水下微光高速摄像照明技术的研究与应用

为了实现水下微光高速摄像系统最佳的成像效果,本文首先深入分析了水下30-40米左右微光条件下高灵敏度高速摄像机的物方和像方的光照度需求,进而设计出合适的辅助照明方案,然后通过实验分析了照射方向与摄像机拍摄方向的角度以及照明灯的发光强度对成像质量的影响。上述分析和实验结果达到了全系统在6米左右清晰成像的基本要求。     

基于RapidIO和存储映射的高速互连网络

分析当前高速互连网络中同时存在的TCP/IP, GAMMA, InfiniBand, SCI等技术的实现机制,介绍RapidIO高性能总线技术。研究RapidIO协议和MPC8548处理器的相关技术,提出在RapidIO高速互连网络中实现存储映射的通信技术解决方案。     

基于StarFabric交换式总线的系统结构优化方法

提出一种基于StarFabric的交换式总线优化实时分布式计算系统结构的方法.针对传统航电网络共享式总线固有的缺点,采用交换式总线相结合的方式,优化航电网络系统结构,突破结点计算机的系统结构设计、实时高速总线设计、系统冗错软件设计等关键技术,构建了基于Pentium处理器和MPC8245 PowerPC处理器的分布式计算系统.该系统具有冗错和分布式计算能力,同时具有高速数据传输能力,能够完成高速实时计算.     

基于红外通信技术与适配器的高速数据采集系统设计

针对高速数据传输稳定性较低、多源数据传输过程非线性干扰较大的问题,设计了基于红外通信技术与适配器的高速数据采集系统。使用系统高速数据采集层的多个高速适配器,完成各待采对象的高速信号数据采集,将其通过通信层的通信接口上传到红外通信模块,利用该模块将所得信号数据复原成真实数据后并传送到服务层,该层的多源数据融合模块运用主成分分析方法,融合接收到的全部数据,同时采用展示层的液晶显示模块,呈现完整的高速数据采集结果。实验结果表明：该系统在不同信号数据长度下,均能以较高采样速率完成不同类型数据的精确采集;该系统能保证各通信信道在不同通信距离下的高速数据传输稳定性,且所得高速数据融合结果能清晰、完整地呈现全部高速数据采集结果。     

Leveraging Bioinspired Structural Constraints for Tunable and Programmable Snapping Dynamics in High-Speed Soft Actuators

Creating high-speed soft actuators will have broad engineering and technological applications. Snapping provides a power-amplified mechanism to achieve rapid movements in soft actuators that typically show slow movements. However, precise control of snapping dynamics (e.g., speed and direction of launching or jumping) remains a daunting challenge. Here, a bioinspired design principle is presented that harnesses a reconfigurable constraint structure integrated into a photoactive liquid crystal elastomer actuator to enable tunable and programmable control over its snapping dynamics. By reconfiguring constrained fin-array-shaped structure, the snapping dynamics of the structured actuator, such as launching or jumping angle and height, motion speed, and release force can be on-demand tuned, thus enabling controllable catapult motion and programmable jumping. Moreover, the structured actuators exhibit a unique combination of ultrafast moving speed (up to 2.5 m s⁻¹ in launching and 0.22 m s⁻¹ in jumping), powerful ejection (long ejection distance of ≈20 cm, 35 mg ball), and high jumping height (≈8 cm, 40 times body lengths), which few other soft actuators can achieve. This study provides a new universal design paradigm for realizing controllable rapid movements and high-power motions in soft matter, which are useful for building high-performance soft robotics and actuation devices.     

基于电机参数在线修正的高速永磁同步电机无位置传感器算法研究

针对运行环境恶劣的无位置传感器高速永磁同步电机(HSPMSM)系统,无位置传感器算法的参数依赖性是热门研究方向之一。研究了一种基于估计旋转坐标系下扩展反电动势的无位置传感器算法,利用系统稳定性分析法对算法模型的电机参数依赖性进行了定性分析。通过建立四阶扩展卡尔曼滤波观测器对电机参数进行在线辨识,并结合参数依赖性规律,实时修正位置观测器算法模型中的电机参数,有效解决了运行过程中参数变化导致系统失稳的问题。在额定功率、转速分别为60 kW与45 000 r/min的高速离心压气机系统中通过仿真验证了所提方法的有效性。     

基于5G-R系统的高铁站台场景信道特性

为推进智能铁路总体建设,实现高速铁路智能化,高铁信息基础设施将应用第五代移动通信技术(5G)建设铁路5G专用移动通信系统,2.1 GHz有望成为铁路5G专用移动通信系统的承载频段。高铁站台作为客货乘降与调度中转的功能核心,其在2.1 GHz下的电波传播特性亟待研究。本文以厦门北站高铁站台为研究场景,利用射线跟踪(RT)技术仿真2.1 GHz频段下的电波传播,基于仿真结果分析此场景无线信道特性,包括均方根时延扩展(RMS DS)、到达/离开方位角扩展、到达/离开俯仰角扩展(ASA/ASD, ESA/ESD)、交叉极化比(XPR)和以上参数的互相关。根据以上结果,对高铁站台场景中铁路5G专用移动通信系统的设计和评估提出相关建议。     

高速列车受电弓气动噪声分析与空腔降噪研究

随着高速列车运行速度的不断提高,受电弓气动噪声也愈加严重。针对这一问题,文中采用LES大涡模拟、边界层噪声源模型和FW-H声类比法,通过建立某型号受电弓局部1:1气动噪声分析模型进行数值模拟。文中研究了受电弓各部位的气动噪声贡献量,还探究了针对较大噪声位置空腔采用射流降噪方法的降噪效果。结果表明,当网格总数为4 323万个时,数值模拟精确度满足要求。受电弓空腔上游和空腔中部绝缘子是气动噪声的主要来源。在射流降噪前后,空腔内部气动噪声均为宽频带噪声,主要能量集中在0~4 500 Hz。对250 km·h^-1行驶速度下的空腔进行主动射流降噪,距列车25 m远处的垂向监测点声压级最小值为81.65 dB,比降噪前降低了2.64 dB。     

低功耗高速时钟数据恢复电路

为了降低高速串行接口的时钟数据恢复(CDR)电路的功耗,在研究、分析现有时钟数据恢复结构的基础上,提出了一种新的时钟数据鉴相算法及其电路实现方法。新的电路设计仅使用一个高速采样时钟,比传统的鉴相电路减少一半的采样率,从而减少了前端采样模块的功耗。该鉴相算法采用统计方法减小鉴相时钟的噪声,进而达到很低的误码率。该鉴相算法可使用数字综合的方法实现,工作在较低的频率下,这样便于迁移到不同的工艺中。整个电路使用40nm工艺实现,实际芯片测试数据表明,使用该电路的接收端可以稳定工作在13Gb/s的速率下,功耗达到0.83p J/bit,误码率低于10E-12。     

钛合金交替供气GMAW焊接研究

研究了钛合金GMAW保护气交替供气方式对TA2平面堆焊焊缝的影响。利用高速摄像、电流传感器对焊接过程电弧形态、熔滴过渡、电流信号等信息进行采集,并记录焊缝的形貌特征,试验结果表明,交替保护下熔滴过渡方式为细滴状轴向过渡和粗滴状非轴向排斥过渡的混合过渡模式;平均焊接电流随时间延长以类似正弦波上下交替变化,变化频率与交替频率保持一致;相比Ar气、预先混合气,交替保护能够获得熔深更深、熔宽更宽的焊缝。