称重设备仿观测器控制系统设计

运用现代控制理论中的观测系统,设计了一种由proportion integral derivative(PID)控制器和观测系统组成的新型控制系统,通过计算称重系统的能观性,证明此控制系统可以适应特征根为实数或复数的不同称重系统,相较传统的PID串联控制器具有更好的普适性.利用观测系统与原称重系统输入相同、传递函数相似的特点,将系统的传递函数简化为只有基础系统传递函数G(s)和PID控制器传递函数C(s)组成的函数.用Matlab建立了相应的仿真模型,利用根轨迹法得到控制系统的根轨迹曲线和输出信号曲线,仿真结果表明这种控制系统可使反应时间缩短约75%.     

干涉型光纤陀螺微小信号的检测与分析

干涉型光纤陀螺(IFOG)是一种新型的光学陀螺仪,其性能直接决定了惯性导航系统的精度。由于静态情况下IFOG的模拟信号较弱小,容易被各种噪声淹没,因此,无法对IFOG的静态性能做出正确的评估。针对某型号IFOG输出信号的特点,提出了一种微弱信号检测和滤波方案,通过大量的静态和动态试验证明:该方案能显著提高IFOG输出信号的信噪比,将IFOG原始输出信号从各种噪声中有效、实时地提取出来。同时,该方案价格相对低廉。     

动基座上陀螺平台水平精度统计测量方法——谱分析法

本文提出一种统计测量动基座上陀螺平台水平精度的方法。这种测量方法首先在静基座上测量系统的传递函数,然后测量动基座上系统输入的功率谱;再根据系统的传递函数和系统输入的功率谱,计算得到系统输出的功率谱;最后由系统的角度/电压转换系数和系统输出的功率谱来评价陀螺平台的水平精度。     

考虑滤波环节寄生电阻的三相电压型逆变器的数学模型分析

针对三相电压型逆变器这个时变的、耦合的、多输入、多输出的开关型非线性系统,应用开关函数建立了考虑滤波环节寄生电阻的系统数学模型,引入开关周期平均算子将时变的系统转化为连续系统,建立了系统的大信号动态数学模型,同时应用小信号扰动法建立了系统的小信号数学模型,得出从占空比输入到逆变器输出的传递函数。讨论了大小信号模型的适用范围,分析了小信号模型中寄生电阻对系统频率特性的影响。理论分析和仿真结果表明,不考虑寄生电阻理想情况下的逆变器稳定性能差于考虑寄生电阻的非理想逆变器。因此,在分析逆变器稳定性能和闭环设计过程中,可优先考虑理想情况下的逆变器数学模型。     

有源纹波补偿Buck型LED驱动电路及其小信号分析

针对在大功率LED照明中因滤波电解电容导致的驱动电源与LED的长寿命不匹配问题,提出一种有源纹波补偿的Buck型LED驱动电源.介绍了有源纹波补偿Buck电路的拓扑结构及工作原理,建立了该新型电路的小信号模型.通过对小信号模型进行相关分析,得到了输出电流的表达式,并由此得到了输出电流分别关于输入电压及占空比的传递函数.由传递函数一阶因子的幅频和相频特性分析可知,在设计电路时只要选择合适的参数,就可以将输入扰动完全滤除,使得输出电流为直流.最后通过仿真和实验证实了上述新型电路及其小信号模型的正确性.     

球形流体转子陀螺仪动力学分析

球形流体转子陀螺仪是利用在球腔内旋转的流体作为惯性元件的新型陀螺仪,可作为双轴速率陀螺仪在航空及航天技术中量测载体的角速度或自旋卫星的章动角。本文系统地分析了这种陀螺仪的动力学原理,导出了计算公式,并建立各种设计参数与量测灵敏度和精度之间的关系,为新型陀螺仪的研制工作提供理论基础.     

基于速率陀螺反馈的位置跟踪系统仿真

以某武装直升机炮塔随动系统实际应用为背景,讨论了交流伺服系统的数学模型、微机械速率陀螺的测试与建模;研究了分别以电机编码器和速率陀螺输出信号作为速度环反馈时,系统输出的跟踪特性.比较结果表明,以速率陀螺输出信号作为速度环反馈时,系统跟踪输出的抗干扰性和稳定性明显提高.     

