惯导系统舵机控制回路自动化测试数据采集与处理的设计与实现（上）

本文主要针对飞行器惯性导航系统舵机控制回路动态过程自动化测试的数据采集与处理进行了研究。并根据实现中产生的问题提出相应的处理方法，着重分析了连续信号离散化、采样数据预处理、测试曲线拟合及时间域、频率域建立数学模型的理论和方法。并对利用奇异值分解原理实现曲线拟合、用采样序列快速ＦＦＴ变换、计算产生被测对象的频率特性等理论方法和工程设计进行了较为深入的探讨，并在此基础上给出了舵机自动化的工程设计方案和仿真结果。试验表明取得了较为满意的效果。

基于光伏直流微电网的混合电解制氢协调控制研究

鉴于光伏发电功率波动频繁且波动幅度大,电解制氢系统不能快速响应。本文提出一种基于光伏直流微电网的多方式电解制氢方案,对分布式光伏发电微网模式下电氢耦合系统控制策略进行研究。本文所提出的构想有利于减少动态弃光,改善运行的平稳性,完成电氢耦合的整体源网荷的实时功率平衡,提高电氢耦合系统整体能效水平和经济性。

惯导系统舵机控制回路自动化测试数据采集与处理的设计与实现（下）

惯导系统舵机控制回路自动化测试数据采集与处理的设计与实现（下）航天工业总公司北京自动化控制设备研究所刘崇琦４．２曲线拟合数据采集系统采集的数据为离散序列，曲线拟合是用离散的数据建立近似函数的一种方法，即建立数学模型的方法。本文对标定结果和阶跃相应特性...

电动负载模拟器的复合控制策略研究

为提高电动负载模拟器的加载性能,该文在分析电动负载模拟器的结构组成和工作原理的基础上,建立系统的数学模型。针对加载过程中存在的加载误差以及多余力矩问题,采用PID控制与舵机指令直接前馈控制的复合控制方法对舵机负载模拟系统进行校正,实现电动负载模拟器的快速、高精度控制。最后对校正后的系统进行仿真分析,验证该方法的可靠性,具有较高的工程实用价值。

压电复合材料机翼振动控制研究

引入一种新的动力学模型缩减方法,利用直接矩阵提取程序(direct matrix abstraction programming,简称DMAP)语言完成了动力学模型缩减和线性二次型最优控制(linear quadratic regulator,简称LQR)控制系统设计。通过开环响应与Nastran瞬态响应结果对比验证了缩减模型的合理性、正确性。选取合理的权矩阵Q和R进行数值仿真,仿真结果显示使用压电智能材料作为控制器能够很好的抑制机翼振动。

基于温度和PZT协同控制的激光器频率锁定技术研究

本文针对谐振式光纤陀螺应用需求,提出一种基于激光器温度和PZT协同控制的频率跟踪锁定控制方案,综合利用激光器温度调谐所具有的大范围、PZT电压调谐的高精度高动态技术优势,实现光纤激光器中心频率对谐振腔谐振频率的跟踪锁定。进行了透射式谐振信号的数学仿真,对温度和PZT协同控制方案进行了硬件设计和算法仿真,重点分析了频率跟踪锁定方案中控制参数对锁定稳定性的影响情况。完成了激光器频率锁定系统的研制,实现了激光器中心频率对谐振腔谐振频率的高精度、长时间跟踪锁定,常温条件下1h频率跟踪锁定精度为4.8×10^-9,变温条件下5.5 h频率跟踪锁定精度低至9.74×10^-8。上述研究工作为谐振式光纤陀螺长期性能提升奠定了重要的技术基础。

大惯量下电动伺服机构非线性特性与控制方法研究

针对高超声速飞行器非线性影响飞行姿态控制问题,分析了电动伺服机构中传动间隙、刚度、摩擦力矩等非线性因素的影响,并讨论了由间隙引起极限环的定义及产生条件。针对传动间隙引起的极限环振荡和较大惯量的翼面加剧振荡问题,建立了系统间隙极限环模型和非线性振动模型,并提出了间隙补偿器设计方法。重点研究了间隙、翼面转动惯量、刚度及干扰力对伺服控制系统的影响规律。通过在内环增加间隙补偿器的基础上,在外环引入速度、加速度负反馈设计方法,解决了大惯量舵面下控制系统抖动问题,仿真和试验结果证明了这一理论是正确的。

