基于系统辨识和谐振峰聚焦快速测量Thiele-Small参数

讨论了扬声器单元低频参数（Thiele－Small参数）的快速测量问题，提出了一种新的计算机测量方法，在系统辨识方法基础上利用一种频域上的聚焦搜索算法去除测量过程中不必要的冗余采样。实验表明该方法在测量速度和精度方面均取得令人满意的结果，适合于在线测量。

液压伺服系统谐振峰抑制技术研究

液压伺服作动器推动发动机喷管实现运载火箭的姿态控制。当液压伺服系统工作在某个频率点时,会与喷管负载产生谐振。当谐振峰值达到一定量级时,就会影响控制系统的稳定性,甚至会导致火箭箭体失稳,造成发射任务失败。为此需要在液压控制系统中采取措施,来抑制谐振的峰值。该文中结合型号研究工作中的实例,分析了液压伺服系统中抑制谐振峰常用的三种方法。

枝节直波导与开口方环耦合谐振腔的Fano谐振特性研究

本文构建了一个枝节直波导与带开口方环耦合谐振腔.基于金属-绝缘体-金属结构的Fano谐振原理,采用有限元法分析了该波导结构的透射谱线对谐振腔结构参数的依赖关系.在开口方环与直波导间距G=90 nm,枝节高度H=140 nm时,该谐振腔结构中可以产生中心波长分别为λ=746 nm和1521 nm具有反对称线型的双重Fano共振透射峰.研究表明:左侧谐振峰值先随H增高而升高,至H=140 nm达到最大值,之后随H增高峰值缓慢减弱,直至消失.右侧谐振峰值则几乎不受H变化影响.传输谷受H影响最大,随着H增大,枝节谐振腔的传输谷向长波长方向移动,而右侧两个传输谷基本保持不变.当H=210 nm时,左边Fano谐振完全消失,只剩下右边的谐振,且谐振峰基本保持不变.设置参数化扫描,观测Fano谐振的变化,在波长1500 nm~1700 nm之间,设置最佳参数,经拟合计算得到该谐振耦合腔可以作为一个灵敏度S为1496 nm/RIU,FOM=60.1的折射率传感器.该结构可以为纳米级折射率传感器设计提供有效依据.

基于三谐振吸收峰的超材料太赫兹传感器

设计了一种基于三谐振吸收峰的超材料太赫兹传感器,其单元结构由金属超表面、聚酰亚胺(PI)介质层和金属底板构成。金属超表面包含内外2个对称的多开口环和2根位于内环中央的金属短棒。用时域有限积分法对传感器的性能进行了仿真,结果表明,传感器在f_(1)=0.4982 THz,f_(2)=0.7138 THz和f_(3)=0.9602 THz处具有3个窄带谐振吸收峰,吸收率分别为93.92%、99.95%和99.91%。当传感器表面覆盖分析物时,3个谐振吸收峰的灵敏度分别为71.5、121、190.3 GHz/RIU,且各谐振峰的频移量、频移量均值都与分析物的折射率呈线性关系。

D型对称双芯光子晶体光纤双谐振峰折射率传感器

设计了一种新颖的D型对称双芯光子晶体光纤表面等离子体共振折射率传感器。利用该结构中双芯与金属传感层界面处产生的表面等离子体共振效应,结合不同的金属传感层,在可见光与近红外波段获得显著的双谐振峰现象。采用有限元法分析了双谐振峰的相互独立性,研究了该结构中空气孔间距、直径和金属传感层厚度、纳米柱半径及纳米柱间距对双峰的影响。结果表明,在优化结构参数后,双峰谐振使得传感器具有良好的传感性能,在折射率为1.32~1.43内,与双峰对应的平均灵敏度分别高达6209.09 nm/RIU和8390.91 nm/RIU,品质因数分别大于19.64 RIU-1和27.06 RIU-1。该研究结果为光子晶体光纤表面等离子体生物传感器的设计提供了理论参考。

