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.     

高超声速再入滑翔飞行器的模糊变结构控制

针对高超声速再入滑翔飞行器的再入姿态控制,设计了模糊变结构姿态控制器.根据控制系统的任务,建立了面向控制的模型.将模糊控制与滑模变结构控制的思想相融合,研究了模糊滑模变结构控制器的设计方法.通过在稳定的误差相平面内构造稳定的滑模面,模糊控制器根据误差状态与滑模面的相对位置输出控制信号,使得系统的轨迹能趋近稳定的滑模面,从而使得误差沿着滑模面收敛到原点.将模糊滑模变结构控制方法应用于高超声速滑翔洲际飞行器,给出了再入滑翔姿态控制器的设计方案,分别对攻角、侧滑角和倾侧角设计了独立的模糊变结构控制器,提出了分段线性控制分配方法.在Matlab中进行了整个控制系统的仿真测试,验证了该方法的可行性.     

金属微裂纹的谐振式涡流检测

本文用涡流谐振检测法对金属表面微裂纹的扩展进行测量.裂纹开裂面积对涡流有阻碍和切断作用,造成涡流检测线圈阻抗的相应变化,引起谐振电路品质因数升高、信号检测斜率增大.因此微小的表面裂纹和缺陷即可获得较大的信号电压输出.实际裂纹检测表明,这种方法灵敏度高、探测范围大,容易实现自动检测.     

微机械谐振陀螺的有限元分析

依据微机械谐振陀螺的结构和工作原理,利用ANSYS有限元仿真软件对微机械谐振陀螺的设计进行了计算和仿真.首先计算了陀螺的驱动模态固有频率和检测模态的固有频率,分析了在检测方向的输出位移、哥氏力与输入驱动信号频率之间的关系,在这基础上,得出当驱动模态的固有频率与检测模态的固有频率比较接近时,输出哥氏力灵敏度较大.同时还分析了内框架梁与外框架梁对陀螺驱动模态与检测模态固有频率的影响,并以此为基础,提出了调节陀螺驱动模态固有频率与检测模态固有频率的方法.     

谐振式光学陀螺的两种相位调制波形比较研究

调相谱技术在谐振式光学陀螺信号检测过程非常重要,其中调相波形的选择在抑制光电噪声、实现高精度锁频尤为关键。理论分析了正弦波与三角波信号的调制及光电检测机理。设计并搭建光学平台,对双路谐振式光学陀螺分别采用这两种信号进行调制,得到了两路信号的锁频精度及输出精度。最后分析对比了采用正弦波与三角波信号调制的实验结果:采用正弦波调制的效果优于三角波一倍以上,可以有效解决三角波调制过程存在的瞬态响应噪声;为谐振式光学陀螺进一步调相集成提供理论及实验支撑。     

谐振式光学陀螺的两种相位调制波形比较

调相谱技术在谐振式光学陀螺信号检测过程非常重要,其中调相波形的选择在抑制光电噪声、实现高精度锁频尤为关键。理论分析了正弦波与三角波信号的调制及光电检测机理。设计并搭建光学平台,对双路谐振式光学陀螺分别采用这两种信号进行调制,得到了两路信号的锁频精度及输出精度。最后分析对比了采用正弦波与三角波信号调制的实验结果:采用正弦波调制的效果优于三角波一倍以上,可以有效解决三角波调制过程存在的瞬态响应噪声;为谐振式光学陀螺进一步调相集成提供理论及实验支撑。     

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.     

