磁流变阻尼器抑制转子系统振动试验

针对大型旋转机械通过临界转速时振动过大及运行中故障频发等问题,搭建转子试验台,模拟启停机过程和碰摩、不对中故障。不改变原有支撑形式,安装自主设计的磁流变阻尼器,在不停机的情况下,试验研究阻尼器抑制转子通过临界转速时振动过大及各类故障振动。试验结果表明,阻尼器可以有效抑制转子系统临界转速附近的振动,降幅在60%以上;转子发生碰摩或不对中故障时,阻尼器可以降低其高倍频振动。     

存在飞轮安装偏差与故障的卫星姿态容错控制

基于滑模控制理论提出一种刚体卫星姿态稳定控制方法,实现对反作用飞轮部分失效故障的容错控制,以及对其安装偏差的补偿控制,并从理论上证明了所设计的控制器在有限时间内能够实现对闭环姿态控制系统的几乎全局渐近稳定控制.最后将所设计的控制器应用于某型卫星姿态稳定任务,仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

基于GP-SRCDKF的初始对准技术研究

随着对惯性导航系统中对准时间要求的不断提高,初始对准需要在大方位失准角条件下进行,此时需采用非线性滤波方法来实现初始对准。基于此,提出高斯过程回归平方根中心差分卡尔曼滤波算法(GP-SRCDKF)。将高斯过程回归融入到SRCDKF算法中,利用高斯过程得到系统回归模型及噪声协方差,用回归模型代替状态方程和观测方程,对相应的噪声协方差进行实时自适应调整。该算法不仅克服了扩展卡尔曼滤波滤波精度低、需要计算雅可比矩阵的不足,而且可解决传统滤波容易受系统动态模型不确定和噪声协方差不准确的限制。仿真实验结果验证了该算法的有效性和优越性。     

执行器故障与饱和受限的航天器滑模容错控制

针对航天器姿态控制过程中同时存在执行器故障、安装偏差与控制受限的多约束问题,提出一种基于积分滑模面的自适应鲁棒姿态容错控制方法,所设计的控制器在满足执行器控制能力的饱和受限约束的条件下确保系统稳定;同时,通过引入控制参数在线自适应学习策略以提高对干扰、安装偏差以及故障变化的鲁棒性,进而减小对这些信息的依赖能力,并基于Lyapunov方法分析了系统稳定性.通过数值仿真结果表明,提出的自适应积分滑模容错控制算法能有效的保证执行器故障时航天器姿态控制系统的稳定性,并具有较强的鲁棒性.     

考虑安装错位的弧齿锥齿轮小轮齿面再设计

为保证弧齿锥齿轮副在实际工况下具有良好的齿面印痕与啮合状态,研究安装错位的识别技术以及错位条件下的齿面再设计技术.分析可导致相同齿面印痕的多种安装错位组合之间的关系;提取齿面印痕的数值特征,以两接触轨迹曲线的偏差和最小为目标函数,采用优化方法识别当量安装错位;基于局部综合法,根据当量安装错位重新设计小轮的齿面.以一对弧齿锥齿轮副为例,比较实际安装错位与当量安装错位作用下的小轮再设计齿面的差曲面,验证了该设计方法的正确性和有效性.     

推力偏心对导弹弹道仿真的影响

发动机推力偏心的存在导致导弹弹道偏离期望值而产生一定的偏差.为了更好、更逼真地模拟导弹的运动过程,对推力偏心产生的扰动进行仿真就显得很有必要了.应用乘同余法生成的服从均匀分布的随机数列,以及以此为基础生成的服从正态分布的随机数列,来模拟扰动的随机性,取得了较好的效果.通过对有扰动和无扰动两种情况下的弹道仿真结果进行对比可以看出扰动力矩在初始阶段对弹道参数的影响是较大的,符合推力偏心扰动的实际情况.将仿真结果应用到飞行模拟器导弹攻击系统中,取得了较好的效果,对飞行模拟器导弹攻击系统的研制具有重要意义.     

加速过程偏角不对中轴系横向振动特性研究

建立了非稳态油膜力作用下，偏角不对中碰摩轴系的动力学模型，通过引入轴系问的位移约束，由Lagrange方程导出了不对中轴系的振动方程，研究了加速条件下，轴系横向振动特性随加速度、偏角不对中量的变化规律．研究表明：偏角不对中的存在，增强了系统的非线性和运动耦合；偏角不对中、轴承油膜、局部碰摩等因素一起，通过自激励、参数激励和外激励等方式激起了轴系的非线性振动响应；加速工况下，偏角不对中轴系横向振动出现了新的共振特性．     

光纤陀螺输入轴失准角温度补偿研究

提高温度特性是光纤陀螺仪工程化的一个难题,温度补偿是解决该问题的一种有效方法。光纤陀螺与温度相关误差项主要为零漂和标度因数,输入轴失准角也是影响光纤陀螺应用的一个重要误差项。在大量试验的基础上,分析了光纤陀螺输入轴失准角误差产生机理,采用多项式拟合方法建立了输入轴失准角误差全温模型,对多套光纤陀螺进行了全温补偿。试验结果表明,输入轴失准角补偿前全温变化在2?10^-3rad数量级,补偿后全温变化小于3?10^-4rad,精度提高了近一个数量级,大大提高了光纤陀螺仪的全温性能。     

H∞滤波和Kalman滤波在初始对准中的比较研究

摇摆状态下的捷联惯导初始对准,由于动基座情况下干扰较大,造成对准精度下降.推导了大失准角误差模型,设计了相关的H∞滤波器和Kalman滤波器,并比较了二者的性能.通过静基座和摇摆动基座初始对准仿真试验分析,得出静基座条件下,Kalman滤波性能较好;而在外界干扰较大或系统模型不准确的环境中,Kalman滤波性能恶化,H∞滤波的对准精度优于Kalman滤波,且实时性好,适合于工程应用.     

Effect of automatic image realignment on visuomotor coordination in simulated laparoscopic surgery

During laparoscopic surgery, the surgeon's hand-eye coordination is often disrupted by the incongruent mapping between the orientation of the endoscopic view and the actual operative field. Two experiments were conducted to examine the effect of automatic image realignment on the performance of laparoscopic surgery. The first experiment investigated how visual-motor misalignment impacted laparoscopic surgery performance. Novice subjects were randomly assigned to one of the two paired viewing conditions in a simulated laparoscopic surgery environment: 1) the endoscope was either at the center of the modeled workspace with an optical axis of 90°, or at -45° from the midline of the subjects with an optical axis 45°; 2) the endoscope was either at 0°, or at 180° from the midline of the subjects, both with an optical axis of 45°. Each group of twelve subjects performed a dynamic point-and-touch task under the assigned pair of viewing conditions, each with eight image orientations, in a repeated-measures mixed design. The second experiment examined whether the automatic realigning mechanism that was activated mid-task (such that a congruent mapping between display and control was re-established if the mapping at the beginning of the task had been misaligned) was helpful to improve performance. Twelve novice subjects performed the same task as in the first experiment in a repeated-measures design. Performance was examined under three misaligned visuomotor mappings, each followed by the realigned mapping activated by the automatic realigning mechanism. Results showed that performance was best when the endoscopic image was perfectly aligned with the actual task space (0° image orientation), but degraded progressively as a function of deviation from perfect alignment. Subjects' performance maintained a consistent pattern across 8 image orientations regardless of optical axis orientation and endoscope location. Performance was improved with the automatic realigning mechanism. It is recommended that any solution to restore the visuomotor congruency in laparoscopic surgery should first align the image with the task space. This work has implications for the design of visualization systems in laparoscopic surgery.