基于改进型辅助变量法的压力传感器建模

针对经典压力传感器建模方法存在适应性较差、难以准确获取压力传感器动态特性的问题,提出了一种基于改进型辅助变量法的压力传感器动态建模方法。首先运用粒子群算法预估计模型参数,将预估计的参数代入差分方程构造辅助变量。然后利用输入、输出数据用辅助变量法辨识模型的参数,进行压力传感器系统仿真,在不同噪声模型及信噪比下得到系统输出,分别用提出的方法和现有方法建模,比较建模结果的差异。最后用激波管动态校准实验平台对压力传感器进行动态校准。根据输入、输出数据构造信息矩阵并对其正交分解确定模型阶次,再次用提出的方法和现有方法建模,验证仿真结果。通过压力传感器系统仿真及实验数据验证表明：在压力传感器建模中,改进型辅助变量法的辨识精度明显高于现有方法。     

线切割音圈电机特性测试

采用线切割方法设计了音圈电机结构．应用挠曲线近似微分方程，推导了线切割结构的载荷与位移关系，并给出了由于微分近似导致的误差．应用电感传感器和D／A功放电路测试了电机静动态特性．应用阶跃响应法导出电机传递函数的模型参数。     

车辆制动油管液体压力传递特性分析

车辆采用ABS系统进行制动控制时,对制动压力响应能力提出了较高要求.当车辆制动管道较长时,管道内制动液体压力传递特性是影响这一能力的重要因素.由于制动管道内存在高频压力变化,对ABS制动管道压力传递的研究不适宜用集中参数模型,而应采用分布式管道参数模型.通过建立包含14个变量组成的制动系统仿真模型,可计算获得特定制动管道压力传递频域特性解.通过对频域特性解的辨识可进一步获得精确的管道压力传递函数表达式.利用传递函数表达式对具有不同参数的制动系统阶跃响应特性进行对比,发现制动液温度和制动管径的变化对管道的压力传递能力影响显著.车辆制动系统控制逻辑应根据管道参数的变化进行调整.     

机载蒸发循环制冷系统动态仿真

为了研究航空机载蒸发循环制冷系统的动态性能,通过模型仿真方法考察了不同参数阶跃对系统性能的影响。在分析系统工作原理和各部件特点的基础上,根据部件数学模型与闭环系统部件间耦合关系,在MATLAB/SIMULINK系统仿真环境下建立了机载蒸发循环制冷系统的动态数学模型。通过控制容积法离散各模型方程求解获得了系统的动态响应特性。仿真结果表明:压缩机转速、膨胀阀开度、制冷剂流量发生阶跃时,蒸发循环制冷系统各热力性能参数的动态响应规律不同。仿真结果可为机载蒸发制冷循环系统的优化及系统控制提供理论指导。     

压水堆功率调节系统动态特性仿真研究

采用SIMULINK仿真平台,建立压水堆功率调节系统的仿真模型,对其进行时域分析,分析其单位阶跃响应,验证系统的性能指标是否满足要求.同时在同一功率定值下引入阶跃和斜坡反应性扰动,采用PID控制方案研究功率控制系统的动态特性和控制效果,并对传递函数进行优化.通过计算反应性扰动下的堆功率响应,了解系统的稳定特性、调节品质和系统各环节参数对系统的影响,为功率调节系统性能改进提供了参考.系统仿真分析表明:k=0.6时调节系统不仅能很好地克服反应性扰动,又具有良好的随动特性.     

基于VFF-RLS的力传感器的动态特性研究

在科学实验与工业生产中,力传感器动态特性会直接影响传感器的精度,因此研究力传感器动态特性具有重要意义。针对应用于手术机器人的应变式力传感器动态特性难以满足精度要求的问题,文中研究了基于最小二乘参数辨识方法在力传感器振动结构中的应用。由于递推最小二乘（RLS）对于二阶振动系统模型辨识难以同时保证快速性和抗干扰性,文中提出了一种基于可变遗忘因子的递推最小二乘参数辨识方法。首先,通过建立随机振动系统模型,对系统的输入/输出特性进行仿真与分析,确定了遗忘因子函数中的参数,仿真结果表明,文中提出的方法在保持更快收敛速度的同时,使参数辨识误差和收敛预测误差相比于RLS有明显的降低,相比于最小二乘有良好的时变性;然后,在阶跃测试标定法基础上对微创外科手术机器人力传感器的动态参数进行辨识,获得该传感器系统的结构动态特性,即固有频率和阻尼比。实验结果表明,文中提出的方法有较好的收敛性和稳定性,有效地提高了辨识精度。     

液压微分器动态特性仿真研究

以汽轮机调节保护系统中五五型液压微分器为研究对象，运用动态仿真方法，对液压微分器的运动机理进行了深入研究，得出了各组成部分的动态响应特性及主要结构参数对微分器性能的影响特性和规律，并提出了一些对微分器的设计开发和维护具有较重要理论指导意义的结论。     

