采用自适应PI控制的单框架控制力矩陀螺角动量飞轮系统的设计

设计了单框架控制力矩陀螺中的角动量飞轮分系统以提高卫星姿态控制精度。首先,从理论上分析了角动量飞轮的角速度波动对单框架控制力矩陀螺输出力矩的影响,得到当期望转速为5 000r/min且力矩波动<0.002Nm时,角速度波动应小于5r/min的结论。然后,采用无刷直流电机驱动角动量飞轮,利用FPGA实现控制驱动电路,并设计自适应PI控制律以跟踪期望角速度。实验结果显示:从静止状态跟踪5 000r/min期望转速,达到稳定状态耗时25s,超调量<15r/min,稳态精度为2r/min。通过对上位机实时采集转速数据进行分析,验证了动量飞轮分系统设计的合理性,表明其能够满足单框架控制力矩陀螺对角动量飞轮分系统的设计要求,降低了角速度波动对输出力矩的影响,进而能够提高卫星对地观测时的平台控制精度。

积分反馈自抗扰控制力矩陀螺框架伺服系统设计

设计了永磁同步电机直驱的控制力矩陀螺(CMG)框架伺服系统,并提出积分反馈自抗扰控制(ADRC)伺服跟踪算法用于实时跟踪CMG操纵律输出的框架角速度指令。首先,采用电机轴电流id=0的矢量控制策略建立了CMG框架伺服系统的数学模型;然后,分析摩擦力矩和齿槽力矩对CMG框架伺服系统性能的影响,并在Matlab中搭建速度环采用ADRC的框架伺服仿真系统;最后,对框架伺服系统的速度环分别采用模糊PI、ADRC、积分反馈ADRC算法进行实验。实验结果表明:采用积分反馈ADRC算法跟踪0.1～2.0rad/s时,稳态精度为0.005～0.012rad/s;跟踪0.0～0.1rad/s时,稳态精度为0.001～0.005rad/s,临界爬行速度为0.003rad/s;跟踪2sin(t)rad/s速度曲线时,幅值误差为0.55%,相位滞后0.09978rad。结果满足CMG框架伺服系统精度高、鲁棒性强的要求。

微型三轴气浮台姿态确定系统设计

为建立现代小卫星的姿态确定仿真系统,在微型三轴气浮转台上设计了基于敏感元件组合"MEMS陀螺+倾角传感器"的姿态确定系统。首先,系统采用具有32位浮点运算能力的TMS320F28335为中心处理器,通过CAN总线实时采集低精度输出的MEMS陀螺仪角速度信息和较高精度输出的倾角传感器角度信息,然后用扩展卡尔曼滤波器实时处理角速度、角度信息,得到三轴气浮转台的姿态信息;最后通过数学仿真和物理仿真来验证三轴气浮转台姿态确定系统设计的合理性。实验结果表明,该系统能够滤除MEMS陀螺仪输出的漂移,提高转台角速度测量精度,其均方差由0.01516降低至0.005632;角度输出精度基本保持不变,其均方差约为0.001。这表明系统设计合理,能够提供较高精度的姿态信息,满足小卫星姿态确定系统仿真平台的要求。

基于自抗扰控制永磁同步电机伺服系统研究

为抑制干扰力矩对永磁同步电机(PMSM)伺服系统性能的影响,提出采用自抗扰控制器(ADRC)以提高伺服系统的性能。首先,采用i d=0的矢量控制策略建立了永磁同步电机伺服系统模型;然后,分析干扰力矩对伺服系统性能的影响,并在Matlab中仿真分析速度环分别采用PI、ADRC控制器伺服系统的性能;最后,对PMSM伺服系统的速度采用ADRC控制算法进行实验验证。实验结果表明:采用ADRC算法能够有效抑制系统中干扰力矩的影响,提高PMSM伺服系统的稳态精度。

空间相机集成测试系统的时钟同步

为实现空间相机地面集成测试系统中各专用设备精确时钟同步的要求,提出了一种以GPS卫星同步时钟为时钟源,将时间报文和脉冲信号相结合的综合对时方法。采用FPGA和VHDL设计了时间报文接收、脉冲对时、内部守时时钟及PCI本地控制逻辑等模块。利用Windows2000/XP下的WDM框架开发了PCI总线驱动程序,实现时统卡与专用设备之间时间信息的实时传输。设计了微秒级延时的秒脉冲作备用秒输入,解决了系统工作时因GPS卫星同步时钟意外断电引起时间信息中断的技术问题。示波器测试结果表明,专用设备之间的同步时间精度≤10μs;时间准确度≤10μs。半年运行测试验证表明,精确时钟同步系统稳定、可靠,满足空间相机集成测试系统的实时对时需要。