光纤陀螺捷联惯组姿态算法改进研究

采用陀螺角增量信号来进行设计的传统的捷联姿态算法,应用于输出为角速率的干涉型光纤陀螺构成的捷联姿态系统时,不仅在精度上存在局限,而且还由于通过角速率提取角增量而带来更大误差。为此,提出了一种仅以角速率为输入信号,双回路迭代新算法,并在典型圆锥运动条件下以算法漂移误差最小为优化准则,推导了新算法相应的圆锥补偿系数方程和算法误差表达式。仿真结果表明,所设计的改进新算法相比于同角速率抽样值的常规角速率输入的圆锥补偿算法精度显著提高。新算法的提出为光纤陀螺捷联惯组圆锥误差补偿提供了一种新的思路。     

电子节气门的非奇异快速终端滑模控制

为了提高汽车电子节气门开度控制的响应速度和精确度,研究与设计了一种非奇异快速终端滑模控制策略.建立了电子节气门控制系统的非线性数学模型;利用节气门阀片实际开度与期望开度的误差及误差的导数设计非奇异快速终端滑模面和终端吸引子,使用扩张状态观测器估计开度的一阶导数,设计了不存在奇异控制量且收敛快速的节气门非奇异快速终端滑模控制器,证明了这种控制器的李雅普若夫稳定性;对4种参考输入信号使用非奇异快速终端滑模控制和普通滑模控制在MATLAB/simulink中进行了仿真.仿真结果表明,相比于普通滑模控制方法,非奇异快速终端滑模控制方法具有更短的调节时间和更小的跟踪误差,在4种参考输入信号的作用下,普通滑模控制器需要1s甚至1.2s的时间才可基本实现跟踪,且跟踪误差较大,而非奇异快速终端滑模控制器可确保电子节气门开度在0.1s实现对参考信号的跟踪,且跟踪误差的绝对值小于0.2°,同时冲击扰动信号作用下的仿真结果表明非奇异快速终端滑模控制器具有较好的鲁棒性.     

滑模控制对激光通信ATP系统跟踪性能的改善

为提高激光通信捕获、跟踪、对准(ATP)系统粗精复合控制的跟踪精度,提出了指数趋近律的离散滑模控制方法.建立了ATP系统跟踪控制模型,设计了滑模控制器组成的精跟踪控制系统,对动态滞后跟踪性能进行仿真研究.结果表明,相对于频域设计法,滑模控制可增加系统的控制带宽,在较宽的范围内对粗跟踪系统产生的随机误差有较强的抑制能力.     

惯导陀螺零漂对末制导炮弹弹道性能的影响

该文依据惯导飞行阶段控制指令的生成原理,通过建立零漂对惯导陀螺外框轴偏转角度的数学模型,利用末制导炮弹全弹道刚体运动模型,根据仿真计算结果,分析了惯导陀螺零漂对末制导炮弹弹道性能的影响特点。得出了惯导陀螺定向轴纵向零漂对射程、侧向零漂对弹道侧偏有重要影响的结论,对新型末制导炮弹研制过程中的惯导陀螺零漂控制以及末制导炮弹射表的编拟有重要的理论指导价值。     

基于滑模控制与工程设计法的随动系统

红外焦平面成像导引头的双框架陀螺稳定平台在不考虑内外框相互耦合的情况下,每个轴系可以独立视为直流电机控制的随动系统.借鉴实际系统,介绍随动系统的工程设计方法.针对系统设计过程中遇到的非线性和环境实验中抗振动冲击等问题,利用滑模控制在参数变化和干扰作用下具有较高控制精度的特性,在速度闭环中采用积分型滑模控制.滑模控制最大的缺点是由于实际系统存在惯性等因素造成抖振,因此通过工程设计方法缩短电流环的时延并利用该法选取积分型滑模状态参数,提高滑模控制的精度.结合电流环在一定条件下可以等效为惯性环节,导出滑模控制状态方程,并对扰动进行补偿以提高系统控制的准确性.通过仿真证明滑模控制结合工程设计方法的有效性.     