Ka波段行波管带内谐振尖峰问题的仿真与优化

针对Ka波段空间行波管进一步扩展的工作频带需求,在工作带宽内出现谐振峰振荡的现象,通过对行波管输出系统中同轴波导转换结构的传输线理论分析和CST软件仿真,确定了工作带宽高端出现的驻波比的谐振尖峰是由此结构激励高次模TE_(11)引起的,优化了结构参数,将带内尖峰移除工作频带外,避免了驻波、增益平坦度以及群时延等关键频域指标影响宽带信号失真的问题。

光子晶体方形谐振器波分解复用的特性

光通信系统设计中波分解复用器是分离光信号的一种关键部件,用于分离光信号的微型谐振器特性直接关系到波分复用(WDM,wavelength division multiplexing)解复用系统的工作性能。在二维光子晶体中逐步优化设计了基于光子晶体方形谐振器(PCSR,photonic crystal square resonator)的单信道WDM解复用结构,借助于耦合模理论(CMT,coupled-mode theory)定性分析了波导与谐振腔结构的电磁波耦合相互作用,并用时域有限差分法(FDTD,finite-difference time-domain)数值模拟了其结构工作特性。结果表明:基于PCSR设计的单输出端口WDM解复用结构在设计的参数范围中具有单谐振峰、中心波长宽调谐范围(1 501.4nm^1 591.0nm)、通带带宽窄(3.3nm^9.1nm)的特性。该结构可应用于WDM解复用光通信系统设计和光路集成设计等方面。

基于四峰超材料THz传感器的B族维生素检测

水溶性B族维生素是维持人体正常生理功能必需的营养成分,摄取适量有益于生长、代谢和发育,摄入过量严重危害身体。因此,维生素检测方法的研究受到质量监控部门和国内外学者的重视。传统测量维生素的光谱法、化学法和高效液相色谱法存在操作繁琐、样品处理复杂、成本高等问题,迫切需要开发操作简单快速准确的B族维生素检测技术。太赫兹波的特殊性使其广泛用于物质的检测,超材料奇异的电磁特性和对表面介质的敏感性,促进太赫兹波段内的超材料传感器在检测领域发展和应用。提出了一种利用四峰太赫兹超材料传感器进行同浓度水溶性B族维生素检测的方法。利用有限积分法设计了一种由不对称开口的正六边形和圆环组成的四峰超材料结构,四峰的频率分别为0.46,0.57,0.66和0.90 THz。通过表面电流研究四谐振峰的形成机理和传感性能,四个谐振峰对入射的太赫兹波响应特性不同,导致了其不同的传感灵敏度。实验过程中,将同浓度(0.5 mg·μL^-1)不同类型B族维生素B1,B3,B5和B6水溶液滴于超材料传感器表面,利用太赫兹时域系统测量透射谱,得到了四个谐振峰在测四种维生素时的频率偏移量。实验结果验证了由正六边形外环和内圆环组成的不对称开口环结构传感器的传感特性。结果表明,由内外环耦合形成的传感器灵敏度明显大于仅由外环或内环的电偶极子振荡形成的传感器灵敏度。该太赫兹超材料传感器的四个峰均可用于物质传感,其中内外环耦合形成的谐振峰传感灵敏度最高。不对称的双开口环具有优越的传感性能,可用于生物医学等领域样品传感检测。

Ka波段高功率盒形窗谐振鬼模分析

本文通过对Ka波段高功率磁控管在研制生产中输出窗偶发打火现象的分析,揭示了该Ka波段高功率盒形窗谐振模式(鬼模)的存在;采用CST微波工作室对该盒形窗进行了谐振机理研究,清晰地分析出谐振鬼模的产生原因、存在条件及其影响;提出了通过改变窗片厚度消除带内谐振鬼模的方法,既保证了输出窗带内通过性能,又将谐振鬼模移出了工作频带。