视频小卫星凝视姿态跟踪的仿真与实验

对视频卫星实现对地凝视成像时的数学模型、姿态跟踪控制器设计和全物理仿真进行了研究。首先,根据卫星轨道运动与姿态运动相关理论,推导了对地凝视时视频小卫星相对轨道坐标系的期望四元数和期望姿态角速度的变化规律。设计了基于误差四元数和误差姿态角速度的PD控制器,并采用李雅普诺夫稳定性理论证明了所设计控制器的稳定性。然后,以在曝光时间内的面阵CCD成像偏差不超过0.3pixel为要求,给出了姿态角控制精度和姿态角速度控制精度的最小极限值。最后,在设计的基于小型三轴气浮台的小卫星姿态控制系统全物理仿真平台上对视频小卫星凝视摄像进行了仿真验证。实验结果表明,小型三轴气浮台的姿态角控制精度优于0.1°,姿态角速度控制精度优于0.01(°)/s,基本满足视频小卫星凝视时面阵CCD高质量成像的要求。

光电跟踪系统快速捕获时间最优滑模控制技术

针对光电跟踪系统目标的快速捕获过程,本文提出了时间最优滑模控制方法。该控制的滑模面函数为时间最优控制系统状态最优运动轨迹,保证系统状态变量沿着最优轨迹滑动;设计相应的指数趋紧率,使状态变量快速平稳趋近滑模面。以180°、90°、60°阶跃信号为捕获目标进行仿真与实验研究,实验结果为时间最优滑模控制调节时间比时间最优控制和滑模控制分别减小了约43.66%、59.67%,超调量为0,稳态波动量为0,稳态误差减小了约为44.94%和62.34%,与仿真结果相吻合。结果表明该方法调节时间短,超调小,稳态值平稳,稳态误差小,鲁棒性强等优点适合应用于光电跟踪系统目标快速捕获,具有重要的研究与应用价值。

光电跟踪伺服系统的自适应差分进化算法辨识

为了获得准确的光电跟踪伺服系统的模型,采用自适应差分进化算法对光电跟踪伺服系统进行辨识研究,该算法根据辨识误差平方和自动调整变异、交叉因子。在输入为正弦离散数字信号下辨识系统的离散模型。为了验证算法的有效性,在频域内与扫频法辨识的一、二阶模型和系统实际输出比较研究。实验结果表明:在相同正弦离散信号条件下,辨识输出与系统实际输出基本一致,与扫频法的RMSE相比减小了20.33%,二阶模型在高频段偏离系统实际输出稍大些,一阶系统输出与系统实际输出基本一致。研究结果表明,自适应差分进化算法计算量小,方法简便,辨识准确,在光电跟踪伺服控制领域具有一定的工程应用价值。

用流式细胞术检测γ射线诱发淋巴细胞γ-H2AX与照射剂量的关系

本研究使用流式细胞术检测了外周血淋巴细胞γ-H2AX表达水平,探讨了该方法用于辐射生物剂量估算的可能性。采集健康人外周血,进行体外60Coγ射线照射,利用γ-H2AX特异性抗体对淋巴细胞进行间接免疫荧光标记,采用流式细胞仪分析淋巴细胞中γ-H2AX的几何平均荧光强度值,并计算出相对荧光强度;比较了仪器类型和参数设定对上述两项指标的影响,以上述两项指标分别建立照射后30 min的剂量-效应曲线并进行对比。结果显示:参数设定和仪器类型均明显影响60Coγ射线照射后γ-H2AX几何平均荧光强度,而对相对荧光强度无显著影响。因此,用流式细胞仪分析γ-H2AX的相对荧光强度,较好地解决了实验的稳定性和重复性问题,有望成为一种估算辐射生物剂量的新方法。

