天地景投影伺服系统的研究与实现

目的　设计并实现高精度、快速、无超调、无抖动特性的天地景投影伺服系统。方法　选择微机控制的AC伺服系统,应用变结构控制方法大误差,用饱和控制;中小误差,用开方+比例控制+前馈控制,既保证时间最优,又保证定位精度,特别是保证无超调。结果　最大角速度ω     

天地景投影伺服系统的研究与实现

设计并实现高精度,快速,无超调,无抖动物性的天地景投影伺服系统。方法选择微机控制的ＡＣ伺服系统,应用变结构控制方法：大误差,用饱和控制;中小误差,用开方＋比例控制＋前馈控制,既保证时间最优,又保证了定位工,特别是保证无超调。结论所设计的ＡＣ伺服系统实现了天地景投影系统对高精度,快速,无超调,无抖动的性能要求。     

冬季Hadley环流与热带海表面温度的关系及其对中国气候的影响

利用1979-2021年全球海表面温度(SST)、气象再分析资料等数据,探讨冬季Hadley环流(HC)的变率及其与热带SST异常的关系,研究其对中国同期降水量和气温的影响.结果表明, HC的EOF₁模态(46.2%)是上升支在10°S左右的主体位于北半球的非对称模态,包含年代际和年际变率.年代际变率与印度洋(20°S～20°N, 50°～90°E)SST南北不均匀增暖趋势有关(南半球大于北半球);年际变率与El Ni?o事件下印度洋(10°S～10°N, 50°～90°E)异常SST经向梯度沿正方向为0的位置出现在南半球有关. EOF₂模态(16.7%)是关于赤道对称模态,仅体现年际变率,与El Ni?o事件下热带东太平洋(180°E～90°W)异常对称的经向热力结构有关.两个主模态与中国同期降水量和气温均呈正相关.在EOF₁(EOF₂)模态影响下,中国东南沿海地区(南方地区东南部)降水偏多,与110°～120°E异常反环流有关. EOF₁模态下,中国西北-中部地区存在气温正...     

光电跟踪伺服系统二次跟踪控制

为提高光电跟踪伺服系统的跟踪精度,对输入信号未知条件下系统跟踪问题进行了研究。在单位负反馈系统基础上提出二次跟踪控制方法,并对系统频域特性进行了研究。结合光电跟踪伺服系统的特点,在跟踪探测器输出延迟条件下进行了控制律设计。仿真结果表明二次跟踪控制大幅提高了伺服系统对机动目标的稳态跟踪精度,比PI控制提高39倍,比PI+速度滞后补偿控制提高9倍,测试结果表明在40 m s延迟作用下,目标做50°/s,30°/s2等效正弦运动时稳态跟踪精度达到1′。     

涡旋核心分布对斜置肋片蒸汽冷却通道换热特性的影响

数值计算了宽高比为2∶1,雷诺数为1×104~6×104,肋角度分别为30°、60°、90°时蒸汽冷却带肋通道,采用流场涡旋核心显示技术分析了各肋角度下带肋通道涡旋的产生、演变过程、形态变化以及分布规律,研究了涡旋分布规律对通道换热系数的影响。结果表明:肋角度对带肋通道涡旋形态和分布规律有较大影响,90°通道主要由横向涡组成,30°、60°通道主要由纵向涡和主涡组成;纵向涡的换热特性比横向涡更好,30°、60°通道平均换热系数比90°通道高;30°通道纵向涡的分支以及流体的黏性耗散会导致纵向涡涡旋强度和尺度减小、纵向涡的换热性能削弱,这使得30°通道平均换热系数比未发生纵向涡分支的60°通道低;相对于边界层的距离、涡旋半径,涡旋强度、涡旋核心是影响涡旋强化换热的更重要的参数。该结果可为主动控制带肋通道涡旋强化换热研究提供参考。     

三种趋近律下的倒立摆滑模控制器设计与实现

应用滑动模态控制（Sliding mode control,SMC）对直线一级倒立摆的稳摆控制进行研究.首先以稳定性理论为基础,采用Ackermann公式设计切换函数.然后分别采用指数趋近律、幂次函数及饱和函数设计控制律.经过MATLAB的仿真结果表明,采用饱和函数sat（s）和幂次函数设计控制律时,控制器的输出、切换函数、倒立摆系统的状态变量均不存在抖振现象,系统表现出了良好的动态品质.     

