基于HS-Bat算法的电网负荷卸载协调分配系统设计

多电网负荷联合分配后,系统中将产生较多的剩余负荷。为了实现剩余负荷的优化分配,设计了基于和声搜索-蝙蝠(HSBat)算法的电网负荷卸载协调分配系统。硬件设计调整了电网负荷卸载异步数据的接收装置,将时钟点位与异步数据调整为同步状态,以提升电网负荷卸载分配精度。软件设计基于HS-Bat计算电网剩余负荷最大值,建立电网负荷分配模型。设定单电网联合分配与多电网联合分配的目标函数,划分整体与局部功率的约束条件,设计电网负荷卸载协调分配算法。以剩余负荷峰谷差和剩余艾伦方差为指标进行性能测试。测试结果表明:设计系统应用后,剩余负荷峰谷差和剩余艾伦方差低于1.4,电网负荷分配效果更好,提高了电网负荷协调分配后的系统稳定性。

MEMS惯性组件的误差特性分析与标定

针对惯性器件输出受工作环境及器件自身噪声影响,导致惯性组件输出信噪比低进而影响系统定位测姿精度等问题,提出MEMS惯性组件误差分析与标定方案。利用Allan方差对MEMS输出进行辨识,对输出信息曲线拟合并确立MEMS器件误差项的误差取值,建立MEMS几何误差模型并设计分立式标定方案。转台实验结果表明,24位置及速率标定方法可实现惯性组件常值误差系数的有效分离与求取,对比器件误差补偿前后的结果,验证了误差修正方案的可行性。

光镊系统随机漂移建模和误差补偿

针对光镊系统本身噪声对测量精度的影响,提出了一种光镊系统随机漂移误差的有效补偿方法。首先,介绍了时间序列分析法和卡尔曼滤波技术,基于时间序列分析法建立了光镊的随机漂移误差模型;然后,用基于时间序列模型的卡尔曼滤波方法来减小该漂移误差。采用提出的方法对光镊设备实测数据的误差进行了补偿,结果表明:数据的误差方差由补偿前的188.90nm2减小为8.41nm2。计算补偿前后的艾伦方差可知,系统在平均时间为1s时可使最小位移误差从0.7nm降低到0.1nm。得到的结果显示:提出的滤波方法有效地抑制了光镊系统的漂移误差,将其用于双光镊对准可提高捕获光和探测光的对准精度,进而提高光镊系统的性能指标。

一种微机械谐振传感器的频率读出及分析方法

为了对微机械谐振传感器的振动信号频率进行读出及短期稳定度分析,文中以静电驱动的某微机械振动双框架陀螺为例,介绍了频率调制解调的接口信号读取方法,并利用频率计和软件插件对振动频率进行了采样,最后利用Al-lan方差分析了频率的短期稳定性。利用介绍方法测得实验室制作的微机械振动陀螺驱动模态谐振频率为13.552 kHz,7 min内频率偏差在±10 ppm(1 ppm=10-6)以内,稳定度达到应用要求。

脉冲系统脉间稳定度测量

针对脉冲信号脉间稳定度测量方法不统一的问题,在分析ALLEN方差含义的基础上,提出了将ALLEN方差应用于脉冲系统脉间稳定度测量中.采用基于内插采样技术的方法进行高精度时间间隔测量,介绍了一种脉冲系统脉间稳定度测量实现方案,对实际脉冲信号源测量结果表明,提出的方法是切实可行的.

低成本MEMS陀螺实时滤波方法

为找到一种普遍适合低成本MEMS陀螺仪的随机误差实时处理方法,利用Allan方差分析法首先对MEMS陀螺仪进行分析,根据其误差特性进而设计了平均滤波算法以剔除粗大误差,然后使用最小二乘法,通过拟合前一段历史结果得到下一时刻输出的预测值,基于以上工作最终设计出Kalman滤波器对所输出进行滤波。由于将最小二乘法的推测作为预测过程,避免了系统状态模型难以准确建立的问题。该方法动态性能好,具有普适性。实验结果证明,该方法在静态和动态下均能有效工作,滤波后常值漂移被有效补偿,角度随机游走不再占误差的主要成分,均方差小于滤波前的十分之一。

