主被动磁悬浮转子的不平衡振动自适应控制

针对主被动磁悬浮控制力矩陀螺转子高速旋转时产生的不平衡振动,提出了基于滑模观测器和陷波器的主被动磁悬浮转子不平衡振动自适应控制方法。该方法采用滑模观测器使同频振动的控制不受磁轴承的刚度参数摄动和磁力耦合的影响,将滑模观测器与陷波器结合,无需区分电流刚度力和位移刚度力,无需设计算法补偿功率放大器的影响,可自适应消除不平衡振动。对该方法进行了仿真和实验验证。仿真结果显示该方法可使同频轴承力大幅减小;实验结果显示,虽然主被动磁悬浮转子的被动轴承不可控,同频振动仍由0.053g减小为0.012g,减小了77%。得到的结果表明,该方法不仅适用于主被动磁悬浮转子,也适用于全主动磁悬浮转子。

液-固挤压复合材料有限元模拟中的关键技术问题处理

液态浸渗挤压是一种金属基复合材料成形新工艺。通过对模拟过程中关键技术问题的处理 ,首次利用刚塑性有限元法对其应力应变场进行了模拟 ,给出了液 -固挤压过程的等效应变、应变率和应力的等值线图及网格变化图。实验结果与模拟结果的比较表明 ,本文对关键技术问题的处理是正确的 ,从而为该工艺的生产应用奠定了理论基础。

基于相移陷波器的磁轴承不平衡振动全频自适应控制

为全转速范围内消除磁悬浮转子不平衡质量产生的不平衡振动力,提出基于相移陷波器的不平衡振动全频自适应控制方法。直接以构造的轴承力作为相移带通滤波器输入,将滤波器输出反馈至控制系统构成相移陷波器,达到消除振动力目的。该过程无需考虑功放低通特性对同频成分影响;通过对系统灵敏度函数理论分析,在不同转速下自适应调节相移角,实现全转速范围内系统稳定。结果表明,该方法能在全频范围内有效地消除同频轴承力。

一种基于投影的小波矩及其在图像识别中的应用

该文提出了一种基于图像投影的小波不变量算法。首先将图像投影到一维空间,然后引入一种平移和比例不变自适应一维小波变换,利用该变换获得图像的平移和比例不变特征。由于图像的旋转导致特征矩阵发生行之间的循环平移,该文利用奇异值分解进行研究,得到的奇异值向量具有图像的3个不变性。实验分析表明,本文方法具有较好的图像识别效果。

基于通用选择性分数重复控制的磁悬浮转子谐波电流抑制

在磁悬浮转子系统中,转子的质量不平衡和传感器误差不可避免地会产生谐波电流,由此产生谐波振动。重复控制是一种消除控制系统周期性扰动的方法,传统的重复控制器等效地补偿所有谐波频率分量。然而,在磁悬浮转子系统中,谐波电流中低次谐波成分通常表现为主导谐波。针对这些问题,提出了一种基于通用的选择性分数阶重复控制的磁悬浮转子系统的谐波电流抑制方法,建立了kn+i阶离散周期序列的内模。通过引入具有独立控制增益的并联重复控制结构,并根据具体谐波幅值大小调整每个支路控制器增益,加快了系统的瞬态响应速度;采用分数延迟滤波器实现了抑制低次主导谐波时的频率的自适应,给出了系统稳定性判据。在磁悬浮转子系统中验证了该方法的有效性。

基于α阶逆系统的两自由度主被动磁悬浮转子解耦控制

针对主被动磁悬浮控制力矩陀螺(CMG)磁轴承两径向平动自由度之间存在较强耦合的问题,提出采用α阶逆系统方法对主被动磁轴承系统进行解耦控制。首先,根据主被动磁轴承的结构特点,建立了主被动磁悬浮转子径向通道平动力模型以及动力学模型;利用上述模型分析了两径向自由度之间的耦合特性,并对系统进行可逆性分析,得到了原磁轴承系统的α阶逆系统模型。然后,将原系统与α阶逆系统组合得到二阶积分线性系统,利用最优控制器实现闭环控制。最后,对本文方法进行了仿真及实验。结果表明,当x向有40μm位移阶跃和18μm幅值的正弦干扰时,利用本文方法可将y向位移跳动控制在PID控制方法的13.6%和17.9%,实现了主被动磁悬浮转子两径向平动通道之间的解耦控制。