一种基于过采样技术的非最小相位系统盲辨识方法

提出了一种在时域中盲辨识非最小相位系统传递函数的方法,该方法通过对系统输出过采样来获得系统结构参数的信息.对于单输入单输出的线性离散系统,经过输出过采样后可以等价为单个输入、多个输出的传递函数模型,这多个输出函数具有相同的分母多项式和不同的分子多项式.采用子空间分解法可以确定分子多项式的参数,通过对系统输出信号自相关函数的处理可以得到分母多项式,最终可以得到原系统的结构参数.与传统高阶矩方法相比,该方法对噪声的敏感度更低,辨识的精度和速度也有很大提高.仿真结果表明,当信噪比大于15dB时,该方法可以有效地辨识出系统参数.与高阶矩方法相比,辨识门限信噪比降低了10dB,估计精度提高了20%,辨识速度加快了3倍.     

新型可调谐外腔半导体激光器光频扫描干涉测距方法

针对光频调谐器件压电陶瓷的形变滞后影响测量精度的问题,提出了一种采用局部二次曲线过渡的激光器驱动信号波形的修正方法。利用布里-帕罗干涉仪测得的光频率扫描时间,建立了激光器扫频驱动过程的传递函数模型,采用最小二乘峰值检测法来识别干涉信号的波峰,通过建立的激光器扫频驱动控制传递函数模型,对激光器光频率非线性输出进行了补偿。实验结果表明,激光器扫频驱动信号波形修正方法可消除干涉信号转折处的波形畸变,而相位测量、激光器输出的补偿方法可将测量系统的重复精度、定位精度提高近10倍。     

内燃机缸盖振动传递特性研究

对内燃机缸盖系统的振动激励及表面振动信号的特性进行分析,建立了缸盖系统的振动模型。利用数字信号处理技术和模态实验方法,对不同情况下缸盖系统的动态传递函数和静态传递函数进行了分析比较。根据缸盖系统的动态传递函数设计反相滤波器,进行了直接由缸盖表面振动信号识别气缸压力的研究。     

基于磁强计和MEMS陀螺的弹箭姿态探测系统

为解决弹道修正弹箭中捷联式姿态测量系统误差随时间不断积累的问题,设计了一种由二轴磁强计和MEMS陀螺构建的低成本弹体姿态磁-惯性测量系统,利用磁强计测量的地磁信息修正MEMS陀螺解算的姿态角误差. 在此基础上,提出了将两轴地磁信号解算滚转角融入陀螺解算的姿态优化算法,研制的原理样机在二轴转台上进行了测试. 有限的试验表明:在一定条件下,该测量系统可有效抑制陀螺漂移引起的姿态误差,能可靠地用于弹道修正弹箭的姿态测量.      

方位保持仪姿态误差补偿技术

给出了陆用惯性导航系统方位保持仪的误差补偿方法.在方位保持仪纵轴和横轴方向安装2个互相垂直的加速度计,测量载体的俯仰角和横滚角,采用多组坐标变换将姿态角、地球自转角速度和重力分别投影到陀螺坐标系,结合动力调谐陀螺仪漂移与重力相关的特性,分析了与重力一次项相关的漂移分量,分别从支架误差、地球自转分量和陀螺仪与重力相关漂移3个方面对方位保持仪进行误差补偿.实验结果表明,采用上述方法进行误差补偿的方位保持仪,漂移小于0.06°/h.     

一种油运船舶的组合姿态测量模型

实时准确地测量船舶姿态,对船舶运输安全作业、舰船减摇控制等具有重要意义.对坐标系及其转换关系进行了定义,推导构建了基于加表、陀螺和GPS的组合姿态测量系统测量元件模型和全量模型,通过状态方程和测量方程的分析推导对全量模型进行了线性化处理,并对连续系统模型作了离散化处理.依据姿态角、陀螺漂移和速度的误差状态方程,引进GPS测量值,对系统状态进行卡尔曼信息滤波估计,从而得到陀螺的漂移误差,使姿态角的测量达到良好的效果.     

