管路脉动噪声前馈主动控制算法优化

噪声主动控制技术通过传感器采集噪声源信号作为输入,自适应算法输出信号驱动作动器抵消原有噪声,控制效果很大程度上取决于控制算法的性能。目前对于液体管路脉动主动控制的相关研究较少,需设计一种适用液体管路脉动噪声主动控制的算法。对传统宽带前馈FxLMS算法原理进行分析,针对管路脉动噪声低频线谱特征,设计线谱频率追踪算法进行峰值频率提取控制;对于作动器对参考信号造成的耦合干扰,设计声反馈补偿算法消除。设计试验将传统算法和优化后算法的脉动衰减效果进行对比,结果表明优化算法对不同频率的脉动线谱都具有衰减效果,相比宽带前馈算法提升约2 dB的脉动衰减量。

低信噪比下针对平板结构冲击的快速定位算法

为实现低信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)条件下平板结构受到冲击后的快速准确定位,首先结合集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)和希尔伯特变换,从冲击信号中提取弯曲波模态分量。利用Hilbert包络线第一峰值作为弯曲波到达时间,将不同传感器到达时间差作为特征构建数据库。利用平板结构中传感器信号能量分布准则判断初始的定位区域。最后计算划分网格的特征残差,实现冲击位置的快速定位。经过平板敲击试验验证,在SNR为5 dB和0的情况下,该算法与基于广义互相关(generalized cross correlation,GCC)和信号阈值的定位算法的定位误差分别为0.08 m,0.17 m,0.18 m和0.13 m,0.26 m,0.28 m,说明该算法具有更好的抗噪性能和更高的定位精度。

水下航行器表面空腔流动及控制研究综述

近年来,水下航行器表面空腔结构流激振荡产生的低频线谱噪声问题日益突出,严重威胁其隐身性能。针对水下航行器流激噪声等实际工程问题,对不可压缩空腔流动噪声的产生机理和特性进行分析,综述其流动特点和控制技术发展趋势。首先,对空腔自持振荡的基本机理和特性进行概述,总结梳理空腔自持振荡反馈机理及其三维不稳定特性的研究进展;然后,介绍自持振荡激励下流激空腔共振的产生机制和基本特性,包括矩形/圆柱形空腔声模态共振和Helmholtz共振等;其次,对比分析主动、被动控制方法的研究进展情况;最后,展望不可压缩空腔流动的未来研究方向,建议开展空腔自持振荡反馈机理与三维不稳定性研究、空腔流激共振机理和声辐射特性研究以及不可压缩空腔流激噪声控制方法研究。

自由运动方向下改进蚁群算法的AUV路径规划

针对水下航行器(AUV)因在水下的运动姿态调整能力有限,而导致路径规划与实际运行状况存在差距的问题,提出了一种自由运动方向的蚁群算法来进行路径规划,同时为提高算法收敛速度,提出基于信息素初始布置的改进蚁群算法。该算法设置了AUV在水下合理的转向角,并在此限制下自由选择运动方向;同时,采用有利前进方向判断和可视图法对人工势场法进行改进,规划出初始路径为改进蚁群算法进行信息素初始布置。仿真结果表明:改进的蚁群算法能有效缩短路径长度,并且能够适应复杂的动态环境。

基于虚拟样本的双层圆柱壳体结构噪声源识别研究

虚拟样本是解决小样本条件下模式识别问题的有效手段。在总结前人研究成果的基础上给出了虚拟样本的定义,利用VC维理论分析了虚拟样本的作用。针对双层圆柱壳体结构噪声源识别这一实际问题,提出了两种分别基于频响函数和傅里叶变换的虚拟样本生成算法。试验结果表明两种算法均能有效提高噪声源识别正确率。

基于遗传算法的小型物资托盘装载布局研究

为保证物资流通的高效快速,必须实现小型物资的集装化运输。研究小型物资托盘装载的核心是研究三维箱体布局问题。为简化计算,可将三维装箱问题转化为二维装箱问题,通过建立相应的数学模型,提出求解模型的遗传算法,根据应用实例对算法的有效性进行验证。

求解不等圆布局问题的一类遗传算法

在已有求解不等圆布局问题算法的基础上 ,根据问题特点提出了一类遗传算法 ,通过将拟物方法与标准遗传算法结合使用 ,较好地解决了对布局优化函数进行全局最优求解的问题 最后通过实例计算验证了本算法的有效性 .