非线性状态方程约束下的一类动态多尺度系统建模和估计算法

该文提出了非线性状态方程约束下的一类动态多尺度系统的模型及估计方法,该系统的状态方程是非线性的,多个传感器在状态空间的一个闭子空间序列中对系统状态进行观测。该文用状态空间投影方程将多个尺度联系起来,建立了一种新的集中式系统模型,该模型满足UnscentedKalmanFilter(UKF)条件。给出了基于Haar小波的模型的具体形式和估计算法,MonteCarlo仿真结果验证了该文算法的有效性。

一类动态多尺度系统融合估计算法的分析

为了进一步认识基于状态空间投影的一类动态多尺度系统的融合估计算法本质,本文对该算法进行了分析．首先,将该融合估计算法和在最细尺度上直接进行卡尔曼滤波的算法性能进行了比较,并用仿真进行了验证．结果表明,在最细尺度上,融合估计效果比直接进行卡尔曼滤波的效果好．其次,从计算过程和计算量方面,与一般的时间配准方法进行了对比分析．结果表明,该融合估计算法用比较严谨的数学模型代替了时间配准,可以在每个尺度上获得基于全部观测信息的最优估计,但计算量比时间配准方法大．本文的研究为基于状态空间投影的一类动态多尺度系统的融合估计算法的实际应用奠定了基础．

基于M带小波的动态多尺度系统融合估计

研究一类动态多尺度系统的融合估计方法,这类系统具有已知的动态系统模型约束,由具有不同采样率的多个传感器独立观测,传感器的采样率以M(M>2)倍递减.用M带小波变换来拟合状态在各尺度空间的投影关系,建立了满足标准卡尔曼滤波条件的系统模型.进行卡尔曼滤波后,可以获得系统状态最优估计值.仿真结果验证了该动态多尺度系统融合估计算法的有效性.

敏感器正常和故障模式下微小卫星的姿态确定方法

围绕某日-地空间环境组网探测系统中微小卫星定姿系统的设计需求,基于MEMS陀螺、小型CMOS太阳敏感器、微磁强计,研究了该微小卫星各敏感器正常工作模式以及敏感器故障模式下的系统建模和姿态确定方法。各敏感器正常工作模式下,用陀螺、太阳敏感器和磁强计进行组合定姿;陀螺故障时,用太阳敏感器和磁强计进行组合定姿;太阳敏感器故障时,用陀螺和磁强计进行组合定姿;陀螺/太阳敏感器同时故障时,用磁强计进行定姿。仿真结果表明,本文定姿方法的姿态确定精度满足该系统中微小卫星在轨运行时的定姿精度要求,为该微小卫星的半物理仿真系统的研究及其在轨运行时的姿态确定提供了依据。

采用DGCMG的敏捷卫星姿态/角动量联合控制

研究了采用双框架控制力矩陀螺(Double Gimbaled Control Momentum Gyroscope,DGCMG)的敏捷卫星姿态/角动量联合控制问题,针对DGCMG的饱和奇异问题,提出了基于Lyapunov的姿态/角动量联合控制方法。首先,建立了采用两个平行构型DGCMG的卫星姿态动力学模型,然后根据陀螺的力矩方程,通过可视化分析得出该构型只有内部隐奇异和饱和奇异两类奇异。隐奇异可以通过操纵律进行避免,而饱和奇异只能通过卸载方式来解决。为了避免采用推力器或磁力矩器等卸载方式带来的问题,设计了连续管理角动量的姿态/角动量联合控制器。此外,为了缩短系统的稳定时间,采用Sigmoid函数对控制器的参数选取进行了改进。该控制器完成敏捷卫星快速机动快速稳定任务的同时,还能连续调节角动量,达到姿态控制和角动量管理的折中。数值仿真结果验证了控制器的有效性。

一类动态多尺度系统的模型和估计算法

多传感器信息融合是信息学科的重要研究方向,本文的目的就是对分布在多个尺度上的传感器信息进行融合。本文针对一类动态多尺度系统,在国内外相关研究的基础上,提出一种新的动态多尺度系统建模方法。该模型满足标准卡尔曼滤波条件,给出了基于Haar小波的实现方法,基于此可以获得各个尺度上目标状态线性最小方差意义下的最优估计值。仿真结果令人满意,最细尺度上用本文方法进行估计优于直接进行卡尔曼滤波的效果。