外周血网织红细胞和T淋巴细胞亚群用于辐射损伤快速剂量估算的可行性研究

目的:通过观察受不同剂量照射小鼠的外周血网织红细胞的百分率变化以及辅助T淋巴细胞(helperT cells,Th)与抑制T淋巴细胞(suppressor T cells,Ts)的比值(r_(Th/Ts))和照射剂量的关系,探索其用于辐射损伤生物剂量估算的可行性。方法:C57BL/6小鼠,7～8周龄,^(60)Coγ射线全身照射0～7Gy,分别收集辐照前和辐射后不同时间点的静脉血,流式细胞术(FCM)检测外周血中网织红细胞百分率和r_(Th/Ts)情况,分析时间-效应关系并拟合剂量-效应曲线。结果:照射剂量在0～7 Gy范围内,小鼠的外周血网织红细胞百分率均随时间而降低,并于照射后3 d降到最低,且剂量越大恢复越晚;照射后72 h内小鼠的外周血r_(Th/Ts)均随剂量增加而递增。照射剂量在1～3 Gy范围内,在照射后24、48和72h,小鼠的外周血网织红细胞百分率均随剂量增加而递减;照射剂量在1～7Gy范围内,在照射后6、24和72 h,小鼠的外周血r_(Th/Ts)均随剂量增加而递增。网织红细胞百分率和_(Th/Ts)的剂量-效应关系均满足直线模型。结论:FCM检测网织红细胞百分率和r_(Th/Ts)可成为早期快速、高通量的辐射损伤生物剂量计。

MPLS技术及在电力通信网中的应用

MPL S技术是近年来提出的一种实现 IP over ATM的较好方案。就 MPL S的产生背景、基本原理、框架结构、关键技术等展开叙述。 MPLS的技术融合了 IP技术和 ATM技术的各自有点 ,可以保证如语音传送、视频服务、多媒体信息传输等新应用业务按各应用的特性正确予以传送。 MPL S网络中数据的传输靠标签引导。标签是固定长度的、无结构的值。采用 MPL S流量工程可以避免引起网络阻塞为用户提供更好的服务。该文最后针对电力系统关键业务对传送性能的要求 ,阐述了如何在电力通信网中利用 MPL S技术传送关键业务。

提前获取早熟凝集染色体环快速估算受照剂量的可行性研究

目的:缩短培养时间,拟合γ射线诱发离体人外周血淋巴细胞早熟凝集染色体环(premature condensation chromosomerings,PCC-R)的剂量-效应曲线,探讨快速估算生物剂量的可行性。方法:^(60)Coγ射线照射离体人外周血,剂量为0、1、3、6、10、15、20 Gy,照后分别培养44和48 h,收获前1 h加入冈田酸,分别计数PCC-R频率,拟合受照44与48 h的剂量-效应曲线并进行比较。结果:培养44 h较48 h获得的分析细胞数略少,PCC-R率略低于48 h结果(各个剂量点间的差异均无统计学意义)。外周血淋巴细胞PCC-R率随照射剂量的增加而增加,0～15 Gy剂量范围内二者之间满足直线方程Y=-0.015 2+0.062 5D(R^2=0.983 9)。结论:缩短培养时间至44 h,PCC-R仍然可以用于15 Gy以内的辐射事故的剂量估算。

高速转子的轴向振动分析及优化验证

控制力矩陀螺作为姿态控制系统的执行机构,其核心单元——高速转子在工作过程中产生的轴向振动会影响系统的控制精度,通过分析高速转子产生轴向振动的原因,提出了降低其轴向振动的措施和方法,通过试验验证了其有效性和合理性。

多用户检测对CDMA系统容量的影响

多用户检测 (MU D)是宽带 CDMA通信系统中抗干扰的关键技术 ,能够有效地消除多址干扰 ,提高 CDMA的系统容量。从理论上详细分析了 MU D对 CDMA系统容量的影响 ,并用 MATL

提高高中学生英语自主学习能力的研究

培养学生的自主学习能力是中学英语教学的重要任务之一，是学好英语的关键，也是学生终身学习的需要。本文在人本主义理论、建构主义理论、二语习得理论和心理学理论的指导下，探讨高中英语自主学习课堂教学模式．旨在培养高中学生的英语自主学习能力，为他们的终身学习打下基础。

