天线重量变化对伺服性能影响及解决方案

针对某型测控雷达改造后天线重量增加引起的伺服性能降低问题,详细分析天线重量增加对伺服系统环路带宽和负载转矩的影响,提出调整伺服系统内部各环路参数的解决方案,使得系统与负载之间在转速、转矩和惯量上能够相匹配,并对系统进行了阶跃响应测试,得到了较好的效果。     

基于阵列天线的雷达导引头目标角位置模拟器

针对目前雷达导引头目标角位置模拟装备现状和发展趋势,分析利用阵列天线实现目标角度位置的原理,提出了一种基于阵列天线的雷达导引头目标角位置模拟器的设计方案,分析了工程实现所需要的关键技术,并提出了实现方案,包括天线阵设计、目标控制算法和误差特性、矢量调制技术和阵列校准技术。     

阵列旋转对功率倒置算法性能的影响分析

针对卫星导航抗干扰中,功率倒置算法下导航信号载噪比受干扰来波方向的影响,通过理论推导和数值计算的方法研究了天线阵列旋转与功率倒置算法抗干扰性能的关系。分析结果表明:天线阵列旋转会使功率倒置算法下的阵列增益在最大值和最小值之间呈现连续的、周期性的变化。相比固定天线阵不变的载噪比,阵列旋转能够使信号在一段时间内获得更大的载噪比,对于四阵元Y型阵列,阵列旋转理论上对载噪比的最大提升程度可以达到14dB左右。仿真结果验证了理论推导的正确性。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无速度传感器控制

永磁同步电机(PMSM)的高性能控制需要提供转速及转子位置的精确信息。这些信息通常可以通过旋转变压器、光电编码器等机械传感器来测得。但是高性能的机械传感器价格较高,安装困难且难以适应恶劣环境。通过测量电机的电信号,根据获得的电信号和电机自身参数能够计算出转子的位置和电机转速信息。利用电机反电动势与电机转速之间的关系,设计了基于反电动势的滑模观测器来对电机转子位置及电机转速进行估算,从而实现表贴式永磁同步电机的无速度传感器控制。     

带波束指向的GPS抗干扰技术研究

针对GPS卫星接收系统在存在强宽带压制式干扰无法正常工作的情况,研究了基于阵列天线的自适应抗干扰技术.提供了采用约束的最小方差准则实现抗干扰算法,算法充分利用了信号和干扰空间角度的不同进行滤波,对有用信号进行保护,使得波束在指向卫星信号的同时最大程度抑制干扰信号.给出了算法的硬件实现方案,最后通过仿真试验对算法的抗干扰能力进行了分析,验证了算法的有效性.     

一种针对恒模信号的运动单站直接定位算法

相比于常规的"测向+位置估计"两步定位模式,以Weiss等提出的目标直接位置确定(DPD)算法具有估计精度高、分辨能力强和无需数据关联等诸多优点。基于该类定位算法的基本理念,提出了一种利用单个运动天线阵列对恒模(即相位调制)信号的DPD算法。首先,依据最大似然(ML)准则以及恒模信号的恒包络特征,建立了相应的直接定位优化模型;接着,根据优化函数的代数特征提出了一种有效的多参量交替迭代算法,用以获得ML估计器的最优数值解;此外,推导了针对恒模信源的位置直接估计方差的克拉美罗界(CRB),从而为新算法的定位精度提供定量的理论下界。仿真实验表明:相比于已有的基于单个运动天线阵列的直接定位算法以及传统的两步定位算法,通过利用恒模信号的恒包络特征可以明显提高目标直接定位的估计精度。     

基于双三相永磁同步电机的EPS系统低速段无位置传感器控制

在双三相永磁同步电机(PMSM)电动助力转向(EPS)系统低速段无位置传感器冗余控制中,传统高频脉振电压注入法依赖于电机凸极效应,因而存在位置相关信号的信噪比很小的固有问题。从αβ两相静止坐标系提取高频电流响应信号,直接调制静止两相高频电流,使位置角估算只与直轴电感值相关。将该方法用于饱和凸极性较小的表贴式双三相PMSM。通过仿真和试验验证了所提方法的有效性和正确性。     