具有输入饱和约束的永磁同步电机伺服 系统鲁棒有限时间控制

针对存在模型参数非线性不确定性因素和输入饱和约束的永磁同步电机伺服系统控制问题,提出一种具有抗输入饱和约束的鲁棒有限时间控制方法。为了处理输入饱和约束问题,通过定义饱和非线性函数将系统模型转化为带输入饱和约束的状态空间方程形式;将模型参数非线性不确定性因素扩张为一个新的状态变量,进而通过设计干扰观测器实现对不确定性因素的在线估计和前馈补偿,以提高系统的鲁棒性能;在模型参数不确定性因素前馈补偿的基础上设计永磁同步电机伺服系统鲁棒有限时间控制器,保证系统跟踪误差的有限时间收敛。仿真对比结果验证了所设计控制方法的有效性。     

基于条件技术的三自由度内模控制抗饱和设计

在研究二自由度内模控制具有抗饱和功能的基础上,提出了三自由度内模控制抗饱和框架.详细阐述了3个控制器的设计步骤,并分析了系统的渐近稳定性.Q1(s)和Q2(s)采用传统的内模控制原理设计,Q3(s)采用条件作用技术设计.通过Popov稳定性判据证明了系统的渐近稳定性.经仿真表明,三自由度内模控制抗饱和结构具有抗饱和、参考跟踪和抗干扰的功能.     

扰动观测器稳定平台视轴稳定的控制方法

为提高运动载体上稳定平台的抑制扰动能力,考虑稳定平台伺服系统的机械谐振因素的影响,提出了带输出观测器的扰动观测器稳定控制方法,研究该扰动观测器的回路结构、输入输出关系、带宽和鲁棒稳定性问题。仿真结果表明:在振幅4(°)/s、频率5 Hz的正弦信号下运动载体视轴稳定精度小于0.04°。在参数摄动情况下带输出观测器的扰动观测器比反馈型扰动观测器具有更好的鲁棒稳定性。     

肋角度对矩形带肋通道蒸汽流动和换热特性的影响

在带肋单通道蒸汽强化换热试验研究的基础上,采用SSG雷诺应力湍流模型,求解了三维定常雷诺平均Navier-Stokes方程,对30°、45°、60°和90°4种带肋通道进行了蒸汽流动的数值计算,同时研究了雷诺数对矩形带肋通道中冷却气体的流动和传热特性的影响,并比较分析了不同肋角度下带肋通道的流动和传热特性。结果表明:斜置肋片能有效提高带肋通道的换热效果,同时也将带来很大的流动阻力;与90°带肋通道相比,60°、45°和30°带肋通道的热力系数分别增加了约29.3%、24.6%和20.9%,就综合热力性能来说,60°带肋通道是最好的结构形式。     

基于数字图像技术的类岩材料直剪破坏试验研究

为研究裂隙倾角对岩体破裂失稳以及变形场的影响,分别制作了倾角为0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°的7种预制单裂隙类岩试样,利用ZTRS-210岩石直剪仪和非接触全场应变测量系统进行直剪试验,并对裂纹扩展和全场应变进行同步监测。结果表明：类岩材料的峰值剪应力随裂隙倾角增加表现出增-减-增-减的趋势,裂隙倾角15°时最大,60°时最小;随着裂隙倾角的增加,试样的破坏模式由共面剪切破坏向拉剪复合破坏转变,倾角90°时为沿剪切面剪切破坏,并伴随较多的次生裂纹;相同倾角时,应变场随荷载增加由应变均匀分布转变为应变集中分布;应变均方差在压密阶段以及弹性阶段较小且增长缓慢,在塑性阶段以及破坏阶段骤增。研究结果可为岩体工程稳定性分析提一定的参考。     

