超声悬浮轴承系统振幅衰减自抗扰控制

为提高超声悬浮轴承系统轴系转速的稳定性, 设计了自抗扰控制器, 即在保证系统的核心器件压电换能器工作在谐振状态的前提下, 通过对换能器输出振幅的控制, 实现超声悬浮轴承系统稳定运行的控制目标。根据压电换能器的机电等效模型以及实验参数, 利用Matlab 7.0软件仿真环境, 搭建了Simulink仿真系统, 测试了系统的阶跃响应、 抗扰动性能。仿真实验结果表明, 与PID(Proportion Integration Differentiation)控制器相比, 该自抗扰控制器具有较好的响应速度, 而且当工况发生变化时, 能很好地控制振幅的衰减, 抗干扰能力良好。     

面向多对象电磁兼容浪涌抗扰度测试研究

利用抗扰度综合发生器,通过改变终端接口,分别测试了连接单台受试设备（EUT）和同时连接两台EUT进行电磁兼容浪涌抗扰度试验,分析了连接单台EUT与同时连接两台EUT时传输到EUT浪涌信号的差异,研究连接多台EUT时对抗扰度发生器产生浪涌信号的影响。实验结果表明,连接单台EUT时EUT所承受的浪涌信号与连接两台EUT时EUT所承受的浪涌信号基本一致,浪涌信号的相位和电压峰值无明显变化。     

降雨衰减对激光引信精确定距的影响

针对脉冲激光引信系统在降雨等复杂环境下定距性能下降的问题,根据激光在离散随机介质中的传输和散射理论,计算了降雨中的散射和衰减系数.建立激光脉冲在降雨中的蒙特卡罗法传输模型,并模拟降雨衰减对激光引信精确定距的影响.模拟结果表明,雨滴的散射和衰减作用,会使激光脉冲在传输过程中产生一定的衰减和延时.传输距离为500m时能量已衰减44％.降雨衰减系数越大,激光信号衰减及波形畸变越严重.脉冲宽度窄的发射信号,传输延时小,但能量衰减比较大.随着脉冲宽度的增加,传输延时增大,但能量衰减相对减小.     

变论域自适应模糊分数阶自抗扰控制器设计

提出了一种变论域自适应模糊分数阶自抗扰控制算法,用以提高分数阶系统的性能;在变论域自适应模糊控制的设计中,引入分数阶扩张状态观测器和分数阶跟踪微分器;在变论域自适应模糊分数阶自抗扰控制中,利用分数阶跟踪微分器将输入信号转化为平滑跟踪和高质量差分信号,用扩张状态观测器获取每个状态变量的估计值、不确定性的实时动态模型以及外部扰动．为了消除稳态误差,提高控制精度,提出了可变值域的扩张状态误差积分;将变论域自适应模糊分数阶自抗扰控制算法和分数阶自抗扰控制 (FADRC)算法对典型的分数阶系统进行仿真,验证了所提方案的优越性和有效性．      

不同树种对林间无线传感网信号传播特性的影响

为保证在智慧林业中无线传感器网络信号采集与传输的准确性,探究不同树种对林间无线传感网信号传播特性的影响。本文基于无线信号衰减模型,在五种林区环境中,分别研究了433MHz和2.4GHz频段无线信号的衰减规律,利用对数距离衰减模型对信号接收强度值进行拟合。结果表明：五种环境下信号衰减指数介于2.297～2.853之间,拟合优度在0.907～0.967之间,信号接收强度值与距离之间的关系均符合对数距离衰减模型;通过对不同树种林间两种频段信号的传输衰减特点分析可知,林间无线传感器信号传输的主要影响因素为林分郁闭度,以及低矮灌木等林间障碍物密度,树种不是决定性因素。本文还为实现林区环境中无线传感器网络高效、合理规划和部署提供了重要的参考价值。     