基于无位置传感器的永磁同步电机控制技术研究

永磁同步电机在应用中通常需要位置传感器,但是位置传感器的使用不仅增加了系统成本,而且增大了电机体积,限制了其应用场合,因此研究无位置传感器的电机控制技术具有重要意义。滑模观测器可以对永磁同步电机的转子位置和速度进行估算,但是传统的滑模观测器常采用含有符号函数的切换方式,在快速切换的同时容易产生抖振现象。为减小抖振并提高系统的稳定性,采用改进型滑模观测器对转子位置和速度进行估算,并将估算的速度和位置信息反馈给控制系统实现系统的闭环控制。最后通过半实物仿真平台对控制算法进行实时仿真,验证了方案的有效性和正确性。

激光陀螺闭环抖动控制技术研究

从激光陀螺抖动控制的基本原理入手,详细介绍了一种激光陀螺抖动闭环控制的新方法。该方法通过引入全球定位导航系统中信号跟踪解调的思想,使输出的抖动驱动控制信号的频率和相位与激光陀螺抖动反馈信号的频率和相位相等,从而来维持激光陀螺的闭环抖动。该种抖动控制方法既具有模拟正弦驱动信号噪声小、谐波小和能量损失小的优点,同时还具有方波驱动易于数字化实现和方便加入噪声的优点。最后通过仿真分析和试验,验证了提出的闭环抖动控制方法的可行性。

全角半球陀螺谐振子结构设计研究

围绕全角半球谐振陀螺的典型使用环境特征,对谐振子结构方案进行了深入研究。仿真分析了“等壁厚”“上薄下厚”“上厚下薄”3种结构方案的振动特性差异,发现在谐振子平均尺寸相同的情况下,“上厚下薄”方案的工作频率最高,相邻模态频率间隔最大,且受冲击影响最小。进一步,定量仿真分析了内球面半径、内圆角半径及内支撑柱直径等结构参数对“上厚下薄”谐振子振动特性以及抗冲击性能的具体影响,为陀螺的设计加工提供了有效参考。

结构参数对弹上电子设备双层减振系统减振性能的影响规律研究

针对弹上电子设备双层减振系统结构参数设计问题,研究了一二级减振系统的频率比、质量比、阻尼比对双层减振系统在随机振动激励下的绝对加速度响应峰值、全频段的加速度响应均方根值、高频段的加速度响应均方根值、相对位移响应均方根值、耦合频率等动力学参数的影响规律,得出一般性的结论,并探讨了双层减振技术的应用,可为弹上电子设备双层减振系统的减振性能设计提供理论支撑。

三余度飞行控制计算机余度管理算法研究

为了提高飞行控制系统的稳定性和可靠性,针对工程的实际需求和三余度飞行控制计算机的架构和特点,设计一种同步算法和余度管理策略,提出一种基于三余度技术的系统设计方案。采用开机同步和周期同步相结合的同步算法使飞行控制系统实现三机同步,采用大数表决法和门限比较法相结合的表决算法对飞行控制系统输出的离散量和数字量进行监控和表决。为进一步增强系统的抗干扰能力,进行系统重构设计,保证飞控系统的稳定性和可靠性。最后通过仿真和模拟测试对所设计的余度管理策略进行验证,结果表明该策略合理可行,不仅可以较好地完成余度管理任务,而且具有一定的抗干扰能力,能够提高飞行控制系统的稳定性和可靠性。

基于降维负载转矩观测器的调速系统控制技术研究

针对高精度电动燃油调速系统在负载突变工作时燃油增压与燃油流量调节的稳定性问题,研究了前馈补偿控制策略,提出了一种基于降维负载转矩观测器的抗负载扰动控制方法。该方法实时对电动调速系统的同步电机输出转速与负载转矩进行观测,并将观测到的负载转矩补偿到同步电机交轴电流,实现闭环调速控制,从而避免了负载扰动影响系统输出转速,减小电动燃油泵对燃油的压力与流量的影响。仿真和试验结果表明,在快速加载与卸载实验条件下所提出的方法的正确性与可行性。