Investigation on Dynamic Character of Thermohydraulic TestSystem

介绍了用阶跃响应法研究热工水力学实验系统的动态特性。给出了热工水力学实验系统不同工况下的动态特性参数。在诸如系统辨识、核反馈实验等含有动态过程的模拟实验中，这些参数是必须考虑的。该实验是在ＨＲＴＬ热工水力学实验系统上进行的，系统的动态响应是用阶跃信号响应描述的。实验结果为其他动态过程实验提供了基础数据。     

放大自发辐射解调的光纤光栅振动传感系统时域建模研究

将放大自发辐射(ASE)光源的线性区间作为边缘滤波器的解调技术予以推广,将其由温度、应变的静态解调扩展应用至光纤光栅振动传感器的动态解调.首先建立了基于ASE光源解调的光纤光栅振动传感测量系统,提出位移负阶跃响应测试法并利用其得到了该系统的时域信号,并且由非线性直接拟合法获得该系统的动态参数,所得动态参数与有限元仿真结果相近.研究结果表明:ASE光源进行动态解调方案简单可行,位移负阶跃响应测试法获得动态时域信号不需要专门的激励设备,易于实现,与传统求取动态参数的方法相比,非线性拟合法求取动态参数更为简便.     

伺服阀测试用动态缸的特性研究

动态缸是流量伺服阀动态性能测试中的主要传感器.由于目前没有对其动态特性进行标定和校准的专门设备和方法,因此依据动态缸的结构参数对其动态性能进行理论分析即成为一种有效的方法.本文采用理论分析及性能仿真的方法对动态缸的性能进行研究,以验证动态缸作为动态传感器的有效性.     

基于量纲分析的冲击波测量加速度寄生效应

为了得到冲击波压力测量中的高加速度寄生输出规律,使用量纲分析理论建立了测压结构加速度响应与冲击波参数及结构尺寸的关系模型。通过Ls-dyna仿真并进一步线性拟合得到模型中的未知参数;最后在冲击波实际测量环境中对模型进行了验证试验。结果表明,加速度效应峰值与压力峰值与结构尺寸有关,结构半径与厚度越大,加速度峰值越小,冲击波压力越大,加速度峰值越大;加速度寄生效应周期只与结构尺寸有关;该模型可用于估算冲击波测点传感器加速度寄生输出峰值及周期,可用于评估测压结构的加速度寄生效应。     

石油产品检测中Pt100温度传感器动态补偿研究

以石油产品检测中闭口闪点检测为例,分析了装配式Pt100传感器和GB1水银温度计的数学模型,首次引入三阶模型描述装配式Pt100传感器的动态特性.通过阶跃响应实验,辅以Matlab软件计算仿真,得到二者传递函数,提出了基于传递函数将前者的动态特性逼近于后者的补偿算法,并将该算法应用于实际检测中,与传统的选取单一曲线进行补偿的方法相比,得到了更好的逼近效果.该算法可以推广应用到对传感器动态特性有明确要求的测温系统中.     

基于量纲分析的冲击波测量加速度寄生效应研究

为了得到冲击波压力测量中的高加速度寄生输出规律,使用量纲分析理论建立了测压结构加速度响应与冲击波参数及结构尺寸的关系模型,通过Ls-dyna仿真并进一步线性拟合得到模型中的未知参数;最后在冲击波实际测量环境中对模型进行了验证试验。结果表明,加速度效应峰值与压力峰值与结构尺寸有关,结构半径与厚度越大,加速度峰值越小,冲击波压力越大,加速度峰值越大;加速度寄生效应周期只与结构尺寸有关;该模型可用于估算冲击波测点传感器加速度寄生输出峰值及周期,可用于评估测压结构的加速度寄生效应。     

三种运行参数对PEMFC动态响应的数值分析

为了探究在电流阶跃变化中工作温度、相对湿度和背压等运行参数对质子交换膜燃料电池（PEMFC）性能的影响,运用相对湿度和工作温度之间的耦合变化推导出了动态计算（DT）模型。该模型通过工作温度和相对湿度来阐述膜电极参数和PEMFC性能之间的特性关系,并分析在电流阶跃变化中这两种运行参数对质子交换膜（PEM）内水传递特性、输出电压和功率密度随时间变化的瞬态响应的差异。采用理论计算结合试验的方式,首先通过自定义函数（UDF）将DT模型导入到Fluent软件中进行计算并应用有限体积法进行求解;其次开展PEMFC动态负载性能测试,测量工作温度为50℃、60℃、70℃,背压为0、10 kPa,相对湿度为50%、75%、100%,同时改变电流负载（阶跃幅度为5 A）来实现PEMFC对电流阶跃动态响应的测试;最后通过极化曲线和I-P曲线对DT模型和试验数据进行比较分析。结果表明：实验数据与DT模型的仿真结果之间有很好的相关性;不对称加湿是影响功率密度的一个主导参数;阳极相对湿度决定了功率密度在发生阶跃电流后稳定运行的能力;PEM水含量与功率密度下冲幅度和响应时间有关。因此,工作温度为60℃、背压为10 kPa、阳极相对湿度为75%、阴极相对湿度为100%时,PEMFC的动态性能最佳。     