商用卫星姿控反作用飞轮控制系统设计与实现

针对商用小卫星平台的高性能、高可靠、低成本的需求,开展了卫星姿控反作用飞轮控制系统设计。针对飞轮控制性能受轴承摩擦、模型不确定度以及霍尔传感器测速精度差等因素影响的问题,采用了线性扩张状态观测器(LESO)对飞轮转子速度、扰动力矩进行实时估计、实时补偿,使飞轮控制性能得到改善。开展了反作用飞轮控制系统高可靠性设计技术研究,提出了商用卫星飞轮产品高可靠、低成本设计方法。实验结果显示,采用LESO补偿算法后,速度稳态精度(3σ)约0.0286 r/min,输出力矩从1.67变为3 mN·m,RMS误差从1.3377降为0.0786 mN·m,且不受转速变化影响。所设计的反作用飞轮控制系统具有良好的控制性能和可靠性,对商用卫星姿控反作用飞轮的低成本设计具有积极意义。

采用滑模观测器的SGCMG框架伺服系统研究

针对框架伺服系统中应用的传统机械式角度测量传感器存在增加系统尺寸、重量和成本以及安装传感器会引起系统误差和降低系统可靠性等问题,基于TMS320F28335主控制器和A3PE3000从控制器设计硬件电路进行电信号采集和运算,并提出滑模观测器进行角度估算以替代机械式传感器,角度估算依据硬件电路测得电机绕组中有关精确的电信号,采用建立滑模观测器和基于锁相环算法实现转子位置和速度估算。在Simulink中搭建仿真模型,仿真结果表明,通过滑模观测器估计得到的位置值和速度值在系统运行0.2 s后能够稳定的跟踪上实际值。

微小卫星固存控制系统设计与实现

针对微小卫星对在轨数据采集、存储、下传等功能灵活性的迫切需求,掌握星上单机在不可监测弧段的状态数据信息,提出了一种基于FPGA的星载固态存储器控制系统。基于Verilog HDL语言通过自顶向下的RTL级设计,实现将全轨道遥测及GPS数据的实时存储,并能通过上注指令对NAND Flash中特定地址段数据进行下传,从而在地面进行多角度的分析及挖掘。经多发卫星型号在轨验证,已经实现批产,该固存控制系统能够连续存储48.8天延时遥测和45.2天GPS数据,在满足数据吞吐率的基础上,误码率低至8.16×10-9,通过增加仲裁、状态超时、坏块管理和三模等功能,使其具有超高的鲁棒性、稳定性、抗单粒子特性,该系统完全满足新一代微小卫星对固存灵巧搭载的应用要求。

白肋烟叶片着生部位与烟碱转化的关系研究

对4份白肋烟(Nicotiana tabacun L.cv.Burley)品系,按叶片着生部位依次取样,分析了烟碱含量,结果表明,烟碱含量因叶片在植株上的着生部位不同而差异较大,由下至上逐步升高,呈二次曲线分布。降烟碱含量因品系不同差异较大,高转化品系的降烟碱含量高于烟碱含量,随叶位的升高亦呈二次曲线升高;非转化品系的降烟碱含量则低于烟碱,随着叶片着生部位的升高降烟碱含量变化幅度较小,呈直线分布。烟碱转化率随着叶片着生部位的上升而逐步下降,呈二次曲线变化。下中部烟叶烟碱转化率较高,是导致烟碱含量低、香气平淡、品质低下的主要原因之一。烟叶生产中应在选用烟碱转化率低的品种同时,结合合理密植、改善光照条件等措施,控制烟碱转化率,提高烟叶香气品质和安全性。

星载反作用飞轮开关霍尔标定方法

针对开关霍尔测速的卫星姿控反作用飞轮在低速反馈延迟大,导致控制系统低速性能较差的问题,提出了一种开关霍尔标定算法。通过地面测量获得飞轮稳速旋转1个机械周期内各霍尔状态区间对应的时间序列,计算出1个机械周期内各状态区间对应的实际机械角度序列,利用在线标定算法确定该机械角度序列与飞轮旋转过程中实时获取的霍尔脉冲时间序列的最优匹配关系,运用该匹配关系计算飞轮转速。相较于传统周期法,此标定算法极大程度降低了反馈延迟,飞轮低速控制性能由转速低于50 r/min震荡,优化为速度控制精度(@50 r/min)为±0.5 r/min,最低可控转速为7 r/min,速度控制精度(@7 r/min)为±1 r/min。