雁行双裂隙类砂岩加载条件下裂纹扩展演化规律研究

为了研究裂隙岩体在荷载作用下裂纹扩展演化与破坏规律,以预制含雁行双裂隙类砂岩试样为研究对象,采用单轴压缩试验与DIC技术相结合,探究裂隙倾角和岩桥倾角对试样裂纹产生、扩展和破坏模式的影响。结果表明：(1)裂纹先从试样边界处产生,向试样中心扩展,随加载的进行,裂纹转向从裂隙尖端处产生,向试样上下端面扩展。(2)试样新生裂纹扩展演化过程、破坏模式与裂隙的倾角特征关系密切,随裂隙倾角和岩桥倾角的增加,裂纹扩展的数量分别呈现出先减少再增加后减少、先减少后增加的特点,试样破坏模式呈现出由张拉破坏向张拉-剪切复合破坏转变,但当裂隙倾角增加至90°时,试样破坏模式又呈现出张拉破坏。(3)岩桥贯通取决于其水平投影长度,当岩桥倾角为0°、30°,岩桥水平投影长度较长,岩桥未贯通,当岩桥倾角为60°、90°、120°,岩桥水平投影长度逐渐减小,岩桥发生直接贯通。研究成果可为工程设计及优化提供一定的指导意义。     

超高速碰撞产生等离子体的电子温度诊断

研究相近碰撞速度、不同入射角度超高速碰撞产生的瞬态等离子体的电子温度随时间的变化规律.设计了瞬态等离子体诊断的扫描Langmuir探针诊断系统.通过二级轻气炮加载LY12球形铝弹丸,采用设计的扫描Langmuir探针诊断系统分别进行了入射角度(与靶板水平面的夹角)为45°,60°和90°条件下碰撞LY12铝靶产生等离子体的实验诊断.对实验得到的有效数据进行了每1/2个周期的读取和处理,获得了在整个物理过程中给定探针位置处等离子体的电子温度与碰撞角度的关系.     

抛物母线叶片螺旋输送机运移及接触特性分析

粮食乃生存之本,为了提高水稻种子生产运输的时效性,设计了一种抛物母线型叶片的螺旋输送机。采用离散单元法(discrete element method, DEM)的颗粒系统仿真,探究螺旋输送机输送水稻种子的运动规律,提高水稻种子卸料速率的同时降低叶片损耗。建立Hertz-Mindlin软球干颗粒接触模型,通过对比普通直母线叶片,分析了3种螺杆倾角下不同螺旋转速水稻种子的运移与接触特性。研究结果表明：抛物母线叶片将水稻种子的动能变化表现为加速入料、稳定输送和高速卸料3个工作阶段,且水稻种子在沿螺杆轴向前进的同时还具备不同频率和幅度的周向运动。相同转速下,600 r/min的0°倾角抛物母线叶片稳定输送水稻种子的卸料速率最高为82.3 g/s,但90°倾角的水稻种子回流现象较为明显,平均卸料速率降低了77.8%。相同倾角下,45°的1 800 r/min高转速时,抛物母线叶片水稻种子的法向重叠量相较直母线叶片最大减小了10.2%;90°倾角下1 300～1 800 r/min中高转速时,抛物母线叶片水稻种子的平均接触数小于直母线叶片1.3%,降低了运输过程中叶片的磨损程度。研究结果揭示了水...     

一种电磁耦合集成角度传感器的关键模块设计

设计了一种基于电磁耦合原理的集成角度传感器.该传感器由两块电路板与一片专用信号处理芯片组成,在电路板上实现了激励线圈、接收线圈和反馈线圈的设计,通过交变电磁场之间的电磁耦合完成角度信息的转换.传感器芯片设有增益编程模式、零度标定模式,可消除制作工艺与装配过程带来的误差,并实现零度标定;以CORDIC算法为核心设计了角度解码电路,经过误差补偿,大大减小了CORDIC算法在反正弦运算中的误差.经实验测试,数字电路组成的关键模块工作正确,其角度解码范围为0°～120°,误差小于0.05°,满足传感器0.5°的整体设计要求.     