面向格式转换的数字视频处理方法及其硬件实现

提出了针对环境控制系统特点的脉宽-模糊复合控制方案;使用Matlab软件的Fuzzy工具箱和Simulink工具箱,建立了脉宽调节、PID控制、模糊控制和复合控制等4种控制模型,其中模糊控制模型以混合后的温度与基准温度之间的偏差及其变化率为输入,通过模糊推理得到控制信号;输入温度阶跃信号对该4个控制模型的阶跃响应特性进行了计算和分析;选取一组动态参数作为输入对复合控制模型的动态响应进行仿真计算,结果表明,复合控制系统有效解决了现有脉宽调节系统的温度波动问题。     

PEMFC内薄膜温度传感器动态特性的数值模拟

通过数值模拟和系统辨识建模,研究了质子交换膜燃料电池（PEMFC）薄膜温度传感器的动态特性,并根据传感器在PEMFC中的位置,建立了传感器的一维瞬态传热模型。采用COMSOL软件的仿真和系统辨识方法,得到了系统动态数学模型、动态性能指标和动态误差。对于绝缘层厚度为1、2、3、5、10 μm的薄膜温度传感器,确定了其工作频带、延迟时间、上升时间及动态误差峰值等指标参数,并且通过实验手段制作和校准了一个薄膜温度传感器。结果表明,随着绝缘层厚度的增加,传感器的动态性能降低。提出通过模型仿真来判断PEMFC内温度传感器能否满足动态测温要求,这将有助于PEMFC内部瞬态温度的实验研究,也可为传感器的参数选择和结构设计提供参考。     

基于GA-BP神经网络的落锤液压动标装置准静态校准模型

在对测量冲击波用压电式压力传感器进行准静态校准时,通常采用落锤液压动标装置。为快速准确地调节落锤装置的工作参数,以产生所需的校准压力,该文利用一种基于遗传算法(GA)的反向传播(BP)神经网络建立了落锤液压动标装置的工作参数与所产生的压力峰值和压力脉宽之间的数学模型。测试结果表明,基于GA-BP神经网络算法求取的落锤装置准静态校准模型具有较高的拟合精度,其压力峰值误差不超过2%,压力脉宽误差小于1%,证明该研究结果具有工程应用价值。     

二次SISO线性系统的无超调阶跃响应补偿器设计

高性能伺服系统要求在阶跃响应过程中无调超现象 ,阶跃响应超调与系统零 /极点结构有关 ,通过使用适当的补偿器能有效消除超调现象 .作者对非严格正二次SISO线性系统阶跃响应特性进行了研究 ,并阐述了实现无超调现象的充要条件 ,对无超调阶跃响应补偿器设计进行了探讨 ,给出了补偿器参数设计取值 .仿真结果表明 ,该补偿器简单有效 ,可广泛应用于机器人控制等领域     

磁悬浮立式铣床主轴稳态特性

分析磁悬浮立式铣床主轴控制系统中PID参数对系统阶跃响应的影响,优选出两组PID参数,并对磁悬浮立式铣床主轴在不平衡激扰力作用下的动态特性进行仿真研究.结果表明,PID控制器的比例参数影响系统阶跃响应的超调量,积分参数有利于减小系统稳态误差,但积分作用不易过大,微分环节影响系统的响应时间;磁悬浮立式铣床主轴质量不平衡引起的激扰力会降低主轴旋转精度,在不平衡激扰力作用下,磁悬浮立式铣床主轴端面中心将产生与其转速同频率的周期性振荡,随着磁悬浮主轴转速升高,主轴端面中心振荡加剧.     

基于改进微分进化和分散辨识算法的炼钢模型研究

在炼钢过程模型辨识中,被控对象的动态特性往往表现出非线性、慢时变、大迟延和不确定性等特点,使得难以对其建立比较精确的模型。为实现精确建模,提出了一种基于微分进化和分散辨识算法的辨识方法。该方法通过改进的微分进化算法,对系统进行参数优化,接着采用分散辨识在设定点输入阶跃信号,待系统进入稳态后再采样,使得到的稳态输出值能够更快、更精确地逼近实际系统的输出,达到精确建模的目的。仿真结果表明,通过微分进化算法可进一步确定炼钢过程的最佳参数,在采用分散辨识方法对炼钢复杂对象进行辨识后,可以建立更好的数学模型。