基于CST的连接器仿真研究

为方便快速地评估和选择一种用于ITEＲ( International Theramonuclear Experimental Ｒeactor) 软X 射线诊断的信号远传雷莫连接器,基于三维电磁仿真软件CST( Computer Simulation Technology) 建立了雷莫公司一款连接器( 插座ECG． 3B． 332． CLV 和插头FGG． 3B． 332． CLAD12) 的三维模型。仿真并分析了此款雷莫连接器的传输延时、散射参数( Scatter 参数) 、针芯拐角值及串扰等参数对传输信号完整性的影响,并与频谱分析仪等设备对连接器的传输信号串扰测试结果进行比较分析。仿真结果表明,在连接器的工作频带内,插入损耗不低于－ 0． 5 dB,针芯的拐角值对应的插入损耗、回波损耗均与频率存在指数关系,串扰幅值与频率具有二次函数关系。仿真结果与串扰测试结果具有较好的一致性。后续等离子体诊断环境中其他诊断信号连接器也可通过此仿真方法进行测试和可靠性评估。     

紫外光电型一体化火焰检测器设计

针对传统火焰检测器信号易衰减、易受干扰、传输距离近等缺陷，提出将传感器和信号处理器二合一的一体化设计方法，来提高复杂环境下整机的可靠性。用检测火焰信号的紫外光脉冲数和强度值来判断火焰的有无，给出了紫外高压驱动、火焰状态信号传输、火焰信号调理等具体实现电路和软件的设计方法。煤气燃烧炉现场实验测试结果表明,本检测器具有较高的实用价值。     

MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计

针对反射式强度调制型MEMS光纤压力传感器特性,设计了一种基于STC89C52单片机的检测电路系统.系统分为光电转换模块、衰减滤波模块、真有效值转换模块、A/D转换模块和液晶显示模块等.采用OPT101作为光电转换器件,将光纤传输来的光强信号转换成电压信号,对电压信号衰减后通过滤波器输出至AC/DC转换器以及A/D转换器,经过单片机运算和处理将结果显示在液晶屏上并可通过接口输出至电脑.测试结果表明,本次设计的电路具有较高的精度和分辨率.     

基于McWiLL的大范围多类型数据传输系统设计

为解决大面积范围内数量众多的灌溉机井水泵传感器网络中多种类型数据实时传输的难题,建立了基于McWiLL宽带无线接入技术的新型传感器网络。对该传感器网络各部分功能设计和网络规划进行了研究,并建立了小规模的实验网络;对该试验网络的覆盖范围、数据传输延时进行了测试,并与基于GPRS（Gerneral Packet Radio Service）的传感器网络进行了对比分析。结果表明,该传感器网络能采集并传输多种媒体数据、平均数据传输延时较GPRS网络缩短20%,最大数据传输延时缩短为GPRS网络的1/3,单基站网络覆盖范围约16 km,很好地满足了设计需求。     

高速数字PCB板的信号完整性仿真与验证

高密度PCB(printed circuit board)设计中,高速时钟信号的信号完整性设计面临越来越大的挑战。针对该问题,文章研究了传输线的特性阻抗及其对信号传输延时的影响,利用Cadence的信号完整性分析软件Allegro PCB SI,对一款基于ARM的嵌入式运动控制平台的时钟信号存在的信号完整性(signal integrity,SI)问题进行了再现仿真,重点分析了信号反射与串扰现象及其产生原因,提出了减小时钟信号串扰和反射的措施;结合阻抗匹配原则,以嵌入式运动控制平台的SDRAM和USB时钟信号为例,利用Allegro PCB SI对并行端接、串行端接、改变线间距等方法进行了试验,试验结果表明,端接匹配的方法能有效地减小时钟信号的反射和串扰现象。     

车辆非线性悬架系统时滞瞬时最优控制

以车辆非线性悬架系统为研究对象,采用理论与仿真相结合的方法,研究系统时滞瞬时最优控制动力学特性.首先以立方多项式模型描述非线性特性,建立含控制回路时滞的车辆非线性悬架系统动力学方程;然后通过状态变换处理系统时滞,利用最优控制理论和龙格库塔法设计了时滞瞬时最优控制律;最后通过数值仿真分析了系统在确定性激励下和随机激励下的状态输出响应.结果表明,时滞瞬时最优控制律可以保证系统稳定,优化控制权重矩阵可以获得更好的减振性能,且为研究将时滞作为控制输入参数奠定了基础,为主动减振提供了新思路,具有重要的理论和工程应用价值.     