基于数字控制延时的LCL型并网逆变器强鲁棒性加权平均电流控制策略

加权平均电流(WAC)控制因其对LCL型并网逆变器固有的降阶特性而备受关注,通过对逆变器控制系统的环路增益进行零极点对消,达到将三阶系统降为一阶系统的目的。但是,传统WAC控制未充分考虑数字控制延时对系统造成的影响,数字控制延时的存在导致系统无法进行理想降阶,并网逆变器对弱电网的鲁棒性较差。鉴于此,提出了一种基于数字控制延时的LCL型并网逆变器强鲁棒性WAC控制策略,在耦合点电压前馈通道引入一阶高通滤波器,进而对系统反向谐振峰进行完全补偿,以提高并网逆变器对弱电网的适应性。最后,通过仿真分析验证了所提控制策略的有效性。

LLCL滤波并网逆变器的改进型加权平均电流控制策略

加权平均电流(WAC)控制因其对并网逆变器固有的降阶特性而备受关注。然而,数字控制延时引起的系统反向谐振峰易导致传统WAC控制失效,并网逆变器对弱电网下电网阻抗的适应范围减小。鉴于此,本文不从WAC控制的降阶角度出发,而是通过逆变器与电网互联系统等效阻抗模型的网侧电流稳定性角度重新审视,提出一种采用LLCL滤波并网逆变器的前馈复矢量滤波器改进型WAC控制策略,用以提升并网逆变器等效输出阻抗在低频域的相位,可使其在奈奎斯特全频域内的相位均高于-90°,进而增强系统的稳定性。最后,通过仿真分析验证了所提控制策略的有效性。

串并联结构共振峰语音综合系统

本文介绍了一种采用串并联结构的共振峰语音综合系统。该系统比一些采用专用硬件的语音综合系统具有调整容易、组态灵活、稳定性高等优点。另外,共振峰方法还可以构成一种经济的语音信息存贮和传输型式,减小存贮量和传输带宽。

基于双十字结构的太赫兹传感器设计

设计了一种基于双十字结构的多谐振峰太赫兹超材料传感器。整体结构由表面金属图案、中间介质和底面金属板组成。基本单元的表面图案呈双十字交叉状,介质材料为聚酰亚胺(Polyimide)。仿真结果表明,所提出的结构具有5个不同的谐振吸收峰,吸收率均超过90%。前3个谐振峰分别对应单元结构内部不同区域形成的基本磁谐振,后2个谐振峰则来源于单元结构间的相互作用。当传感器表面覆盖15μm厚的分析物时,该传感器各个谐振峰的灵敏度分别为72,137,234,353和252 GHz/RIU,且谐振峰偏移量与待测分析物折射率变化量呈较强的线性关系,具有优越的传感特性。此外,多峰传感器稳定性优于传统的单峰或双峰传感器,具有良好的抗干扰能力,有助于降低测量误差。所提出的这种高灵敏度多谐振峰传感器在微量分子检测领域具有广阔的应用前景。

SAPF的改进重复控制技术研究

并联有源滤波器目前被广泛用于治理电网谐波污染。为保证不同用户的电能质量要求和入网电流谐波含量的规定,针对重复控制稳定性差的问题,提出适用于静止坐标系下的基于正反馈的改进重复控制策略。改进重复控制器在传统重复控制器基础上引入正反馈环节,控制器中引入零点,控制带宽和补偿增益得到提高。采用比例+改进重复控制器的复合控制器系统,对控制器进行补偿设计。Matlab仿真和试验验证了所提的改进重复控制策略谐波补偿效果良好。

空心微瓶腔回音壁模式谐振的调谐方法及应变传感特性

提出了一种双柄空心微瓶腔结构,利用微纳光纤耦合激发出了回音壁模式(WGM)谐振,通过控制轴向拉伸应变,实现了回音壁模式的谐振波长和品质因子Q的调谐,通过非对称拉锥的方式改变微腔结构,增大了双柄微腔结构轴向拉伸对腔长和壁厚的改变量,从而使谐振波长的调谐范围达到了0.66 nm。所提结构在激光器、滤波器和传感检测等应用方面具有实际意义。实验中进一步探究了非对称双柄回音壁模式微腔的应变传感特性,结果表明,WGM谐振峰对轴向拉伸应变的灵敏度可达0.795 pm/με,分辨率小于25με,线性度达0.999。由于回音壁模式谐振腔具有极窄的谐振峰,该传感方法能够实现更高的传感分辨率,为高分辨率应变传感提供了新思路。