永磁同步电机转矩脉动抑制方法

分数槽集中绕组永磁同步电机被广泛用于伺服控制系统。由于电机极槽配合以及制造过程中机械加工与装配误差等因素,所以永磁同步伺服电机输出转矩中会存在固有的周期性转矩脉动,影响伺服系统实现高精度的速度与位置跟随。因此,采用转矩观测器来估计由上述原因造成的转矩脉动,再将转矩脉动与位置信号通过一定处理,计算出相应的前馈转矩电流,补偿到电流指令端,对转矩脉动进行抑制,从而减小转速脉动。通过仿真和试验验证了抑制方法的有效性。     

基于FPGA和DSP的高性能伺服控制器设计

针对高性能伺服控制器对复杂的控制算法以及较小延时的需求,研究了一种基于FPGA和DSP的高性能伺服控制器设计方法。FPGA完成电流环、坐标变换、空间脉宽矢量调制、电流位置读取,DSP则负责速度环、位置环和上位机通信,使系统既能实现复杂的控制算法,又能将延时控制到最小,从而保证控制器的最佳性能。此外,详细介绍了两者之间的通信方式以及三环控制器设计。试验数据结果表明,伺服控制器速度环带宽能达到100 Hz,额定转速下稳速精度在1 r/min以内,定位精度能达到0.02°,证实了该控制器结构的实效性。     

利用旋转双天线载波相位双差的欺骗干扰检测技术

有效的欺骗干扰检测是防止卫星导航接收机被欺骗干扰攻击的前提。提出了一种基于旋转双天线载波相位双差的卫星导航接收机欺骗干扰检测技术,在对接收机双天线匀速旋转时输出载波相位测量值进行载波相位双差处理后,利用广义似然比检验实现了对单一发射天线输出欺骗干扰信号的检测。进一步分析了旋转半径和数据长度对检测性能的影响,并与旋转单天线和天线阵载波相位双差欺骗干扰检测方法的性能进行了对比。最后,通过蒙特卡罗方法进行了仿真验证,结果表明了该检测方法和检测性能分析的正确性。     

弹载天线旋转对接收信号多普勒偏差的影响

由弹体自旋产生的弹载天线的旋转是引起地面测控站多普勒测速误差的一个重要因素.根据线极化信号接收原理,对弹载天线旋转条件下接收的左旋和右旋信号多普勒偏差进行了理论推导和分析.分析结果表明：左/右旋接收信号将产生幅度相等、极性相反的多普勒偏差,多普勒偏差的均值与弹载天线旋转速率在数值上相等,多普勒偏差的方差随着目标视线与天线转轴之间夹角的增大而增大.为验证理论分析结果,开展了天线转台模拟实验,实验测量得到的多普勒偏差的均值和方差与理论分析结果基本一致.最后,根据理论分析和模拟实验结果,提出在实际任务中,可采用左旋和右旋多普勒偏差均值差的一半分别对左/右旋信号的多普勒进行补偿,以减小弹载天线旋转对测速精度的影响.     

基于摩擦补偿的空间机械臂关节高精度控制研究

空间机械臂关节具有大惯量、高精度的特点,针对空间机械臂关节低速、高精度控制要求,提出一种基于摩擦补偿的双位置闭环控制策略。建立了考虑摩擦和惯量变化等因素的一体化关节动力学模型,分析了全位置闭环系统的稳定性,在此基础上提出了一种基于双位置传感器信息的闭环伺服控制策略,并引入自适应率辨识未知摩擦和惯量变化,利用Lyapunov函数证明闭环系统的稳定性和跟踪误差的渐进收敛性。在测试平台上的试验结果表明,提出的空间机械臂一体化关节伺服控制策略能够有效地提高关节伺服控制精度和系统鲁棒性。     

基于旋转轴向阵列的风扇宽频噪声实验

航空发动机降噪研究迫切需要一种叶轮机械管道内宽频噪声测量方法来指导降噪设计。本文通过对阵列测量的声压信号进行互相关分析,得到管道内顺流和逆流传播的模态声功率结果。安装在风扇实验台进口段的传声器阵列由2排周向间隔180°的轴向阵列组成,每排阵列有14个等间距的传声器。阵列安装在可周向旋转的测量段上,实验中测量段每隔6°旋转一次,共获得840个测点位置的声场信号。结果表明入射波与反射波最大可相差10dB。模态分解结果表明,转静干涉模态是转子通过频率及其谐频处的主导模态。利用不同参考信号计算出的声场结果相同,说明该实验测试方法对参考信号位置没有特殊要求,进一步说明该方法有很好的适用性。     

