基于AVR32的小型磁航向系统设计

现有的磁航向测量系统体积、重量、功耗偏大,并且调试、误差补偿算法复杂、整体费用偏高,针对这些问题,设计了一个在小角度俯仰、滚转情况下的小型磁航向测量系统.该系统采用带DSP指令的32位高速处理芯片AVR32 UC3B0256、新型倾角传感器SCA100T以及磁阻传感器HMC 1022构成数字化解算平台,实现了误差补偿.实验数据显示,在水平状态下,磁航向测量值最大误差为±1.4；当俯仰角低于30°或滚转角低于35°时,随着角度的增加,磁航向输出误差变化不大,最大误差分别为3.7°和2.8°;当俯仰角超过30°或滚转角超过35°时,磁航向输出误差会急速增大.结果表明,该系统在小角度俯仰、滚转情况下具有较准确的磁航向角解算能力.     

微小型无人机用微磁数字罗盘集成系统的设计

 针对现有微磁数字罗盘成本高、输出频率低、动态定姿时易发散等问题,结合微小型无人机(MUAV)导航与控制系统的组成特点,设计了一种利用MUAV机载微惯性测量单元(MIMU)中的天向陀螺输出判断无人机的运动状态,采用MIMU中的3轴加速度计组件测量的地球重力矢量,配合3轴磁阻传感器测量的地球磁场矢量,共同进行姿态确定的微磁数字罗盘集成系统。对传统的环境干扰磁场校正方法进行了完善与验证,使之适合于空间三维定姿。试验结果表明：系统总体性能良好,航向精度可达0.5°,成本为同类产品的1/5,输出响应可达50 Hz,满足应用于MUAV导航控制系统的微磁数字罗盘的高精度、低成本和实时性的要求。     

三维捷联磁传感器误差分析及补偿

磁传感器在导航系统中的应用日益广泛。在车载导航系统工作环境中,外界干扰磁场复杂,严重影响了磁航向测量的精度。因此对磁航向进行适当的罗差补偿是提高磁航向测量精度的有效途径。文中介绍了用磁传感器进行磁航向测量的原理,分析了由于磁场矢量叠加产生的罗差,提出了基于傅立叶级数的罗差模型和补偿方法。工程实践表明,上述方法的使用收到了较好的效果。     

捷联航姿传感器的误差补偿标定方法

磁航向传感器作为机载设备,它的工作情况与载体环境的影响有着密切的关系,测得的磁航向角存在着较大的误差,不能直接用来进行导航定位。所以,必须对其进行误差补偿,提高磁航向角的测量精度,才能用于导航定位。罗差是磁阻罗盘的主要误差源,文中介绍了罗差方程式,并重点推导了基于最小二乘法的七参数八位置误差标定方法。基于该方法的磁航向补偿算法的性能试验结果证明,磁航向误差基本维持在0.5°左右,满足了精度的要求。     

强磁干扰环境下磁航向误差补偿技术研究

解决强磁环境下磁强计易受干扰的问题,能够提高微型姿态参照系统航向角测量精度。建立了磁强计误差两次补偿模型,首先采用椭圆坐标修正法对磁强计进行罗差补偿,以减小环境磁场的干扰;其次采用最小二乘拟合法对获得的磁航向角进行二次补偿,提高系统航向角测量精度。试验结果显示：系统航向角测量值的误差均方值由补偿前的3．982°降为补偿后的0．386°,精度提高近10．3倍,表明该补偿方法能够有效降低磁场环境的干扰,提高系统航向角测量精度。     

新型电子罗盘在组合航向系统的应用

HMR3300电子罗盘是一种新型的磁航向传感器,能输出航向、俯仰、侧滚三个方向上的姿态数据,可以满足小型航向测量系统设计的要求。但该模块却易受外界干扰磁场的影响,因此,本文提出了一种电子罗盘和角速度陀螺配合使用的组合航向系统,并论述了HMR3300在该系统中的应用。     

基于足部安装MIMU的行人导航系统设计

针对无卫星环境中行人导航定位需求,设计了一种基于足部安装MIMU的行人导航系统,重点研究了行人导航鞋传感器选型及样机设计流程;并在此基础上设计了基于零速修正和航向修正的行人导航算法,研究了零速区间内最优航向角的提取方法,实现了对瞬时磁干扰产生的磁航向角的有效判断。最后,利用设计的行人导航系统开展了三维空间航迹测试实验,实验结果表明,在不增加高度约束的条件下,该行人导航系统定位精度为0.33%,能够满足坡路环境中行人的定位需求。     

航向姿态参考系统磁航向误差偏大故障分析

航向姿态参考系统是飞机上用于测量、计算和提供飞行姿态及航向信息的重要仪表,其指示精度直接影响着飞行员的驾驶操纵和自动驾驶仪的性能。针对某型航向姿态参考系统在测试过程中出现的磁航向误差偏大故障,从理论上对该系统进行机理分析,建立故障树,通过实地操作检测,对底事件进行逐一分析,筛查问题原因,对故障进行定位和排除。结果表明：航向姿态参考系统出现的磁航向误差偏大故障的原因是采用GPS信号修正输出值时混淆了变量含义,在磁航向解算算法的设计上不够严谨,导致误差较大,采用故障树分析方法能够成功定位和排查该故障。     

无人机滑跑侧翻现象建模与控制设计

无人机的安全滑跑是整个飞行任务的基础,也是其重复使用的重要前提。以前三点式无人机为研究对象,重点研究了滑跑阶段的安全保护策略以及航向保持控制律。首先对滑跑过程中最常见的侧翻现象进行建模,并通过侧翻试验验证了模型的正确性。然后基于侧翻模型提出了预防侧翻的安全边界,并设计了侧翻保护系统。其次,通过试验辨识出前轮转角对航向角速度的传递函数,在此基础上设计了滑跑航向控制律,并改变了操纵手的航向操控模式。最后,滑跑试验结果表明,带有侧翻保护功能的滑跑航向控制系统能够有效完成无人机的滑跑任务。     