面向ADHD的利用HTC Vive采集手部运动数据的可行性研究

虚拟现实技术在辅助注意力缺陷伴多动障碍(ADHD)的客观诊断中取得了一定成效;为了分析ADHD患者与正常儿童在虚拟环境中手部交互的运动差异,需要追踪被试的手部运动并对其进行测量;消费级虚拟现实系统HTC Vive配有手持控制器,具有运动捕捉功能;然而目前临床上还未将手持控制器用于人体手部运动追踪,因此尝试探讨手持控制器用于追踪人体手部运动的可行性,并设计了两个实验;实验一评估HTC Vive系统追踪手持控制器静置时的位置和旋转精度,分析系统的随机误差;实验二评估系统追踪手持控制器的平移和旋转精度;实验一测量得出:手持控制器静置时在X、Y、Z轴的位置抖动误差均小于0.25 mm,旋转抖动误差均小于0.05°;进而采用艾伦方差方法对实测数据进行分析,得到系统量化噪声、零偏不稳定性、速率斜坡等主要误差项系数;实验二测量得出:手持控制器绕X、Y、Z轴的旋转误差均小于0.35°,沿X、Y、Z轴的平移误差均小于3 mm;实验结果表明:HTC Vive系统可用于采集人体的手部运动数据,为辅助ADHD患者的客观诊断提供了可靠的基础支持。

基于LabVIEW的飞秒激光测距光源稳定性评价

为了评价飞秒激光测距光源的稳定性,采用高速频率计对飞秒激光测距系统激光源的重复频率进行数据采集,通过LabVIEW编程计算艾伦方差,分析得出相位噪声与随机游走噪声对激光器重复频率稳定性的影响最为明显.

陀螺角度随机游走误差对旋转惯导系统的影响

采用旋转调制技术可以抑制惯导系统误差随时间发散的趋势,然而,随机误差是限制旋转惯导系统精度继续提高的因素之一。对于高精度应用领域,陀螺角度随机游走误差也是惯导系统设计时考虑的因素。本文从对准和导航2个过程出发,研究陀螺角度随机游走误差对惯导系统的影响,结合激光陀螺实测数据进行艾伦方差分析,并利用实测结果进行仿真验证。结果表明,陀螺角度随机游走引起惯导系统振荡误差,0.0005°/√h的角度随机游走导航7天引起的位置误差大约1.3 nm。

测地激光陀螺仪的倾斜角误差分析

测地激光陀螺仪是测量地球自转角速度的重要工具,为世界时(universal time,UT1)解算提供依据。环境变化会影响测地激光陀螺仪光学腔的几何形状,从而影响陀螺仪的测量精度。本文主要针对由测地激光陀螺仪平面倾斜带来的陀螺仪萨格奈克(Sagnac)频差之误差进行研究,结合基本误差理论、坐标系理论,推导出倾斜对陀螺仪旋转角速度影响的理论模型;利用艾伦方差法(Allan deviation,AD)分析3个实验室的倾斜数据,并根据分析结果对原始数据作去噪处理;在此基础上使用时间序列法建立倾斜误差补偿模型,将倾斜造成的角速度误差降低一个量级,使输出的Sagnac频差更接近理论值。表明通过构建合理的倾斜误差补偿模型,可以改善陀螺仪输出数据的噪声水平,为陀螺仪进一步优化运行环境及相关数据的处理方法提供参考。

1319nm种子激光器稳频控制

为了满足我国先进中高层大气测风温激光雷达的高精度探测需求,介绍了一种基于高精度波长计和高性能数模转换器等器件,结合自主编写软件搭建的一套主动反馈稳频系统,实现了对1319nm种子激光器的稳频控制。经过波长稳定度测试实验,结果表明该系统能够使种子激光的波长连续12h锁定在1318.81999±0.00006nm范围内(稳频精度小于20.7MHz),波长稳定度提高5个量级,波长的Allan方差单调递减趋近于10-6,实现了对种子激光波长的长期精确锁定。该结果将为其他同类激光雷达的高精度探测提供技术保障。

封装型回音壁模式光学微腔器件稳定性研究

回音壁模式光学微腔凭借其超高的品质因数和极小的模式体积在微型激光器、光学滤波器、非线性转换器和光学传感器等光子学器件中扮演着重要的角色。然而,这类微腔光学系统的谐振特性受外界环境的影响非常大,需要消除外界环境对微腔器件的干扰才能进入外场应用。研究了回音壁模式光学微腔的间接封装技术,封装型微球腔器件的Q值达到5.1×10^(7)。研究了封装型微腔器件的稳定性,分析了谐振模式透过率、谐振点偏移和半峰全宽的艾伦方差。结果显示,设计的封装型微球腔器件有着很强的稳定性,并且具有强鲁棒性、便携性、隔离性、集成性等诸多优势,推动了微腔器件的实用化。