基于角度分集的机载超宽带MIMO天线设计

为了提高机载通信设备信道容量和进一步减小天线安装空间,提出一种采用角度分集技术的超宽带（UWB）多输入多输出（MIMO）天线。该天线将Vivaldi天线和超宽带槽天线进行了集成设计,无需采用解耦结构便可获得较高的端口隔离度,大大提高了数据传输率。通过在Vivaldi天线辐射臂上开一对方形缝隙和在介质板背面增加长方形辐射贴片,可以有效减小天线的尺寸,设计的UWB-MIMO天线尺寸为36 mm×36 mm×0.8 mm。给出了天线的设计流程,加工了天线实物,并对其进行了测量。仿真和实测结果表明MIMO天线具有超宽的阻抗带宽,可以覆盖整个3.1~10.6 GHz超宽带频段。Vivaldi天线阻抗带宽为2.8~15.9 GHz,UWB槽天线阻抗带宽为1.8~12.7 GHz,天线端口隔离度均在-10 dB以下。测量了天线的辐射性能和增益特性,实测结果与仿真结果吻合较好,证明了该天线的有效性。该天线可以应用于超宽带无线通信系统和机载阵列天线系统中。     

旋转飞行器应答式速度测量研究

由于受单天线的方向性限制,采用传统的天线模式不能实现对旋转飞行器连续跟踪测量。通过多天线分集和合成2种模式,可以实现信号的全向接收和转发,但同时带来接收信号阶跃以及信号干涉区等新问题,这些问题会导致信号变化剧烈,能否正确描述信号动态下的特征,并分析其对设备多普勒回路的影响是实现连续高精度跟踪的关键。本文推导了多天线动态下的双程应答多普勒测速方程,详细分析了分集、合成2种天线模式下信号的特征及信号对多普勒回路的影响,并根据分析结果对多普勒回路提出改进建议。     

仪表着陆系统航向信标信号源的研究与设计

仪表着陆系统(ILS)作为目前国际上通用的飞机着陆系统,其标准信号源合成的复杂低频信号对调制信号的稳定度和准确度要求较高,频率合成技术成为目前研制ILS信号源的关键。介绍了一种采用直接数字频率合成技术的设计方案,较为详细地阐述了标准信号源的设计原理,调制信号合成模块和DDM控制模块的设计与实现,并给出了软件控制框图。系统合成的调制信号调制度差精度高,且系统结构简单、使用方便、性能稳定可靠。     

方位扫描SAR区域成像研究

研究在SAR区域成像中,通过天线波束方位扫描扩大成像区方位宽度的机理以及信号处理方法。首先描述天线波束扫描的几何关系,推导出为达到要求的成像分辨率以及成像区方位宽度所需的天线波束扫描角速度和扫描角度的计算公式。分析了成像区位置与载机航迹的几何关系。然后讨论方位扫描SAR区域成像信号处理方法,并给出系统点目标响应仿真结果。最后,用试飞实测数据成像做了验证。     

基于永磁无刷电机磁场定向控制的平台伺服控制设计

介绍了基于永磁无刷电机(Brushless DC Motor,BLDC)和磁场定向控制(FOC)的平台伺服控制系统方案.阐述了一种基于FOC的伺服控制设计方法,描述了嵌入式系统的硬件与软件实现.通过实测对比了BLDC采用FOC方法与三相六拍法时伺服控制系统的转速波动情况,结果显示采用FOC显著提高了基于BLDC的伺服控制系统性能.     

基于MRAS的永磁同步电机无位置传感器控制策略研究

针对机械式传感器的使用会增加调速系统成本、故障率等问题,基于模型参考自适应系统(MRAS)设计了永磁同步电机(PMSM)无位置传感器矢量控制系统。推导了MRAS算法获取PMSM矢量调速系统转速与位置过程,给出了系统的自适应律选择,并证明了该系统满足Popov超稳定性条件,保证了系统渐进稳定。最后通过MATLAB/Simulink仿真软件搭建了仿真模型,仿真结果表明所设计的无位置传感器调速系统在负载突变以及转速动态变化等工况下具有良好的控制性能。     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机自抗扰无源控制

针对传统永磁同步电机滑模控制存在的抖振以及系统抗扰动鲁棒性差问题,提出一种基于扩张状态观测器的永磁同步电机自抗扰无源控制方法。转速外环设计自适应滑模控制器,采用扩张状态观测器对系统干扰项进行观测,用其进行前馈补偿。电流内环将无源控制与自抗扰控制相融合,得到dq旋转坐标系下的电压给定。新型控制方法可有效抑制系统抖振,增强系统鲁棒性。试验结果验证了所提控制方法的有效性和实用性。