气体钻井钻柱内声波信号传输规律分析

针对气体钻井随钻测量问题,参照医用听诊器的工作原理,提出在气体钻井中利用钻柱内声波进行井下信息传输的方法;通过建立钻柱内声波传播的数学模型并求解,得出钻柱内声波信号传输的衰减规律;利用声波导理论对钻柱的声波导特性进行分析,计算钻柱内声波的截止频率。通过管道声波传输实验,将采集声波信号与计算结果进行比对,验证了理论分析的准确性。结果表明,气体钻井钻柱内声波信号传输过程中的衰减程度随频率的升高而逐渐加剧;钻柱的内径尺寸决定了内部各阶声波的截止频率,内径越大,声波的截止频率越低;声波信号传输载波频率的选择时,应兼顾钻柱内声波信号的衰减规律和不同尺寸钻具的声波导特性,尽量选择钻柱截止频率内较低的频段,减少因高次波激发造成的衰减,延长声波信号的传输距离。     

智能城市车载网络分层分区协作通信模型研究

城市车载网络能为解决城市交通问题提供有效的方法.大多数已存在的传输模型由于不能解决车辆的高速移动、复杂城市交通环境和多变的交通密度问题,导致传输效率低、可靠性能差.该文紧紧围绕城市环境信号传输衰减、红灯等停、固定和周期的公交运行模式,提出分层分区的通信模型.该模型充分利用公交的固定路线运行和普通车辆与公交之间的簇首节点转发策略进行优化,将车辆之间复杂的不确定的传输协议转换成协作的、稳定的3层模型.设计了有限时延内的单跳转发机制,以保证公交协助转发的可靠性和有效性; 设计了簇首触发转发机制以适应不同的车辆密度.仿真实验表明,整体模型具有较高的传输效率和较低的时延,且对于具有高移动性和复杂道路环境的城市车载网络具有较好的适应性.     

2级串联型ISD悬架频响特性分析与试验

基于"惯容-弹簧-阻尼"机械系统与"电容-电感-电阻"电子系统之间严格的对应相似关系,根据级联滤波的基本原理,以并联的弹簧和阻尼元件为第1级,并联的惯容器、弹簧和阻尼元件为第2级,提出了一种2级串联型"惯容-弹簧-阻尼"(ISD)车辆悬架.应用机械阻抗法建立悬架的1/4车辆模型,对悬架系统频响特性进行了仿真分析,设计了齿轮齿条惯容器装置及悬架原理样机,进行了悬架频域性能台架试验.结果表明:与传统悬架相比,2级串联型"惯容-弹簧-阻尼"车辆悬架具有良好的低频频响特性,使车身共振频率从1.3 Hz降到了0.8 Hz,车身加速度、轮胎动载荷及悬架动行程3者增益的低频共振峰值分别减小了52%,50%,15%,有效抑制了车身共振,提高了车辆的乘坐舒适性.     

利用MRD实现并联机床振动控制的研究

为解决并联机床实际结构动态特性差的弱点,将并联机床简化成黏性阻尼动力学模型,根据振动理论,分析了改变阻尼减小振动的机理.只有在外激励输入频率与结构固有频率的比值超过某一比值时,采用变阻尼控制才有可能同时取得位移峰值和加速度峰值的减少,取得减振控制效果.探讨了半主动控制提高并联机床的动刚度原理,提出采用磁流变液阻尼器作为减振器,提高其动态特性的方法.根据磁流变体的宾汉塑性模型,结合并联机床的特点,设计和制作了并联机床磁流变减振器虎克铰.     

动态统计复用接入用于无线室内覆盖增强研究

为了提高室内无线传输的吞吐量和时延性能,提出了将基于动态统计复用（DSM）的接入技术用于室内无线覆盖的方法,该方法是基于流水线并行计算为特色的动态统计复用体系结构.通过对国际流行的几种接入技术的对比,分析了该技术与几种经典无线接入方式的性能特点,指出经典接入技术面临无线宽带化传输的需求而存在的局限性.从理论上分析动态统计复用可以逼近吞吐量和时延的极限值,并通过仿真实验,给出吞吐率和时延曲线,比较分析了它的有效性.仿真结果表明：该技术对提升系统主要有效性指标具有重要作用,可为提高室内无线传输与覆盖性能提供新的方法与途径.     

