基于非线性兰姆波的热双金属残余应力表征

该文研究了热双金属带材的兰姆波非线性效应与温度、应力的关系,建立了非线性超声检测系统,结合X线衍射(XRD)法确定应力值。将热双金属分别加热到100℃、200℃和310℃,保温1 h后空冷,对比不同温度对非线性系数的影响,分析常态和热处理降应力后热双金属的非线性系数和应力值的关系。实验结果表明,热双金属在常温和经100℃、200℃加热后的非线性系数基本不变,而经过310℃稳定化热处理降低应力后,非线性系数明显降低;验证了热双金属中兰姆波二阶、三阶非线性系数对应力值敏感且随应力增大而增大,其均可用于表征残余应力状态;根据应力值与非线性系数的关系得到拟合函数,并验证了通过拟合函数计算应力的可行性,这为使用非线性系数评估应力提供了一种参考方法。     

带异形孔的双稳态压电能量采集器研究

针对传统线性压电悬臂梁能量采集器共振频率高、偏离共振频率时输出电压快速下降的问题,该文设计了一种悬臂梁基板上带异形孔的新型双稳态能量采集器。建立该能量采集器的理论模型,并制作了实验样机,研究了该能量采集器在外界不同正弦激振频率下,磁间距对其输出电压和工作频带的影响。结果表明,随着磁极对间距减小,带异形孔结构的双稳态能量采集器的双稳态效应先增强再减弱,由此确定最佳磁极对间距为12 mm,谐振频率为18 Hz,最大输出均方根电压达到12.01 V,采集器有效工作频率为15.5～22.5 Hz,工作带宽达到7 Hz,带异形孔的双稳态能量采集器具有更宽的采集频带,在低频振动环境下具有更高的输出电压响应。     

改进的免疫粒子群算法在TDOA定位中的应用

针对无线传感器网络中的TDOA节点无源定位估计中的非线性优化问题,提出了一种改进的免疫粒子群优化(Immune Particle Swarm Optimization, IPSO)的TDOA定位算法。该算法在自适应粒子群算法的基础上,引入免疫过程,增加了粒子种群的多样性,平衡局部搜索能力和全局搜索能力,有效地解决粒子易陷入局部最优问题,更快收敛到全局最优解。仿真结果表明,提出的算法相比于标准粒子群算法、自适应粒子群算法、Chan算法,当基站数量仅为4～5个、半径达到100 m时定位精度仍然较高,当加入随机噪声时,性能更加稳定,鲁棒性较好。     

基于LSTM神经网络的压电执行器位移迟滞建模

该文搭建迟滞测量实验平台,测量一种用于LED晶圆检测压电执行器的迟滞效应,设计了一种基于长短期记忆(LSTM)神经网络的压电迟滞模型,使用时间序列预测法对压电执行器位移迟滞效应建模。将该模型与传统的Prandtl-Ishlinskii(PI)模型进行对比。实验结果表明,神经网络模型具有较好、较广泛的迟滞建模效果,对于正弦波,位移预测精度保证小于2%;对于衰减正弦波,位移预测精度可保证小于3%。较高的模型预测精度为使用压电执行器进行LED晶圆检测提供了依据。     

浮动电极对屏蔽栅沟槽型MOSFET特性的影响

提出了在屏蔽栅沟槽型MOSFET(SGT)的沟槽侧壁氧化层中形成浮动电极的结构,通过改善电场分布,优化了特征导通电阻与特征栅漏电容。在传统SGT结构的基础上,仅通过增大外延层掺杂浓度,改变浮动电极的长度和位置以及氧化层厚度,最终得到击穿电压为141.1 V、特征导通电阻为55 mΩ·mm²、特征栅漏电容为4.72 pF·mm^-2的浮动电极结构。与相同结构参数的SGT结构相比,在击穿电压不变的条件下,浮动电极结构的特征导通电阻降低了9.3%,Baliga优值提升了13%,特征栅漏电容降低了28.4%。     