冲击荷载下平行双裂隙演化的颗粒流分析

为了研究冲击荷载下平行双裂隙对岩石破坏的影响,采用二维颗粒流程序对分离式霍普金森杆一维冲击试验进行模拟。对预制平行双裂隙倾角为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°和完整的花岗岩试样进行冲击加载模拟,全面研究了平行双裂隙试件裂纹的萌生、扩展、贯穿的过程。结果表明：在冲击荷载的作用下,平行双裂隙明显降低了岩石强度。裂隙存在时,裂隙倾角与加载方向一致时,试样峰值强度和起裂强度均达到最大,呈劈裂拉伸破坏模式,在倾角为45°左右达到最小值,呈拉剪复合破坏模式。预先存在缺陷的倾角对裂纹萌生和扩展模式有很大影响。对应力场分析,平行双裂隙对应力波的传播产生阻碍,在岩桥区域变化最为明显。     

Wind vector retrieval using dual polarization imagery of ASAR

A new algorithm for retrieving wind vector using dual polarization imagery of advanced synthetic aperture radar (ASAR) is developed and tested. Based on the combination of co-polarization and cross-polarization, this new algorithm effectively eliminates the 180° ambiguity which occurs when using single imagery of the ASAR to retrieve wind vector. This algorithm also solves the problem that the retrieval results will break down on very small spatial scales. The results retrieved from dual polarization imagery of ASAR show that the wind speed and direction are in agreement with the data from Quikscat and buoy measurements. The root mean square errors of wind direction and speed between the retrieved results and data from Quikscat are 2.21° and 0.53 m/s, respectively. Comparisons between the new method and the traditional method show that the new methods fit the buoy data and Quikscat data a little better than the traditional method in this image.     

含层理灰岩巴西劈裂强度及拉裂损伤各向异性

为了研究不同角度层理对灰岩抗拉力学特性的影响,对7组不同角度层理灰岩进行巴西劈裂试验,根据岩石声发射累计振铃次数定义拉裂损伤变量,推导抗拉强度、劈裂模量及损伤变量随层理角度的变化规律。研究结果表明,(1)不同层理角度的灰岩,其受力变形过程基本一致,即经历压密、弹性和破坏3个阶段。(2)抗拉强度、拉伸模量随层理角度变化表现出明显的各向异性,在0°时最大,90°时最小。(3)基于岩体微元强符合Weibull分布及Lemaitre应变等效原理,通过拟合计算得到的损伤参数可以较好地反映7个角度灰岩样的损伤特性,损伤变量也具有各向异性特点,说明不同倾角的岩石参数在加载过程中有不同的劣化程度,同一应变水平下的损伤变量随着层理角度的增加出现下降的趋势。研究结果对于层状灰岩的试验研究、理论计算和工程建设具有一定的指导意义。     

9自由度主动悬架平顺性研究

基于汽车系统动力学理论,利用拉格朗日定理,推导设备-车-路耦合的9自由度主动悬架动力学方程,采用滤波白噪音作为左右车轮随机路面不平度激励,根据最优控制原理设计LQR控制器,建立主动悬架控制仿真模型.采用自适应粒子群算法优化加权系数Q,将主动悬架的设备加速度等性能参数均方根值与被动悬架进行对比分析.仿真结果表明:采用自适应粒子群算法优化LQR控制方法,能够显著改善车辆平顺性,保护车载设备可靠性.      

1000kV特高压变电构架风荷载及风致响应

1000kV特高压变电构架高度大、频率低,其风荷载及风致响应对结构设计起控制作用。本文通过高频天平测力风洞试验获得1000kV特高压变电构架塔架节段（A~D节段）、横梁和整体模型的基底剪力和弯矩,分析地貌类型和风向角对体型系数的影响规律,并与国内外相关规范进行对比分析,利用有限元方法计算结构风致响应并详细考察不同地貌下结构位移响应及风振系数随风向角的变化规律。研究结果表明:0o风向时,模型节段A~D三类风场（均匀流、A类和B类）体型系数之比分别为1:0.93:0.42、1:0.86:0.36、1:0.84:0.41和1:0.60:0.23。90o风向时,整体模型在三类风场下的体型系数均取得最大值3.40、2.42和0.97,比DL/T 5154-2012和ASCE7-16规范值大24%~40%。此外,结构塔顶位置X和Y方向位移响应均方根值分别在90o和0o达到最大值69.66mm和61.51mm,塔顶典型节点X和Y方向风振系数分别在0o和90o风向取得最大值2.61和3.27。