基于复合前馈补偿的混合磁悬浮CMG转子主动振动控制

为实现混合磁悬浮控制力矩陀螺转子高速旋转时产生与转速同频振动的主动控制,分析被动磁轴承径向平动自由度耦合磁力随转子径向扭转角的变化规律,提出基于复合前馈补偿的混合磁悬浮转子主动振动控制方法;在同频位移刚度力超前前馈补偿中考虑被动磁轴承径向耦合磁力影响,并在两径向通道之间补偿同频耦合电流刚度力。仿真结果表明,该方法可使同频轴承力减小至未补偿前的9.3%,从而验证该方法的有效性。

一种新的动态多尺度系统最优估计算法

给出了一类动态多尺度系统基于Haar小波的序贯式最优估计算法,该算法具有较低的计算复杂度和较高的实时性,为多传感器信息融合提供了一种新的方法。仿真结果验证了这种方法的有效性。

基于Haar小波的一类动态多尺度系统最优估计算法

提出一种基于状态空间投影方程的动态多尺度系统建模方法 ,给出了基于 Haar小波的模型的具体形式。该模型满足标准卡尔曼滤波条件 ,执行卡尔曼滤波 ,可获得各个尺度上目标状态线性最小方差意义下的最优融合估计值 ,仿真结果令人满意 ,并为动态多尺度系统建立了一种新的估计理论框架。

基于单个双框架变速控制力矩陀螺的卫星姿态反步控制

研究了利用单个双框架变速控制力矩陀螺(DGVSCMG)实现卫星三轴姿态控制问题;文章建立了基于单个DGVSCMG的卫星姿态动力学模型,在此基础上采用反步法设计控制律,分为姿态环的设计和角速度环的设计,并通过Lyapunov稳定性定理验证了控制算法的稳定性;最后对该控制律进行的数值仿真结果表明,21s后卫星姿态控制精度优于10-2°,姿态稳定度达到10-3°/s量级,验证了文章方法的有效性。

液-固挤压复合材料管材成形过程中温度场的有限元分析

建立了液-固挤压复合材料管材成形过程的非稳态温度场的有限元数学模型,开发了相应的模拟软件．对复合材料管材成形过程的温度场进行了模拟研究,得到了成形全过程的温度场分布图,依据该图可以预测管材成形质量,结合实验分析了影响管材成形质量的内在原因,模拟结果与实验结果吻合较好,为深入了解金属的流动规律和合理选择工艺参数奠定了理论基础。

液-固挤压Al_2O_(3sf)/LY12复合材料管材成形过程的数值模拟

针对液-固挤压复合材料管材的成形过程,采用热刚塑性准耦合有限元法进行了数值模拟,以揭示其塑性变形行为。通过自行开发的有限元模拟系统软件,利用网格重新划分技术,得到了复合材料液-固挤压变形过程中的应力场、应变场及变形力,并对有关问题进行了分析。与试验结果相比较,验证了该系统的可靠性,为保证制件成形质量和合理选择工艺参数提供了理论依据。

一种基于高阶统计量的不变量图像识别算法

提出了一种基于高阶统计量的图像识别算法。利用投影将图像数据变换到一维空间,降低了计算的复杂度。通过计算投影数据的高阶统计量,构造出具有比例和平移不变性的图像特征。为得到旋转不变性,提出了一种基于循环相关的算法,从而得到该图像真正具有不变性的特征。还提出了一种改进的整体平均算法,使得该不变量计算速度大为提高。通过仿真对比,指出算法是有效的。

基于Radon变换的矩不变量及其应用

提出了一种基于 Radon变换的新的图像识别方法。首先构造了二维图像在 Radon变换空间的平移和比例矩不变量 ,基于该矩不变量引入整体平均技术获得了更好的抗噪效果 ,并根据变换空间数据的特性 ,提出了利用奇异值分解得到一般意义下的旋转不变量。利用不同的图像库进行识别研究 ,实验结果指出了两种方法的不同应用条件。