灵敏航天器快速倾斜机动的MCMG参数和力矩估算

该文研究灵敏航天器快速倾斜机动时微型控制力矩陀螺(MCMG)的参数估算问题。所得到的估算结果可供微型控制力矩陀螺群初步设计时选择设计参数。从航天器的动力学模型出发,给出了倾斜机动模式下MCMG最大框架角速度和输出力矩的估算方法。然后在给定机动任务的前提下,以某小卫星为例,对采用标准金字塔构型的微型控制力矩陀螺群的姿态控制系统进行了仿真验证。仿真结果显示出该估算方法的可行性。     

一种圆锥壳型振子式陀螺的信号提取方法

针对一种具有圆锥壳型敏感结构的固体振动陀螺提出了一种信号提取方法,这种圆锥壳型敏感结构取消了电极间的隔离孔.首先对陀螺原理进行了分析,设计了陀螺的硬件处理系统和软件算法.振子激励信号通过独立的DDS模块产生.振动信号经模拟滤波器处理后被采样,在DSP中完成控制与解算.讨论了取消隔离孔后敏感轴电极的正交干扰问题,结合实验结论,提出利用振动信号的相位信息计算输入角速率,为新型谐振陀螺的制作提供参考.      

基于船舶的GPS/单陀螺航向融合算法

研究一种应用于船舶的GPS/单陀螺航向融合算法.首先,根据陀螺输出的角速率来估算船舶航向角信息;然后,采用改进的卡尔曼滤波的GPS/单陀螺融合算法,估算出陀螺的航向角估计误差和陀螺的漂移;最后,得出船舶航向角的准确信息.试验结果表明,该融合算法使得航向角实际应用误差控制在±1°之内,其输出值相当平滑,是一种有效的航向角确定算法.     

陀螺仪转子惯转对陀螺运动的影响

反坦克导弹控制系统中,自由陀螺仪作为导弹姿态控制的基准,陀螺仪转子一般在惯转下工作.通过理论分析及试验证明,由于陀螺仪转子惯转使陀螺精度降低,为了满足控制精度要求,陀螺仪在导弹上安装必须遵守一定的准则.为了提高转子惯转下陀螺仪的精度,设计陀螺时,对陀螺转子的最高转速应有一定的限制,在保持平均动量矩不变的前提下,适当降低转速,增加转子的转动惯量,实践证明是提高陀螺仪精度的可行办法。     

基于陀螺仪误差后验补偿的捷联惯导圆锥效应补偿算法

捷联惯导圆锥效应补偿计算通常基于输出补偿后的陀螺仪角增量,陀螺仪误差补偿速率必须与陀螺仪输出的采样速率相同,相应地增加了导航计算机的吞吐量,为此提出了一种后验补偿方法.首先利用未进行误差补偿的陀螺仪角增量输出计算圆锥补偿项,然后在姿态更新中对由于陀螺仪误差未补偿造成的圆锥补偿误差进行补偿.仿真实验证明,在相同圆锥效应补偿更新速率下,后验补偿算法计算的圆锥效应补偿精度与先验算法相当,但计算量显著降低.     

ARM在转台弹载机构测试技术中的应用

高速旋转弹丸角运动的陀螺模拟测试是弹载机构物理仿真系统的关键技术之一．该文在建立弹载机构角运动模拟装置的基础上，摒弃了传统的碳刷机构测试方法，提出了一种基于ARM处理器嵌入式系统的弹载机构运动测试新方法。ARM处理器具有强抗干扰能力、存储量大、速度快和集成度高等优点。该测试系统能直接将动作参数高速存储，并较好地解决陀螺模拟试验装置中弹载机构受外界环境影响较大的问题。在高速条件下，正确地测出弹载机构的动作参数．为正确模拟和测试高速旋转弹丸角运动奠定了基础。     

高压气体反作用驱动陀螺仪快速启动特性分析

根据刚体动力学、气体力学以及气动控制有关理论,建立了高压气体反作用驱动陀螺仪快速启动特性分析计算数学模型.经验证,实测特性与理论计算结果相符。