上时系统输出功率稳定于额定值;并采用模型补偿方法对自抗扰控制器进行优化,减少了参数整定的数目,提高了系统控制精度。对额定功率为300 kW的风电机组分别在阶跃风、阵风以及湍流风作用下进行系统仿真。结果表明,该方法可以快速调节风速变化引起的输出波动,使得系统输出稳定且超调量小,具有很好的稳定性和鲁棒性。     

基于Android的人体平衡能力测试系统研究

为了医生能够准确获取被测者的平衡能力的健康信息,本文设计了一套人体平衡能力测试系统.根据力矩平衡原理计算人体重心坐标,提出了利用包络面积算法计算人体重心坐标包络面积的方法.本系统含嵌入式测试系统、客户端人机交互系统和医师监控系统.嵌入式测试系统对人体重心坐标移动范围及人体躯干数据进行采集并判定其平衡能力; Android客户端人机交互系统实现信息展示并上传数据至医师监控系统;医师监控系统将得到的病人的平衡测试数据上传至数据库进行持久保存.经过多次静物及人体对比测试表明:随着被测物体质量的增加,测量误差逐渐趋于零,验证了测试系统的准确性与稳定性,并且人机交互良好,可以辅助医生判断分析被测者的平衡能力.     

面向高效仿真的航天器飞行仿真系统设计与实现

针对航天器飞行仿真系统中海量时空数据高效仿真与处理的工程需求,通过四叉树层次细节算法对仿真系统中海量数据进行分块,并结合金字塔模型对数据块进行高效管理,有效提高了飞行仿真系统中数据处理、地球绘制及地形渲染效率,同时仿真系统通过半拉格朗日法建立航天器尾部火焰模型,有效减少了风力、风向等物理因素对航天器火焰模型的影响.测试结果表明,飞行仿真系统可以准确模拟航天器发射及飞行过程,具有良好的可靠性和较高的运行效率.     

不同特征下激光超声温度测量研究

为解决金属材料在高温工作环境下进行温度检测时需接触,受限多等问题,使用激光超声技术实现超声非接触式收发,通过对纵波、表面波信号与温度的相关性分析,实现高温工作状态下金属零部件温度的检测。建立20～520℃范围内铝块的激光超声温度检测模型,研究了激光激发的超声纵波、表面波波速与温度的相关性;提出Wigner-Ville分布下激光超声能量谱密度最大点的频率移动特征分析方法,研究了激光超声表面波频率与温度的相关性。研究表明：激光超声纵波、表面波波速及频率随温度升高成线性降低关系,且表面波波速-温度关系对温度检测的灵敏度更高。在单位长度1 cm范围内,表面波声时随温度变化率为1.4×10^-9s·℃^-1,波速随温度变化率为-0.85 m·s^-1·℃^-1,可以分辨1℃的温度变化,为后续的激光超声温度检测研究提供了依据。     

柱状材料声表面波相位变化与缺陷探测研究

激光在热弹效应下激发出的声表面波,在柱状材料表面传播过程中发生相移现象。通过有限元方法对铝材圆柱中表面波相位变化规律以及表面波与缺陷作用机理进行数值模拟。数值研究表明：激光产生的表面波负相位最强,传播过程中负相位向正相位移动,相位差逐渐减小,180°左右正负相位强度大致相等,之后正相位继续增强、负相位持续减弱,并且沿圆周每传播一周,其相位发生一次翻转,缺陷产生的表面反射波有同样的相位变化现象;通过B扫图发现RRcw随缺陷角度增大变得模糊,RRccw随缺陷角度增大变得明显。说明反射波产生时间的长短与受干扰程度成正比,针对柱状材料表面缺陷提出了合理的检测范围;对不同深度缺陷数值模拟发现,深度变化使得P波峰在接收时间上发生延迟,推测P波峰传播路径并提出相应公式进行证明,计算结果与模拟结果吻合度较高,可通过此公式定量缺陷深度信息。以上研究结果为超声波检测柱状材料表面缺陷提供了有效参考。     

MPPT控制器的线性自抗扰控制

光伏并网发电系统极易受到外部环境的影响,并且抗干扰能力较差。环境改变、电网不稳定或参数难以确定等原因都会对电能输出效率和其工作效率造成很大影响。针对光伏系统的这些特性,提出一种线性自抗扰控制器对电流进行控制。采用扩张状态观测器对扰动进行补偿,从而快速消除扰动,达到平和状态,使系统对扰动有着很好的适应能力。为了验证该算法的有效性,通过Matlab/Simulink仿真表明,加入自抗扰控制器能够明显提高光伏并网系统的跟踪速度和控制性能,降低了功率震荡,在外界环境突变的情况下,也能够达到很好的效果。     

惯性导航系统可观测性分析与可观测状态确定的图方法

本文研究平台式惯性导航系统在静基座与动基座下的可观测性与可观测状态确定问题.主要利用组合图论中的二分图与线性结构化系统中的动态图.这种基于图论的方法,不仅能够分析平台式惯性导航系统的可观测性,而且可以用来确定具体的可观测状态.针对静基座的情形,利用二分图的匹配理论来分析可观测状态,得到的可观测状态与已有的利用代数分析方法得到的相同.对于动基座的情形,通过建立分段定常系统分析方法与动态图的Menger-type linking分析方法之间的联系,从图论的角度得出系统在机动运动下仍是不可观测的.由于Mengertype linking分析可观测状态相对困难,进一步引入广义二分图来分析动基座时不同运动状态下系统的可观测状态.最后,分别针对静基座和动基座时的惯性导航系统给出其可观测性与可观测状态的分析结果,实例结果表明本文图论分析方法的简洁性和正确性.     

图像相似度计算算法分析

针对灰度直方图提取算法在计算图像相似度时,受颜色分布等外界因素干扰较大的问题,提出基于特征点匹配的SIFT算法。其可通过构建尺度空间提取特征关键点,求解匹配度来弥补传统算法在计算图像相似度时的局限性。实验结果表明,相比于传统算法,SIFT算法能够通过匹配更多的特征点,从而更好地计算图像的相似度;对于一组相似图片,通过SIFT算法能提取出308个特征点,图片相似度可达63%。     

激光捕获系统的信号采集与处理

为了获得高对比度、宽测量范围的InGaAs红外焦平面探测器输出的视频图像,结合成像型激光捕获系统原理分析设计了焦平面探测器与LM98640模数转换芯片的接口电路。首先确定了LM98640的采样模式,并配置其内部参考电平以满足探测器输出信号的转换范围,同时保留一定余量使ADC满足较强激光入射时探测器输出更大范围信号的转换区间。实验结果表明,设计的系统能够实现波长532 nm、1064 nm和1550 nm的激光捕捉,利用软件对光斑图像进行处理可以获得入射激光的具体信息。系统可以实现空间可见光、短波红外范围激光信号的捕捉与识别,解决了较大范围波长内激光的识别问题,提高了输出图像对比度。