天宫课堂

2013年6月20日上午10时,浩瀚太空中,我国女航天员王亚平在距离地面约300公里的天宫一号上为青少年进行了一次太空授课,这使她成为中国首位"太空教师"。这是全球第二次太空授课,第一次是2007年,美国女航天员芭芭拉·摩根(Barbara Morgan)在国际空间站上通过视频给地面上的学生们上了25分钟课,主要是展示航天员在太空怎样运动、如何喝水等情景。而此次王亚平的太空授课,着重通过实验演示了失重环境下的一些物理现象。地面课堂设在人大附中,来自北京16所学校的335名学生参加了太空授课,     

IUKF neural network modeling for FOG temperature drift

A novel neural network based on iterated unscented Kalman filter （IUKF） algorithm is established to model and com- pensate for the fiber optic gyro （FOG） bias drift caused by temperature. In the network, FOG temperature and its gradient are set as input and the FOG bias drift is set as the expected output. A 2-5-1 network trained with IUKF algorithm is established. The IUKF algorithm is developed on the basis of the unscented Kalman filter （UKF）. The weight and bias vectors of the hidden layer are set as the state of the UKF and its process and measurement equations are deduced according to the network architecture. To solve the unavoidable estimation deviation of the mean and covariance of the states in the UKF algorithm, iterative computation is introduced into the UKF after the measurement update. While the measure- ment noise R is extended into the state vectors before iteration in order to meet the statistic orthogonality of estimate and mea- surement noise. The IUKF algorithm can provide the optimized estimation for the neural network because of its state expansion and iteration. Temperature rise （-20-20℃） and drop （70-20℃） tests for FOG are carried out in an attemperator. The temperature drift model is built with neural network, and it is trained respectively with BP, UKF and IUKF algorithms. The results prove that the proposed model has higher precision compared with the back- propagation （BP） and UKF network models.     

圆杯型陀螺振子特性的仿真分析

对圆杯型陀螺(Cupped Wave Gyro)振子的特性进行研究,通过有限元分析,分析出振子的固有振动频率和相关振型,找到振子各结构参数对其固有频率影响的规律.通过总结分析,对多参数进行综合选取,提出一种借助于仿真手段进行振子结构参数优化的方法,并给出合理的结构设计参数.最后将该方法与实际应用相结合,加工圆杯型陀螺振子.实验结果证明该方法可行,为实际生产和加工奠定了基础,可推广至一般的固态振动陀螺的参数设计.     

基于模糊神经网络的MEMS陀螺温度漂移建模

微机电系统(MEMS)陀螺的温度漂移呈现复杂的非线性特性,常规的方法无法对其建模.本文提出了一种基于模糊神经网络(ANFIS)的陀螺温度漂移建模的方法,ANFIS具有良好的逼近非线性函数的能力,适合于非线性系统的建模.通过ANFIS对MEMS陀螺的温度漂移进行建模,经实测数据验证,该方法具有较好的效果.通过该模型的温度补偿算法,使MEMS陀螺的定位精度提高了20倍.     

FPC构型中部分陀螺失效后奇异性对比

从奇异性分析角度对单框架控制力矩陀螺(SGCMG)的五棱锥构型(FPC)及其失效情况进行了研究.分别对1只陀螺失效及2只陀螺失效可能产生的各种构型进行了分析,给出了相应的奇异点角动量图并对几种重构后的构型评价指标进行计算和对比,更加深入地理解FPC构型及其失效重构后的性能.该文研究结果可为失效模式下的操纵律设计提供参考.此外,当FPC构型中有陀螺作为备份时,该文研究结果也为备份的选择提供了依据.     

无源性控制在磁悬浮系统中的应用

针对磁悬浮系统非线性特点,提出无源性控制对策.从能量平衡角度,将一类仿射非线性系统转换为标准的哈密顿系统,给出了单自由度磁悬浮系统的模型.对系统外界干扰和参数不确定性问题,采用无源性理论设计控制器.文中直接采用哈密顿函数作为存贮函数,不仅保证了数学严密性,而且具有明确的物理意义.仿真结果表明,系统能够快速响应,而且控制方法简单,易于工程实现.     

基于环形腔的谐振光纤陀螺仪仿真及设计研究

基于塞格奈克效应,对谐振光纤陀螺仪的关键器件--谐振腔谐振特性做了深入研究.通过对影响谐振特性的多个参数进行模拟仿真,确定谐振光纤陀螺仪工艺、器件的最佳选择.同时,对谐振腔输出光强与输入光频率的关系进行了仿真.结果表明,输出光强与谐振频率偏差在靠近谐振点附近存在一个良好的线性工作区;在激光器线宽一定的情况下,谐振腔光纤存在一个最佳长度.通过改变光纤的长度或光纤环的尺寸,可以获得不同的动态范围,这种几何的灵活性是光纤陀螺很重要的优点之一.     

寻找真正的“战斗陀螺”

又到了午休时间,胖子陆神不知鬼不觉地来到瘦子吴身边,扯着他的袖管口,直往操场上拽。＂胖子陆,你吃错药啦,刚吃完午饭不能做剧烈运动!＂瘦子吴一把扯开胖子陆的手,很是气愤。＂没让你去运动呀!我带你去个隐蔽的地方,给你看样好东西!＂胖子陆在一旁忙着解释。     

新型低温哨音超流体陀螺模型

针对应用超流体发展高精度新型陀螺的可行性,研究利用交流约瑟夫森效应的低温超流体陀螺原理和典型方案. 首先对陀螺的交流约瑟夫森效应、转动信息与交流约瑟夫森频率关系以及检测等环节建模,并进行系统仿真. 验证了陀螺敏感恒定角速度（地球自转）的过程,进一步研究变输入角速度跟踪、敏感面积及薄膜面积等结构参数对精度的影响. 仿真结果表明,应用交流约瑟夫森效应的低温超流体陀螺原理发展新型高精度陀螺仪是可行的.     

石英音叉陀螺阻抗特性的实验研究

为改善石英音叉的质量,提高陀螺性能,采用了质量平衡调节叉指对称性的方法改善音叉阻抗特性,测试了阻抗特性对音叉驱动及机械耦合误差的影响.实验结果表明,通过对驱动叉指的对称性进行质量平衡调节,驱动叉指的品质因数明显提高,驱动电压明显下降,机械耦合误差也得到有效消除,音叉阻抗特性得到改善.