一种获得磁跟踪系统参数的简单方法

提出了一种获得磁跟踪系统参数的简单方法，给出了利用磁传感器和三轴正交线圈作为磁场检测器件时的算法公式。该方法通过测量磁场中与发射线圈轴垂直的平面上三个点得磁场信号获得对应该发射线圈的各系统参数。试验结果表明利用该方法获得的参数相对利用传统方法获得的参数提高了系统定位精度。     

介入式微型医疗装置连续定位系统的建模

介入式微型医疗装置能深入人体,实现无创诊疗。为了确定其在人体内的三维运动轨迹,提出了在体外采用两个线圈分时励磁产生交变磁场,并在介入式医疗装置内封装三个正交感应线圈的定位新方案,通过获得感应线圈电动势的大小,反求空间方位,实现非接触式连续定位。基于定位系统,将励磁线圈的空间磁场等效为多匝圆电流磁场叠加,并应用级数截断的方法避免了圆电流磁场解析式中繁琐的椭圆积分,建立了简化的实用的定位模型。仿真实验表明：所建立的新模型与现有的磁偶极子模型相比,提高了定位精度,具有实用意义。本研究为定位系统的成功实现提供了关键技术。     

基于空间电压矢量PWM控制的磁轴承开关功放

针对传统开关功放驱动多自由度磁轴承体积大、功耗大的缺点,设计了一种新型磁轴承功放.该功放采用了三桥臂主电路拓扑结构以及空间矢量PWM控制策略,利用六个功率开关管的八种开关状态相对应的基本电压空间矢量来逼近磁轴承线圈的电压,根据线圈空间电压矢量切换来对其电流进行控制.这种功放能够提供双极性的电流驱动,同时驱动磁轴承两个自由度的绕组,该功放驱动的磁轴承线圈电压具有三态,具有三电平功放低纹波电流的优点.仿真和实验结果表明,该功放可以独立的对两路输出电流进行控制,并且能够控制其很好地跟踪给定信号.与传统类型的磁轴承开关功放相比,减小了体积和开关损耗,提高了可靠性,特别适合于空间环境应用.     

无线内窥镜中圆柱永磁体建模与仿真

圆柱永磁体的数学模型的确定是无线内窥镜在体内空间定位的关键。通常的方法是将圆柱永磁体近似为磁偶极子来进行空间磁场的建模，但其前提条件是场点半径要远大于圆柱永磁体的半径，故在近区该模型并不适用。针对这个问题，运用一种基于等效磁荷法的模型分析该区域空间磁场，该模型适用于圆柱永磁体外任何空间，且方程简单。最后，在MATLAB6、5环境下对该模型进行仿真，并运用ANSYS软件对圆柱永磁体磁场进行验证，仿真结果表明其可行性和优越性。摘要：圆柱永磁体的数学模型的确定是无线内窥镜在体内空间定位的关键。通常的方法是将匾l柱永磁体近似为磁偶极子来进行空间磁场的建模，但其前提条件是场点半径要远大于圆柱永磁体的半径，故在近区该模型并不适用。针对这个问题，运用一种基于等效麓荷法的模型分析该区域空间磁场，该模型适用于圆柱永磁体外任何空间，且方程简单。最后，在MATLAB6、5环境下对该模型进行仿真，并运用ANSYS软件对圆柱永磁体磁场进行验证，仿真结果表明其可行性和优越性。     

机器人用的新型多功能传感器

本文描述一种新型五线圈涡流探测器。它具有多种传感功能,适用于自动加工和感知。探测器由两对较小的检测线圈和一个驱动线圈所组成。通过不同状态的组合来实现多种传感功能。本文还给出探测金属表面浅台阶的位置和角度的实验结果。     

SDI的技术课题和尖端技术(Ⅲ)——第三章 电磁炮技术发展现状

1.电磁炮技术的发展趋势 电磁炮技术分为两类:导轨炮技术和同轴加速器技术。 导轨炮由一对导轨以及置于其间的电枢组成,导轨上的电流流过电枢时,导轨周围产生的磁场和电枢电流的磁场相互作用,电枢受力加速,这就是导轨炮的基本原理。 同轴加速器由一对线圈,即激励线圈和可动线圈组成。当激励线圈中流过大电流时,激励线圈产生磁行波,可动线圈中由于     

考虑内外驱动的企业环境技术创新实证研究

利用416个有关企业环境技术创新情况的样本数据,采用结构方程的PLS路径分析方法,从整合内外驱动的角度,探讨了企业选择环境技术创新的行为机理.研究表明,作为内部驱动的企业追求竞争优势的渴求,直接驱动了这一行为:而被视作外部驱动的利益相关者压力、组织合法性则需要在管理诠释的中介作用下,间接驱动这一行为.另外,与单独的内部或外部驱动进行比较,实证检验的结果表明,整合内外驱动的模型,更优地解释了企业对环境技术创新行为的选择.因此,企业通过提高各种内在竞争的激励举措,将极大提高其对环境技术创新行为的主动选择:对于政府而言,通过大力建设环境组织在内的非营利组织,增加外部利益相关者与企业的沟通,将使外部压力在驱动企业开展环境技术创新行为中发挥更大的作用.     