大气数据-惯性组合导航系统

大气数据-惯性组合导航系统的原理框图如图1所示。该系统包含低精度惯导系统、大气数据计算机、磁感应式航向传感器、卡尔曼滤波器及控制器等部分。系统有两种工作方式。第一种工作方式中,开关S_1和S_2均闭合。第二种工作方式中,仅S_1闭合,磁航向只用于惯导系统的方位粗对准,惯性平台航向用于分解真空速向量。本文研究系统在第二种工作方式中的性能。     

磁阻型电磁发射系统的发射体形态优化研究

根据磁阻型电磁发射原理及驱动线圈内部磁场分布情况,推导了基于线性化电感的发射体运动模型,给出了一个用于计算发射体在线圈中的受力和加速情况的简化方法,并归纳了部分影响因素。使用ANSYS Maxwell仿真软件对不同形状发射体在线圈中的受力变化进行仿真分析。研究结果为实际磁阻型电磁发射中应用的发射体形状设计提供了参考。     

控制策略对无轴承开关磁阻电机定子振动的影响

 介绍了无轴承开关磁阻电机(BSRM)的基本原理和3种负载控制策略,分析了3种负载控制策略确定控制参数的方法。由于脉动的径向电磁力是开关磁阻电机定子振动和噪声的根源,将麦克斯韦张量法和磁路法结合起来计算了不同控制策略下无轴承开关磁阻电机定子极受到的径向电磁力。3种控制策略求解过程所引入的约束条件不同,即使在相同的负载条件下,计算出的主绕组和悬浮绕组电流及超前角也各不相同,电机定子极径向电磁力特性也各异。通过时域分析和频域分析的方法研究了定子极径向电磁力特性,得到了3种控制策略对定子振动的影响。最后通过实验验证了理论分析所得结论的正确性。     

用于风洞实验的磁悬挂技术研究

30mm×30mm五分力磁悬挂天平由电磁铁组、电磁感应式位置传感器、磁悬挂控制器、气动力测量系统等部分构成。在80m/s低速风洞中进行了吹风试验的主要结果,包括电磁铁设计理论与结构形状、传感器工作原理与数学模型、控制补偿律和工程实现中的一些技术问题。     

新型电工钢片磁性能无损检测传感器及应用

介绍了一种新型电工钢片磁性能无损检测传感器及其测量原理 ,同时讨论了该传感器的设计原则并给出了典型数据及仿真测试结果     

变频调速系统共模电流分析及其检测方法

变频调速系统中的复杂波形共模电流会影响传统电磁互感器的输出精度及线性度,导致测量结果存在较大误差。针对此问题,首先对系统共模电流的形成机理、流通路径与幅频特性进行分析；然后提出一种结构简单、宽测量范围的磁调制电流互感器,对互感器的检测原理进行了详细说明；最后进行了样机设计和试验验证。结果表明,所提出的磁调制互感器能够有效测量不同幅频特征的复杂波形电流信号,满足变频调速系统共模电流的测量要求。     

Design and implementation of a sensorless switched reluctance drivesystem

This paper presents a new sensorless switched reluctance drive system. The drive system can perform well when the system is operated in the pulse-width modulated (PWM) region. By suitably shaping an induced voltage in an inactive phase which is adjacent to an energized phase of a switched reluctance motor (SRM), the shaft position of the rotor can be easily obtained. As a result, the position sensor can be eliminated. First, the theoretical analysis of the proposed method is presented. By systematic theoretical analysis, a voltage signal which can easily estimate the shaft position of the motor is derived. This signal is only related to the input dc voltage of the converter, and the self and mutual inductances of the motor. Then, a new method to measure the self and mutual inductances of the SRM is proposed. After that, the design for a simple circuit which can synthesize the required voltage signal for rotor position estimation is presented. Next, how a 32-bit microprocessor system is used to execute the position and speed estimation, speed-loop control, and current-commands generation is shown. A closed-loop drive system is thus achieved. Several simulated and experimental results validate the theoretical analysis. A new direction in the design and implementation of a sensorless switched reluctance drive system is presented     

稳态等离子体推力器磁场设计与数值分析

首先分析了稳态等离子体推力器性能对磁场的要求，据此介绍了磁路系统的工程设计原则和方法；然后，采用ANSYS大型有限元分析软件对一个具体的稳态等离子体推力器在额定工况下的磁场进行了计算，获得了满意的结果，通过对结果的分析获得了对有关现象的直观深入的认识，为所计算具体推力器的改进设计提供了线索；同时，也证实了以ANSYS为软件平台的稳态等离子体推力器磁路系统计算机数值仿真辅助设计的可行性和有效性。     

松耦合变压器磁路建模改进方法研究

在非接触电能传输(CIPT)系统中,松耦合变压器的设计,是整个系统设计的关键.本文利用细分磁通管的方法提出改进的罐形松耦合变压器磁路模型,给出各部分磁阻和松耦合变压器耦合系数的量化计算方法.此建模方法可以作为一般的CIPT电气参数设计方法推广到其他类型松耦合变压器.     

飞机刹车系统中LVDT的可靠性设计

介绍了飞机刹车系统中LVDT的可靠性设计原则,通过对飞机刹车系统分配给指令传感器的可靠性指标进行分析,把可靠性指标融入LVDT零件的设计中,从而实现了把可靠性设计应用到产品中去.最后,一系列可靠性试验证明,LVDT的可靠性设计方法正确、实用、可行.