一种LCL滤波器有源阻尼策略与设计方法

针对LCL滤波器的谐振峰特性会导致系统不稳定、中大功率变流器中无源阻尼方法的阻尼损耗会引起严重发热问题,根据LCL滤波器的传递函数和电容支路电流对系统阻尼的影响,提出一种电容支路电流反馈有源阻尼策略和反馈参数设计方法。研究了电容支路电流反馈有源阻尼策略对系统谐振峰增益和开关频率处增益的影响,将该有源阻尼策略和无源阻尼法进行了对比研究,得出电容支路电流反馈有源阻尼控制策略反馈参数的设计方法。对带有LCL滤波器的并网逆变器进行了仿真研究,仿真结果表明这种有源阻尼策略能有效抑制LCL滤波器的谐振峰,降低输出电流在谐振频率处谐波,增加系统的稳定性。

基于偶极子补偿法的硅微机械陀螺仪带宽拓展

硅微机械陀螺仪的机械灵敏度与驱动和检测模态的谐振频率差Δf成反比,而Δf处的谐振峰是影响陀螺带宽的直接因素,带宽约0.54Δf,因此,带宽和机械灵敏度往往成为两个互为矛盾的指标。基于自动控制原理中介绍的偶极子理论提出了偶极子补偿控制技术,该方法在不影响机械灵敏度的前提下可有效拓展陀螺带宽。首先,对涉及到的双质量硅微机械陀螺仪的结构形式和工作原理进行了介绍,指出陀螺实际工作的检测模态是由检测同相和反相模态叠加而成,设计了陀螺开环检测回路,分析了带宽是由驱动反相和检测反相模态的谐振频率差决定,并结合检测力反馈激励法验证了上述结论;其次,根据偶极子工作原理设计了偶极子补偿控制器的系统传递函数和电路,并对相关内容进行了仿真,验证了电路参数的准确性;最后,基于偶极子补偿控制器建立了硅微机械陀螺仪闭环检测系统,分析了该系统的稳定性,并对该系统的带宽特性进行了仿真和测试,结果显示带宽由原来的13 Hz拓展到了76 Hz,很好地证明了本文提出方法的可行性。此外,鉴于双质量陀螺的实际检测模态,在消除了第一个Δf谐振峰对带宽的影响后,由检测同、反相模态叠加产生的共轭零点引起的幅值谷为带宽进一步提高的限制因素。

SAPF并网滤波器RC并联LCL增阻尼新方法

SAPF并网接口滤波器LCL存在谐振峰易使系统发散,为有效抑制谐振峰,提出一种基于RC并联LCL无源增阻尼新方法。建立方案模型,结合IEEE519—1992标准计算抑制纹波的最小容感总值,并权衡阻尼性能、功率损耗等进行滤波参数寻优,旨在高阻尼、低损耗、高效率。仿真和实验结果表明该方法不仅有效抑制谐振峰,而且与工程上常用电容支路串电阻法相比,在不改变高低频段衰减特性的前提下,以低损耗、低成本获得相似的阻尼特性,相频特性过渡带陡峭,纹波抑制效果好,是SAPF输出滤波器较好的选择。

高阶控制系统动态性能分析

为了解决直流电机复合定位控制系统(CPCS)设计过程中定位精度与定位稳定性之间的矛盾,使用MATLAB对CPCS及PID的根轨迹、频率特性及动态响应等进行分析和比较.结果显示,高阶控制系统传递函数总可以采用降阶的方式简化为具有一个实数极点、一个实数零点和2对复共轭极点的基本5阶形式.分析各零、极点对系统动态性能的影响发现,可以通过改变主导极点阻尼比及交接频率来提高定位精度,但该过程必然导致系统稳定性降低,引起速度振荡,且该振荡只有通过调节非主导复共轭极点B的方式来压制或消除.