基于神经网络逼近的磁浮列车动态悬浮控制

为了有效提高磁浮列车悬浮系统在负载扰动和轨道不平顺扰动下的动态特性,提出了一种基于Lyapunov稳定性分析的径向基神经网络逼近算法使悬浮间隙能够在有界范围内达到最优。首先,以悬浮负载为受控对象建立系统垂向动力学方程和电压控制方程,以此构造能够表征系统非线性的状态空间方程。其次,确定径向基函数(radial basis function, RBF)神经网络基本结构,根据悬浮间隙误差约束条件和控制电流构造输入输出,并以此设计控制律保证所输出悬浮间隙能够在多种扰动的综合作用下持续稳定;再次,基于Lyapunov稳定性第二判据证明系统闭环稳定,能够在误差整定过程中使得间隙误差收敛于无穷小。最后,通过与目前应用较为广泛的比例-积分-微分(proportion-integral-derivative, PID)控制算法进行仿真对比,在非线性负载力和不平顺扰动下分析验证所提出控制算法的有效性。结果表明:所提控制算法比PID控制算法具有更好的鲁棒性。     

车辆悬架系统与电动助力转向系统的集成控制

在建立悬架和转向系统整车动力学模型的基础上,分析主动悬架系统与电动助力转向系统性能之问的相互关系及协调机理,提出调整双系统控制参数的联合优化方法,对主动悬架系统进行自校正控制,对电动助力转向系统进行PID控制,研究集成系统结构参数和控制参数的耦合问题.仿真结果表明,与不加控制、单系统控制相比,集成控制下车辆转向助力效果增强,反应车辆姿态的质心加速度、横摆角速度、车身侧倾角等都有明显提高,车辆的行驶平顺性和操纵稳定性均得到明显加强,整车性能得到提高.     

基于混杂系统技术的网络控制系统的建牛与稳定性分析

针对网络控制系统中网络带宽受限所产生的传输延时问题提出一种基于混杂系统技术的建模方法,采用动态输出反馈形式给出了闭环网络控制系统描述,将采样周期和传输延时为常数的情况推广到时变情况,使所建立的模型更具有一般性;并运用混杂系统理论分析了网络控制系统的稳定性,避免了将其转化成一般延时系统构造Lyapunov函数所带来的困难.增大系统稳定域的同时,使系统具有良好的动态性能.仿真结果说明了此方法的可行性和有效性.     

基于弹性波的碳纤维复合芯导线结构健康监测系统

碳纤维复合芯(ACCC)导线的结构不同于钢芯铝绞线(ACSR),传统的导线检测方法难以在ACCC导线上得到有效应用。为了保证电力系统运行的稳定性与可靠性,有必要对ACCC导线的结构健康进行快速、全面的检测。根据ACCC导线的结构与弹性波的传播特性,分析了弹性波的相速度、群速度及频散特性,采用虚拟仪器技术,提出了一种基于弹性波检测技术的ACCC导线结构健康监测系统。基于小波变换理论,分析了峰值到达时间的计算方法,研究了激励信号的波形、频率、幅值及波峰数的选择策略。根据弹性波的信号特征,进行了幅值衰减特性实验,研究了信号幅值随距离变化的规律与不同中心频率下的幅值变化特征,结果表明,激励信号的幅值在传播过程中随距离呈指数衰减。以ACCC/TW导线为实验对象,搭建实验平台,进行了损伤定位与损伤辨识,实验中定位的最大误差不超过4. 28 cm。通过比较损伤的实际位置与结构健康监测系统的输出结果,表明所研究的系统能够有效地对ACCC导线损伤进行定位并具有良好的精度。基于功率谱密度的分析方法,实验研究了不同频率和不同损伤条件下的信号特征。结果表明,通过分析功率谱密度曲线的特征,实现了对ACCC导线不同损伤状态的辨识。