5G光载无线通信前传系统数字预失真线性化研究

第五代移动通信系统新空口(5G NR)的信号带宽、调制度和峰均比相比4G信号高很多。用于小蜂窝或微蜂窝基站组网的光载无线通信(Radio-over-Fiber, RoF)前传系统的非线性失真也更加严重。为了使5G NR信号线性传输,采用记忆多项式(Memory Polynomial, MP)和广义记忆多项式(Generalized Memory Polynomial, GMP)模型构建数字预失真器,矫正5G RoF前传系统的非线性。在实验中搭建了2 km光纤的RoF前传系统,并采用100 MHz带宽5G NR信号作为测试信号对其进行线性化测试。实验结果表明,采用MP和GMP数字预失真器进行线性化时,5G RoF前传系统的邻信道功率比(Adjacent Channel Power Ratio, ACPR)可分别改善13 dB和17 dB以上。这说明MP和GMP数字预失真器对5G RoF前传系统的非线性具有显著的抑制作用。因此基于MP和GMP两个模型的数字预失真器均可用于5G RoF前传系统的线性化,而且GMP预失真器比MP预失真器对该系统线性化的能力更强。     

基于谐波电阻的变压器箔式绕组温升在线修正

绕组热点温度是配电变压器在线监测的重要指标,而现有的绕组温升在线计算方法未考虑箔式绕组结构产生的影响。通过配电变压器不同谐波下等效电阻比值对箔式绕组结构进行辨识,然后对比线绕式和箔式两种绕组结构发热差异,对一种通过绕组电阻变化计算绕组温升的算法进行了在线修正。该方法提供了一种通过谐波电阻比值预测箔式绕组热点温度的新思路。     

对海监视雷达杂波的建模及仿真

杂波是雷达回波信号的重要组成部分,研究中常用幅度概率分布模型和相关谱型来描述。采用零记忆非线性变换法(ZMNL)进行建模设计,生成同时满足幅度分布条件和相关特性的随机序列,并将模拟杂波数据的概率密度和功率谱与理论曲线对比,进一步验证 ZMNL 法杂波建模的有效性和准确性。最后针对海航大学对海探测的雷达回波实测数据,进行海杂波和云雨杂波回波的幅度概率分布和功率谱的分析。     

基于高斯–广义双曲混合分布的非线性卡尔曼滤波

本文研究带非平稳厚尾非高斯量测噪声的非线性系统状态估计问题.考虑到广义双曲分布包含多种常见厚尾分布特例,且其混合分布为共轭的广义逆高斯分布,选用广义双曲分布建模厚尾噪声;进而引入伯努利变量构建高斯–广义双曲混合分布来建模非平稳厚尾噪声,并利用该分布的高斯分层结构得到系统的概率模型.随后采用变分贝叶斯方法实现对系统状态以及噪声参数的后验估计,得到针对此类噪声系统的卡尔曼滤波(Kalman filter, KF)框架,现有的几种鲁棒滤波算法均是本文算法的特例.机器人跟踪仿真实验表明,所提算法与同类算法相比具有更好的估计精度和数值稳定性,且对于初始参数具有较好的鲁棒性.     

具有未知参数的非线性系统动态优化

针对具有未知参数和不等式路径约束的非线性系统动态优化问题,提出一种新颖有效的数值求解方法.首先,将未知参数视为一个动态优化问题的决策变量;其次,利用多重打靶法将无限维的含未知参数动态优化问题转化为有限维的非线性规划问题,进而在不等式路径约束违反的时间段内,用有限多个内点约束替代原不等式路径约束;然后,用内点法求解转化后的非线性规划问题,在路径约束违反的一定容许度下,经过有限多次步数迭代后得到未知参数值的同时得到控制策略,并在理论上对所提出算法的收敛性进行相应证明;最后,对两个经典的含未知参数非线性系统的动态优化问题进行数值仿真以验证所提出算法的有效性.