小样本条件下潜艇机械噪声源的识别

辨识主要机械噪声源对于潜艇的噪声控制具有重要意义,但由于实际条件下测试的困难和昂贵的试验成本,通常难以获得足够多的训练样本,因此其本质上是一个小样本条件下的模式识别问题。为改善分类系统在小样本条件下的泛化性能,通过引入集成学习的BAGGING方法,分别与现有分类算法如分类与回归树(Classification and regression tree,CART)和物差反传训练(Back-propagation,BP)相结合,提出了B-CART和B-BP算法。进一步,考虑到实际测量中往往同时利用布置在艇体不同部位上的多个通道(加速度传感器、水听器等)来采集数据,以期获得更多关于噪声源的相关信息,基于此先验信息提出了B-CART-M和B-BP-M算法。在此基础上,首先分别对每个通道的数据进行,BAGGING集成,并生成该通道的结论,然后对每个通道的结论进行二次投票,从而得到最终分类结果,得到了算法B-CART-M’和B-BP-M’。舱段模型试验结果表明,以上6种算法均能不同程度提高小样本条件下分类系统的性能,其中B-CART-M’和B-BP-M’效果最为明显;对同一算法而言,外壳数据的分类效果最好,远场数据的分类效果最差,内壳和近场数据的分类效果相差不多。给出了算法实际应用时的若干建议。

水下航行器声学故障检测中距离有效性的评价

引入J-偏差作为有向偏差的改进,并提出了一种新的距离有效性评价指标-归一化关键点高度(NKH)。利用仿真数据和舱段试验数据,以线谱频率改变等4种类型的常见声学故障为研究对象,针对欧氏距离等5种距离定义,系统地开展声学故障检测有效性的评价研究。结果表明,J-偏差的检测效果要优于常用的欧式距离和Haus-dorff距离。

一类非线性系统极限环的研究

讨论了一类非线性系统极限环的存在唯一性,分析了系统的分支,解决了系统的极限环的个数和分布问题.应用所得结论,推广并改进了前人的结果.

基于VxD的发动机瞬时转速测量装置

基于VxD的发动机瞬时转速测量系统由磁电式传感器、信号调理电路、高速数据采集卡、PC及数据处理模块构成。调理电路将磁电式传感器产生的齿轮旋转逐齿信号调为矩形脉冲。VxD控制采集卡采集矩形脉冲,并将数据成组向PC传送。经程序运算得到每个脉冲周期的采样点数,瞬时脉冲频率和周期。

基于VxD的发动机瞬时转速测量装置

基于VxD的发动机瞬时转速测量系统由磁电式传感器、信号调理电路、高速数据采集卡、PC及数据输出处理模块构成。调理电路将磁电式传感器产生的齿轮旋转逐齿脉冲信号调为矩形脉冲。VxD控制采集卡采集矩形脉冲,并将数据成组向PC传送。经程序运算得到每脉冲周期内的采样点数,瞬时脉冲频率和周期。

一类无穷次多项式系统极限环研究

利用平面自治系统的极限环理论和分支理论研究了一类无穷次多项式系统,并讨论了该系统极限环的存在性和唯一性.应用所得结论,推广并改进了前人的结果.