高速近距动态感应装置磁场分布的分析与仿真

以高射炮引信电磁感应装定系统为平台,对装备于炮口的高频近场电磁感应发射装置进行了结构分析,创建了该装置的数学模型,依据电磁场理论推导出了现有教科书中未见有的有限长疏绕螺旋载流线圈内部空间磁场分布计算公式,并借助于计算软件对其进行了数值仿真,从中定量得知疏绕螺旋载流线圈所产生的磁场能量主要集中在半径小于线圈口径百分之五十以内的轴向有限区域内,这对电磁感应接收装置的结构设计及优化具有工程指导意义。所采用的研究方法、获得的理论公式及结论普遍适用于其他高频近场磁感应装置的分析和设计。     

面向虚拟介入手术的单线圈接收端电磁定位新模型

面向虚拟介入手术导丝导管三维定位需求，针对狭窄脑血管等对更小体积传感器的要求，提出了单线圈接收端的电磁定位新模型。基于电磁学理论和几何学原理，设计了三正交线圈组阵列的电磁场发射端，以及比现有感应器尺寸更小的单线圈接收端。基于毕奥-萨伐尔定律实现了接收端到线圈组几何中心的距离计算，并基于球交点公式实现了接收端的空间坐标求解。设计了两轮精度提升算法进一步减小误差，选择优化的发射端线圈组拓扑并拟合修正距离计算值。通过在COMSOL Multiphysics多物理仿真平台的实验和脑血管介入的应用实例，验证了新模型0.05 cm的定位精度和29 Hz的定位频率，为小型高精度电磁定位传感器制造提供了理论基础。     

顶部电磁振打器数学模型研究

影响电除尘器的除尘效率和能耗的关键问题之一是清灰振打控制系统的效率,有效的清灰振打控制不但能降低粉尘"二次飞扬",而且能够有效的降低电除尘控制器的能耗.从电磁学理论和力学理论首次研究了顶部振打器的数学模型,分析了振打锤运动的三个阶段.研究表明,振打锤在第一运动阶段的非均匀磁场中,电能做正功,在电磁力的作用下,使振打锤从静止开始产生正向加速度运动;振打锤在第二阶段均匀磁场运动中,电能没有做功,能量主要在定子线圈内热能形式消耗;第三阶段非均匀磁场中,振打锤受到反向的电磁力作用,加速度和运动方向相反,电能做负功.由于振打锤提升的高度直接影响清灰振打力的强弱,所以电能对振打锤的有效作用只有在第一运动阶段.最后,通过Matlab仿真,对定子线圈电流大小和脉冲电流的频率进行了仿真研究,提出了节能振打的最佳脉冲电流频率,对电除尘器的节能研究具有重要的意义.     

基于磁梯度张量的旋转永磁体定位技术

为解决现有无线导航定位系统在一些特殊场合定位精度不高甚至出现无法使用等问题,根据磁场信号穿透力强、可全天候工作的优势,提出了一种基于磁梯度张量(magnetic gradient tensor, MGT)的旋转永磁体三维定位技术。首先,利用旋转单永磁体作为磁信标产生固定频率的正弦磁场信号,在接收端依据信号特征采用总体最小二乘法提取信号。然后,利用Matlab软件对接收到的信号进行数据处理,解算出MGT及磁场强度的大小,通过建立数学模型求得位置信息。最后,在3种旋转频率下对所提出的方法进行实验验证,在45 m内的平均定位误差为0.24 m。分析表明，该方法能够有效降低环境磁场的干扰,具有隐蔽性、实时性等优点,在地下钻进系统、水下航行器运行等领域具有较好的发展前景。     

基于磁梯度张量的旋转永磁体定位技术

为解决现有无线导航定位系统在一些特殊场合定位精度不高甚至出现无法使用等问题,根据磁场信号穿透力强、可全天候工作的优势,提出了一种基于磁梯度张量(magnetic gradient tensor, MGT)的旋转永磁体三维定位技术。首先,利用旋转单永磁体作为磁信标产生固定频率的正弦磁场信号,在接收端依据信号特征采用总体最小二乘法提取信号。然后,利用Matlab软件对接收到的信号进行数据处理,解算出MGT及磁场强度的大小,通过建立数学模型求得位置信息。最后,在3种旋转频率下对所提出的方法进行实验验证,在45 m内的平均定位误差为0.24 m。分析表明，该方法能够有效降低环境磁场的干扰,具有隐蔽性、实时性等优点,在地下钻进系统、水下航行器运行等领域具有较好的发展前景。     

Construction of Multilayer Porous Scaffold Based on Magnetically Guided Assembly of Microfiber

