旋转导向钻井工具姿态参数的模拟解算

根据旋转导向钻井工具姿态参数的求解需要,结合Taylor中值定理,提出一种模拟解算方法,分析了三角函数的展开式及其逼近表达式,并应用模拟乘法/除法器和负反馈电路设计了正弦函数拟合求解和姿态参数角直接解算电路.通过数值仿真和试验结果的对比分析,验证了解算电路的可行性,可以降低实时参数解算对计算机采集速度的要求,提高系统的动态控制性能.     

顾及协方差阵的三维基准非线性变换

三维基准变换需要解算3个平移、1个尺度和3个旋转参数．顾及控制点坐标协方差阵时,根据最小二乘准则,导出了平移参数、尺度参数与旋转参数分别求解的计算公式和方法;通过引入重心坐标,将7个转换参数解算转化为先解算3个旋转参数,然后计算尺度与平移参数．采用单纯形法进行迭代计算旋转参数,避免了对目标函数进行复杂函数的求导运算,且对初始值依赖性小．最后通过实例验证了本文的方法．     

四阶龙格-库塔法在捷联惯导系统姿态解算中的应用

捷联式惯导系统相对于平台式惯导系统姿态解算要复杂得多,捷联系统通过提取陀螺仪和加速度计的测量值实时进行姿态矩阵更新,从而获得载体的姿态信息。介绍了利用四阶龙格—库塔法解捷联姿态微分方程的方法,并以典型圆锥运动作为输入进行仿真分析,适当地改变圆锥运动参数,检验该姿态算法的准确性及精度.仿真结果表明,在圆锥运动环境下四阶龙格—库塔法的姿态解算的精度随着计算周期τ的减小而增大,随着锥运动参数α和ω的增大而减小。     

基于组合载波相位的飞行器姿态确定

为解决全球导航卫星系统(GNSS)姿态测量中整周模糊度的快速求解问题,提出一种基于组合载波相位的短基线整周模糊度解算方法,利用单个历元的观测数据解算整周模糊度.根据多颗卫星的单频载波相位整周模糊度解算结果,应用最小二乘原理对基线向量进行精确求解,进而由基线向量确定出飞行器的姿态角.仿真结果表明,该模糊度解算方法在单个历元内至少能够解算出8颗卫星的载波相位整周模糊度,解决了GNSS动态测姿领域的一个关键性问题.测姿结果显示,偏航角和俯仰角的测量误差均小于0.2°.该研究成果可以为GNSS姿态测量系统在航空、航天等对实时性要求较高的领域中的应用创造条件.     

利用计算机模拟二阶系统的图形解

在电子虚拟工作平台Electronics workbench下建立了二阶系统常微分方程的模拟电路，并对其进行模拟计算，得到不同激励下的输出响应一图形解，模拟结果证明了模型的正确性．只要建立合适的电路模型，同样可以求解高阶微分方程的图形解．     

采空区注砂防灭火最佳砂墙长度的确定

计算机模拟方法是研究和分析多孔介质（采空区）中汉体流动的有效方法，它在电子计算机上通过解算描述流体流动的微分方程进行数值模拟。本文通过实例求解根据弥散动力学和渗流理论建立的采场气体运移的数学模型，采用有限元方法在电子计算机上进行解算，利用所测得的实际数据反求系统的内部参数，对采场瓦斯、一氧化碳等有害气体的流动过程和浓度进行了数值模拟，求出最佳防火增长度。     

广义Rodrigues参数姿态描述方法

提出了一种解决经典Rodrigues参数奇异性的方法．首先建立包括经典Rodrigues参数在内的四套姿态描述参数,然后对它们之间的关系、性质进行了探讨,建立了它们与其他姿态描述参数的转换关系,通过这四套参数相互切换解决了Rodrigues参数的奇异性问题,最后给出这种方法在捷联姿态解算中的应用,仿真结果表明利用该方法与四元数算法或利用修正Rodrigues参数构造的算法相比在不损失计算精度的条件下计算效率大约提高一倍．     

基于共面光标提取的空间目标单目测量技术

针对空间目标捕获任务技术需求,设计了一种基于平面靶标特征点提取的单目视觉线性相对位姿解算方法. 提出基于几何指数阈值判别的特征光标提取方法,并采用非线性项变量代换方法,设计了基于特征光标提取的线性相对位姿解算方法,建立了单目视觉相对测量地面实验系统,在模拟目标航天器相对位置和姿态低速动态漂移的条件下进行了试验. 测量结果表明,所提出的特征光标提取算法能够有效避免高亮光斑对特征光标提取的不利影响,且相对位姿解算算法具有较好的精度和实时性,相对于传统非线性迭代求解方法,该方法计算量小,求解过程稳定.      

电子表格在动态规划算法中的应用

分析了动态规划算法的解算特点和要求,结合电子表格软件特点,讨论使用Excel软件求解动态规划算法问题,建立解算过程,并深入分析解算表格的设计问题和函数使用方法,以实现使用计算机辅助工具,准确有效方便地解算动态规划问题的目的．     

采用多目标粒子群算法的模拟电路故障诊断研究

提出了一种容差条件下基于多目标粒子群(MOPSO)算法的模拟电路软故障诊断方法.通过灵敏度分析,建立模拟电路故障诊断的约束线性规划方程组,以元件参数变化量与标称值的百分比作为故障判据.针对MOPSO中目标空间增加时种群选择压力影响算法性能的问题,采用阶有效优化准则代替传统的Pareto优化准则,引入最优折中解作为全局最优解,从而提出基于阶有效的平衡全局搜索策略多目标粒子群(ESEO-MOPSO)算法,并将其用于模拟电路故障诊断的约束线性规划方程组的求解中.仿真结果表明,该方法兼顾故障元件的定位和故障元件参数变化量的估计,可以有效地实现模拟电路在容差条件下的软故障定量诊断.     