响应传导函数在船舶机械噪声预报中的应用及实验验证

据线性时不变系统自身具备的响应传导特性,将力-响应传递函数模型转化为响应-响应传导函数模型用于船舶机械噪声预报。理论推导传导函数法用于响应预报的约束条件,分析其用于船舶机械噪声实时预报的可行性。给出传导函数的求解方法 -工况联合法,并对其应用条件进行分析论证。双层圆柱壳体模型试验结果表明,传导函数法用于近、远场机械噪声预报时均具有较高精确度。

双泵源电液舵机线谱噪声控制

采取变频调速控制策略的电液舵机可大幅降低操舵噪声,但系统线谱噪声明显且随工况变化而迁移,衰减难度大。基于此,结合泵源双冗余的电液舵机原理,仅改变原系统控制策略,提出基于辅助泵源合流的压力脉动控制措施。理论分析指出,两泵源转速一致,初始相位角为半个周期可衰减奇数次谐波。设计了主从同步控制策略,配置相应硬件,并应用于实际系统,实测相同操舵工况下可降低基脚结构振动总级3～5 d B,一阶线谱最大可衰减23 d B。

电液舵机的自抗扰控制研究

采用直驱式伺服控制的新型电液舵机系统具有非线性程度高、系统响应慢、易受外界负载扰动等特点,传统的PID控制器无法抵抗外界干扰,对大工况变化系统控制效果差。为克服传统PID控制器的缺点,安排了过渡过程,调节系统的响应过程以降低启停过程的动态冲击;设计了扩张状态观测器,估计补偿系统受到的水动力负载扰动;进一步通过非线性控制规律组合,增加了系统的响应速度。基于设计的自抗扰控制器,采用了MATLAB和AMESim联合仿真研究。与传统的PID控制器对比:运用自抗扰控制的电液舵机,启停过程更加平滑;控制特性不变的情况下系统抗干扰能力得到进一步增强。

无阀电液伺服操舵装置的单神经元自适应PID控制研究

针对无阀电液伺服操舵装置参数慢时变的非线性控制问题,提出了一种基于单神经元的自适应PID控制方案。该算法以即刻误差评估函数为控制目标,采用最小梯度下降法,推导出单神经元连接权值的自适应调整算法,并使用Matlab/Simulink进行了对比仿真,仿真结果表明:单神经元自适应PID控制算法在提高操舵装置的动态特性以及适应参数变化方面优于常规PID控制算法,对提高操舵装置控制品质具有指导意义。

基于反潜潜艇声呐探测的潜艇被发现概率算法研究

针对以往作战模型的局限性,分析了潜艇被探测距离的影响因素,给出了一种较先进的潜艇被发现概率算法,其中考虑了以往模型没有考虑到的多种影响因素.并将潜艇宽带噪声和窄带噪声分开考虑,分别研究2种不同噪声下被发现概率算法.本方法具有一定的实用性.通过该算法,可以实现较为合理的潜艇被发现概率计算.

可拓决策理论确定弹药物流优先方向的应用研究

建立弹药物流可拓决策模型,利用AHP确定影响弹药物流各因素的权重,在此基础上,研究了弹药物流的优先方向。然后结合某具体的弹药物流问题,进行实际探讨。

基于倒谱分析的低信噪比瞬态声信号检测方法

低信噪比条件下,瞬态信号能量被噪声信号能量淹没,造成传统信号检测器性能下降甚至失效。为了解决该问题,首先根据信号能量在倒谱域的衰减特点,提出了一种低信噪比条件下的瞬态声信号检测新方法;然后,分别对接收信号进行倒谱计算,将倒谱序列用EMD分解为IMF,第一阶分量中幅值最大的脉冲尖峰即对应瞬态信号到达时刻;最后,选用美国海军水下战中心给出的典型瞬态信号模型进行理论推导,并通过数值仿真及系泊实验进行了效果验证。实验结果表明,与传统瞬态信号检测方法相比,倒谱域检测方法在低信噪比条件下能取得良好的检测效果。