单框架控制力矩陀螺伺服系统的模糊自适应变结构控制

研究单框架控制力矩陀螺系统的外框架结构.系统的永磁同步伺服电机采用正弦波驱动;电流环采用电压空间矢量脉宽调制方法驱动逆变器;位置环采用模糊自适应滑模变结构控制,通过引入切换控制增益的模糊自适应调节方法来提高系统的鲁棒性和抗扰能力.在Matlab下对系统进行仿真,结果表明,采用模糊自适应变结构控制方法设计的伺服系统有较高的动态和稳态精度;抗扰性能得到加强;消除了滑模变结构控制器的抖振现象.     

基于滑模反演的欠驱动水面无人艇航向控制

欠驱动无人艇作为一种水上重要的工作平台,其应用范围非常广泛。针对一种欠驱动水面无人艇的运动控制进行研究,首先分别建立其运动学和考虑了风浪干扰的动力学模型,得出了非线性状态空间模型;然后采用基于指数滑模面的滑模和反演相结合的控制算法设计其航向控制器;最后通过仿真和实物实验验证了设计的动力学方程和控制算法的有效性。     

互联电力系统的模糊滑模负荷频率控制

提出一种用于多区域互联电力系统的负荷频率模糊滑模控制方法。该方法选用带积分的滑模超面方程 ,使系统从一开始就进入滑模状态 ,当系统进入滑模状态后 ,转化为基于新区域控制偏差的比例积分控制 ,对切换控制采用自适应模糊调节方式自动确定其幅值 ,在考虑发电机变化率约束和具有控制死区条件下 ,所提出的控制方法能够使系统获得较好的性能。仿真结果显示该方法是简单的、有效的 ,并且能够保证整个系统是渐进稳定的     

基于滑模变结构的三相并网逆变器重复比例控制策略

针对三相并网逆变器在暂态能量反馈中的快速性与抗扰动性的要求,提出了一种重复比例控制与滑模变结构控制的自适应加权控制策略。首先对滤波器构建数学模型并进行求解,通过对滤波器的状态方程进行求解,采用重复比例控制提高逆变器的稳定性,再利用高频控制器对滑模开关函数进行替代,在保证鲁棒性的同时减小控制的抖振,再通过加权控制器根据电流误差值实时调节两种控制的权重比以实现两种控制的稳定过渡与切换达成高质量并网,最后利用Simulink软件对三种控制在相同条件下分别进行仿真。通过对比验证,发现利用加权控制策略优化了等效控制的跟踪特性,不仅能加快了系统的响应速度,抑制了并网电流谐波,且还有效地提高了系统的鲁棒性,控制精度更高。     

花生壳的热重-质谱分析及其反应动力学

采用热重-质谱联用(TG-MS)研究了氮气气氛中花生壳在不同升温速率(5,10和20℃/min)下的热解行为,分析得到了花生壳热裂解过程产生的小分子气相产物(CO2,CH4,H2,CO)随温度和升温速率变化的释放规律.结果表明:花生壳热裂解过程分为四个阶段,升温速率越大,花生壳热解的失重温度区间越宽,最大热解速率峰越陡峭.应用Flynn-Wall-Ozawa法得出花生壳热裂解过程不同转化率(0.2~0.8)下的活化能在57.3~88.6 k J/mol范围内.结合Achar微分法和Coats-Redfern积分法确定了该反应过程的机理函数表达式,将30种常用机理函数一一代入得出花生壳热裂解机理的最概然函数为球形对称的三维扩散Jander方程,反应级数为2级.     

汽车防抱死制动系统的滑模变结构控制器设计

针对汽车防抱死系统中存在的高度非线性问题, 以汽车当前的滑移率和当前路况下的最优滑移率之间的偏差作为控制变量, 设计了滑模变结构控制器。在对汽车的驱动轮进行建模的基础上, 设计了滑模变结构控制器, 并对滑模控制器中存在的抖动问题进行了处理, 有效减小了因滑模变结构控制算法中抖动问题所带来的影响。同时将该滑模变结构控制器应用于实车仿真软件veDYNA中进行了硬件环仿真实验。仿真结果表明, 该控制器可有效防止汽车轮胎抱死。