平台式航空/海洋重力仪精密温度控制研究

以平台式航空/海洋重力仪为基础,为降低温度变化对其惯性器件尤其是重力敏感器的影响,保证重力测量的精度,设计了一种三级五路结构的高精度温度控制系统。以包含核心惯性器件的第三级温控为例,重点分析了温控对象的建模、非线性PI控制器的设计等问题,并进行了仿真分析和高低温环境下的试验验证,结果表明,在-10℃^+45℃温度范围内3个温控通道的温度变化量和温度稳定性均小于0.01℃,达到了重力仪的温度控制精度要求,为重力仪实现高精度重力测量提供了有利的温度条件。

基于模态匹配和正交抑制的微机电陀螺闭环控制技术研究

模态匹配和力反馈控制可以在不牺牲检测带宽的情况下,利用机械谐振放大特性有效提高微机电陀螺信噪比、改善陀螺性能。结合一款高Q值对称式四质量敏感结构的陀螺表头,在陀螺动力学平均模型基础上,通过对检测模态同相分量和正交分量的控制,实现陀螺的闭环检测控制。基于静电负刚度原理,通过改变陀螺敏感结构梳齿与质量块之间的电压,构建实时正交抑制系统和精确模态匹配环节,推导出陀螺的静电刚度矩阵,完成了对正交耦合信号的实时抑制和驱动、检测模态的精确模态匹配并且实现对两环节的解耦控制。实测结果显示,陀螺频差由24 Hz缩小到0.05 Hz以内,全温条件下,陀螺的正交耦合量由3(°)/s抑制到0.01(°)/s,陀螺全温零偏稳定性由初始的11.48(°)/h改善到1.95(°)/h,验证了实时正交抑制和模态匹配等技术对提升陀螺性能的具体效果。

噪声环境对弹上电子设备的作用机理研究

建立了弹上电子设备声振耦合理论抽象模型,采用数值实验方法研究了电子设备周围环境的噪声载荷如何从外部传递到内部并对其内部器件的作用机理。分析得出:环境声场的声波入射到电子设备壳体外表面时发生反射与透射,其中反射声压与入射声压合成后同时作用于壳体外表面;合成压力载荷通过两条途径对电子设备器件内部产生影响,一条是激发电子设备壳体结构振动,并通过壳体结构及其与内部结构的机械连接,带动内部结构振动;另外一条是激发电子设备腔内声空间响应,产生二次声压场,再由二次声压场激励壳体内部结构产生振动;透射声压主要集中在低频且量级较小,其作用远比前述两条途径微弱。

结构参数对弹上电子设备双层减振系统缓冲性能的影响规律研究

针对弹上电子设备双层减振系统结构参数设计问题,研究了一二级减振系统的频率比、质量比、阻尼比对双层减振系统在以冲击响应谱形式表示的冲击激励下的加速度响应、位移响应的影响规律,得出一般性的结论,可为弹上电子设备双层减振系统的缓冲性能设计提供理论支撑。

基于深度卷积神经网络的汽车图像分类算法与加速研究

在非法占用公交车道违规车辆等领域的边缘计算与识别中,针对基于深度卷积神经网络的图像物体分类算法模型算力需求大与边缘设备部署后有限资源的突出矛盾,如何设计边缘计算设备的加速单元以保证分类算法的精度与实时性具有重要意义。针对上述问题,提出一种基于深度卷积神经网络的公交分类算法,该方法在现场可编程逻辑门阵列上实现了公交车图像分类算法的加速。通过基于迁移学习方法对ResNet50预训练模型进行微调,采用嵌入式端的推理加速实现对模型的推理,并对FPGA加速方案进行推理部署实现。结果表明,该算法具有硬件配置灵活、信息处理加速快的优点,这为实现神经网络在嵌入式平台的高效、高速应用提供了有效解决方案。

轴对称推力矢量控制伺服机构空间运动解耦研究

针对由发动机摆动喷管矢量控制的两个伺服机构间的牵连效应导致的伺服机构运动耦合问题,提出了一种新型空间解耦计算方法。该方法利用欧拉角描述喷管姿态,通过空间齐次坐标变换矩阵原理对两路喷管伺服机构进行解耦计算,得到了两路伺服机构的伸长量解析解,确保了控制指令的精确,并通过ADAMS虚拟样机仿真验证了该计算方法的正确性。仿真实验结果表明,此计算方法与虚拟样机的仿真结果完全吻合,计算精度高,可以对喷管任意姿态进行运动精确控制。