强非线性振动方程渐近解的数值验证及其误差分析

Kuzmak—Luke多尺度法能有效地用于求解某些带慢变参数的强非线性振动．一种数值阶验证技术用于验证该渐近解对小参数是一致有效的．算例的误差分析说明用Kuzmak-Luke多尺度法隶得的渐近解是一致有效的，且其误差在数值上近似为小参数ε的十分之一．     

微惯性导航解算与数据实时显示系统设计

针对工程应用中微小体积的导航解算应用场合,设计了一种FPGA+DSP架构的硬件导航解算系统,并通过无线传输将载体的三维运动姿态信息显示到上位机上。该系统中,FPGA是核心控制器,用来控制MIMU数据采集、启动DSP解算和导航参数的无线传输;DSP作为导航解算处理器,完成了导航参数的解算和数据传输。本设计系统具有功耗低、体积小和灵活性高的特点,能够完成MIMU数据的采集解算、无线传输和上位机显示,试验证明该方案切实可行。     

硬件增强角速率圆锥优化算法的姿态解算精度分析及改进

在分析传统硬件增强角速率圆锥优化算法姿态解算精度的基础上,提出了一种改进的算法,对传统算法中的周期分量进行了二次优化.首先通过分析传统算法的各轴分量相对于旋转矢量变化量的真值以及理想值的误差来确定算法的姿态解算精度,然后根据经典圆锥运动建立二次优化的误差准则并推导了相应的二次优化系数,最后在不同的经典圆锥运动环境下对传统算法以及改进算法的姿态解算精度进行仿真对比.结果表明,对传统算法的姿态解算精度的分析是正确合理的,而且只需采用改进的三子样算法就可以获得与根据理想值得到的结果几乎完全一致的姿态解算精度.     

移动机器人的嵌入式控制系统

基于ARM处理器和MEMS器件设计了移动焊接机器人控制和导航定位系统,给出了陀螺仪、加速度计外围电路和相应AD采集模块设计方法,以及捷联式惯性导航系统位置和姿态解算方法.仿真实验结果表明,该导航定位系统能正确给出移动焊接机器人的位置、姿态信息.     

均匀传输线电路模型参数的测试

提出均匀传输线原始参数的求解方法．在均匀传输线终端开路的状态下,测量终端、始端以及其他各个测试点的电压,根据均匀传输线的正弦稳态解,利用madab求解非线性方程组,计算出不同频率下的衰减常数β和相移常数α,进一步求解含原始参数的非线性方程组,得到均匀传输线的4个原始参数．均匀传输线电路模型原始参数的确定为传输线的理论研究提供了计算的依据．用实验的方法获取均匀传输线的原始参数,比利用软件仿真获取的结果更具真实,更符舍实际情况,经过实验验证,提出的均匀传输线电路模型参数的测试方法是正确有效的．     

GPS单星单历元模糊度与电离层延迟分类解算

整周模糊度与电离层延迟是GPS观测方程中两类不同性质的未知参数。基于参数分类解算的思想,结合平方根信息滤波/平滑的基本原理,推导出使用单颗GPS卫星的双频观测数据单历元求解电离层延迟与整周模糊度的公式。通过使用模拟数据实验获得的结果来看,该方法有效,整周模糊度和电离层延迟解算精度可达0.3周和0.02m。     

线接触非稳态弹流问题的数值解

利用直接迭代法求解线接触非稳态弹流问题，获得了纯挤压的数值解及挤压和卷吸联合作用下的数值解。算例证明，本方法具有较高的收敛速度，简单易行，参数范围广等特点．     

基于决策树的自适应互补滤波姿态解算

为解决惯性传感器在磁场干扰和大加速度干扰坏境下姿态解算精度下降的问题,提出了一种基于决策树自适应的互补滤波姿态解算方法。针对陀螺仪特性,对其进行零偏补偿处理。将处理后的角速度数据与加速度数据构成静态检测单元,实现了静态情况和动态情况的准确分类。在动态情况下,由加速度数据和磁场数据组成的决策树通过分析外界干扰程度来自主调节系统误差增益,进而达到抗干扰目的,有效提高姿态解算精度。实验结果表明,静态情况下姿态解算不受磁场干扰,动态情况下能够有效避免磁场和大加速度干扰。     

常压蒸馏塔模拟分析

根据常减压炼油装置在线模拟分析与优化控制的需要，研究了常减压蒸馏塔模型建立及求解方法，设计开发成功该装置的严格在线模拟分析优化系统．结合实际工艺流程，通过研究分析原油常压蒸馏塔的结构特点，提出了模拟常压蒸馏装置的模块法收敛求解新策略，即把该装置分解为精馏、吸收、闪蒸等模块的流程组合，克服了现有模拟方法的局限性，可方便地将已有的数学模型、解算方法等成熟模块应用于常压塔的模拟分析，准确有效地进行装置的严格在线模拟与优化．     

用RLC电路实现理想巴特沃思模拟低通滤波器的方法

据巴特沃思模拟低通滤波器设计原理，设计标准巴特沃思模拟低通滤波器s域系统函数，搭建RLC低通模拟滤波器电露，导出RLC低通模拟滤波器电路s域系统函数．令两个系统函数相等，导出RLC滤波电路元件参数方程．解代数方程组，得到RLC滤波电路的元件参数值．设计过程以四阶滤波器为例，展示巴特沃思滤波RLC电路的设计方法。