This paper proposes a novel method of magnetically guided assembly to construct multilayer porous scaffold for three-dimensional cell culture by apply magnetic microfibers. Microfibers are composed of biocompatible and biodegradable alginate solution with homogeneous magnetic nanoparticles, which are continuously spun from a microfluidic device by precise pressure control of the syringe pump. Magnetic nanoparticles enable the control of magnetic field on microfibers. Meanwhile, magnetized device combining with a round permanent magnet are utilized to guide the distribution of spouted microfibers. The device is composed by pure iron wire arrays and wax, which stimulates powerful magnetic flux density and magnetic field gradients for the capture and assembly of microfibers.Thus, magnetic microfibers are spun on desired places of the magnetized device by motion control of the micromanipulation robot, and precise locations are adjusted by magnetic force couple with the assist of glass micropipette. Afterwards, microfibers are spatially organized by periodic magnetic force and crossed layer-by-layer to form micro-pore structure with both length and width of 650 μm. Finally,the authors construct a multilayer microfiber-based scaffold with high porosity to provide a satisfactory environment for long-term cell culture. The experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

载体姿态变化对水下磁场定位精度的影响及监测方法

基于地磁异常反演的水下载体定位方法是为解决水下地磁图不易构建而提出的。将水下地磁异常视为偶极子磁性目标,其磁场大小及梯度由捷联于载体的十单轴磁力计测得,再根据磁场大小及梯度确定载体相对于目标的位置。对目标磁场大小及梯度与载体姿态间的关系,及姿态变化对定位精度的影响进行了理论分析与数值仿真,表明姿态变化对磁场大小的测量几乎没有影响,而对磁场梯度影响大,但载体相对于目标的距离却不随姿态改变而变化。根据目标磁矩与载体姿态角的关系,提出了利用磁矩解算载体姿态变化的新方法,对其进行了理论分析与数值仿真,结果表明,该方法原则上具有较高的解算精度,为监测载体姿态变化提供了一种新途径。     

星体剩磁矩对姿控系统影响的仿真研究

低轨道长寿命三轴稳定卫星采用动量轮提供其姿态控制力矩，利用磁力矩器对动量轮进行饱和卸载，本文通过建立整星动力学、运动学、动量轮控制系统和近地空间磁场模型。进行仿真运行，研究整星剩磁矩与近地空间磁场相互作用及其对动量轮姿态控制系统的影响。     

两轴型混合磁悬浮轴承变结构控制与仿真研究

介绍了两轴型混合磁悬浮轴承的系统结构,基于分散控制建立了磁轴承的控制系统模型。对磁轴承进行了变结构控制研究,根据二次型最优控制设计了切换函数,根据指数趋近律设计了变结构控制输入,实现了磁轴承的快速稳定和鲁棒性控制。通过与最优控制的对比仿真研究,表明了变结构控制具有良好的动静态特性。     

高温超导磁体指数损耗研究

研究了高温超导磁体的指数损耗的特征。数值仿真了在20K温度下由20个高温超导双饼线圈组成的超导磁体的指数损耗。分析了每个双饼及每匝线圈的指数损耗。研究了磁体的指数损耗随电流变化的趋势。通过在磁体两端增加铁轭改变磁体上的磁场,研究发现增加铁轭可以有效的减少磁体上产生的指数损耗。     

基于地磁场的高精度自主导航方法

地磁场矢量可描述成卫星的位置函数,利用三轴磁强计观测地磁场矢量或模,可实现近地卫星在任何运行状态下的自主导航,但是由于地球磁场模型存在不确定性和长期变化性,三轴磁强计存在安装误差和未知比例因子等误差因素,所以目前单一使用三轴磁强计进行自主导航精度有限。提出一种利用地磁场信息在轨修正地磁场模型高斯系数和标定三轴磁强计模型误差的新方法,通过将三轴磁强计与地磁场模型参考值的矢量和模分别作差,推导两种差值与地磁场模型高斯系数和三轴磁强计模型误差参数的数学关系,设计先进滤波算法得到高斯系数及误差参数的最优估计,实时修正地磁场模型和三轴磁强计模型。以某低轨卫星利用地磁场进行自主导航为例,利用数值仿真验证在轨修正后地磁场模型和标定后三轴磁强计模型,并对3种自主导航方法进行仿真结果的分析和比较,论证所设计方法既提高系统导航精度、收敛性和稳定性,又有利于工程实际应用。     

基于BP神经网络的整株秸秆还田机功耗优化

为解决利用回归分析法优化水稻整株秸秆还田机功耗时存在的拟合误差精度差和准确性低等缺陷,提出一种高精度和高准确性的基于BP神经网络的优化方法.本文以1ZT-210型水稻整株秸秆还田机为研究对象,选取机具前进速度,刀辊转速,刀具安装角为试验因素,还田机功耗为影响指标,以二次正交旋转组合试验数据为训练样本,获得功耗与影响因素的BP神经网络模型;并季利用提出的方法对其进行优化,获得功耗影响因素的最佳参数组合为:机具前进速度1.39 km/h,刀辊转速210 rpm,刀具安装角55°,该参数组合下还田机的最小功耗为9.21 kW.试验条件下还田机最小功耗优于回归分析法所得最小功耗10.56 kW,以BP神经网络优化结果进行验证试验,试验测得功耗值9.42 kW,与BP神经网络优化结果绝对误差为0.21 kW,相对误差为2.28%.试验结果表明:该优化方法实用性强,拟合精度高,优化结果准确稳定,为解决农业工程领域中类似优化问题提供了一种新方法.