调频连续波激光雷达距离-多普勒解耦新方法

调频连续波激光雷达探测运动目标时,通常采用二维傅里叶变换解耦合方法.当探测高速运动目标时,由于目标移动导致不同调频周期的中频信号频谱峰值不在同一距离单元,用二维傅里叶变换法进行解耦将产生速度模糊.新的解耦方法通过对多个周期的中频信号频谱峰值位置进行直线拟合,获得目标径向速度估计值.利用速度估计值构建多普勒补偿信号,并与原中频信号相乘.补偿后的中频信号频谱峰值在同一距离单元内.将补偿后的中频信号用二维傅里叶变换法获得的径向速度与之前的速度估计值相加,得到最终的目标径向速度.仿真结果说明新方法在获得较高测距、测速精度的同时,可以有效提高调频连续波激光雷达的无模糊速度.     

考虑磨损后含间隙指向机构运动特性

为了提高空间指向机构磨损寿命的预测精度,克服传统静态磨损寿命预测的缺陷,计及间隙、摩擦磨损耦合因素,以实现机构关节动态磨损的精确预测,并对综合考虑间隙、摩擦磨损等因素的空间二维指向机构动力学问题和磨损问题进行了研究。采用牛顿 欧拉法,将间隙变量嵌入动力学模型,构建含间隙二维指向机构的动力学模型。基于Archards磨损模型,找到运动副接触面不同位置处的磨损深度,重构运动副表面形貌,并对磨损前后含间隙指向机构的动态特性进行分析,得到了关节处接触碰撞力和切向摩擦力的变化规律;采用动态拟合变量法和离散处理法分别对含间隙运动副内部间隙与接触力间、运行时间与相对滑移速度间的对应关系进行拟合,并建立了动态磨损数学模型;进一步预测了二维指向机构在跟踪模式、调姿模式下的运行时间分别为1259192h、76444h。研究工作为二维指向机构的本体设计、制造与应用奠定基础。     

人的二维目标拾取运动试验设计及分析

在借鉴前人研究的基础上,设计并进行了较为全面的二维目标拾取运动实验,取得了大量有价值的实验数据.在理论研究和实验分析的基础上,提出了新的描述人的二维目标拾取运动的理论数学模型,并采用所获得的实验数据对本理论模型进行了实验系数确定,结果表明:该模型具有良好的适用性,不仅可以描述二维目标拾取运动,而且适用于一维情况;不仅可以描述手的目标拾取运动,而且还适用于其它肢体.     

倒立摆系统的运动模态分析

提出倒立摆系统在受控稳定状态下的运动模态概念.通过对倒立摆系统物理结构的分析,归纳出由单电机控制的单倒立摆、二级倒立摆和三级倒立摆系统在受控稳定状态下可能出现的主要运动模态.在以数控方式实现由单电机成功控制单倒立摆、二级倒立摆和三级倒立摆系统稳定的基础上,分析控制倒立摆系统稳定的控制律反馈增益系数与系统稳定运动模态之间存在的关系.在实验中成功实现在线改变倒立摆系统的运动模态.     

带摆镜的制冷型中波红外像方扫描光学系统设计

基本形式的像方扫描光学系统依然需要复杂的二维回转机构带动成像镜组做二维扫描,所以二维回转机构需要承担较大载荷。分析了基本形式的像方扫描光学系统形式,并在基本形式基础上加入摆镜,只通过二维摆镜的旋转达到扫描像面的目的,大大减小二维回转机构载荷,提高扫描速度,简化了系统结构,减小了系统体积。加入摆镜后的光学系统除具有基本形式像方扫描光学系统的性质外,还有了新的限制条件,对带摆镜的像方扫描光学系统进行了分析,提出了设计条件及设计方法,并设计出具有较大视场的像方扫描光学系统。     

基于矩阵分解的空间系绳系统不完全反馈控制

针对利用空间系绳系统（STS）进行面内捕获过程中系绳展开后状态保持阶段及捕获完成后系统面内运动抑制等问题,在面内角和面内角速率信号丢失情况下,基于矩阵分解采用不完全状态反馈控制方法,设计出能够抑制系绳展开完成后所出现的非标称行为、捕获后面内摆动的张力控制律,进而使系统回稳。将所设计的控制律与线性二次调节器（LQR）+降维观测器方法对比,在参数不确定的条件下检验该控制律的控制效果。仿真结果表明,所设计的控制律在超调量和调节时间上优于LQR+降维观测器方法,能够有效控制系绳的展开误差及捕获过程所带来的面内扰动。所设计的控制律结构简单,控制效果良好,且设计过程无需参数调整。      

自适应DBF与空间谱估计

讨论了自适应数字波束形成(DBF)技术和超分辨空间谱估计技术,并提出了一种基于信号协方差矩阵特征分解的时-空二维信号高分辨谱估计算法。以上技术应用于相控阵雷达系统,可以精确获得多个运动目标的方位信息和多普勒信息。文章最后给出了计算机模拟结果。     

基于FPGA的嵌入式步进电机恒流控制系统设计与实现

长期在轨运行的航天器需具备补加推进剂功能,补加过程通过步进电机驱动浮动连接机构实现。在保证航天器稳定运行在轨补加前提下,从简化软件设计角度出发,本文提出步进电机相电流自适应闭环控制方案,即通过比较器完成电流硬件比较,由FPGA根据比较结果对步进电机相电流进行恒流斩波,以控制步进电机相电流误差不大于10%,从而保证浮动连接机构平稳运行。为验证步进电机相电流控制效果,通过仿真和实验的方法进行测试,测试结果表明,基于FPGA恒流斩波的闭环控制方式可以有效地将步进电机相电流误差限定在10%范围内。     

非正侧面机载相控阵雷达自适应杂波抑制

研究了基于非正侧面机载相控阵雷达时空二维自适应杂波抑制方法.通过对时空杂波分布特性的分析,提出采用混迭式结构进行时空二维降维自适应杂波抑制的3种实现结构,其中,空域阵元混迭级联时域脉冲混迭进行自适应处理的实现结构是一种实用的时空二维降维自适应处理方法,该方法充分利用了各阵元信号和脉冲信号的信息,从而达到了较为理想的杂波抑制性能.     

基于空时DFT投影实现宽带信号二维角估计

 提出了一种基于空时DFT投影的宽带信号二维角估计算法. 该方法采用3个共面的均匀线阵,每一均匀线阵对宽带信号空间采样,然后进行空时二维DFT变换,在空时频率域对宽带信号进行投影变换,用MUSIC算法实现宽带来波信号方向余弦的估计. 利用3个方向余弦估值进行配对,然后求得来波的方位角和仰角估计. 该方法既保留了投影算法的优点,即不需要源的先验知识;不需变换矩阵和在低信噪比有好的性能,又避免二维谱峰搜索.仿真实验表明了算法是有效的.     

一种用于动态跟踪瞄准的高精度电控导轨设计与实现

研制了一种应用于地面瞄准系统的高精度电控导轨。该电控导轨以AVR Atmega128为核心处理器，通过设计专门的电机驱动电路和控制算法，实现高定位精度、高直线度、高位置分辨率，具有行程大、运行平稳、响应快的特点。实践结果表明，该电控导轨能够很好地实现瞄准仪对箭上棱镜的远距离平移跟踪，提高了箭体初始方位角自动化测量的准确度和效率。     

小行星探测电推进系统方案研究

小行星探测以及资源开发与利用对国家抢占深空探测主动权和制高点有着不可估量的战略意义。电推进具有高比冲、长寿命和高度自主巡航等特点,小行星探测器采用电推进执行巡航阶段轨道机动任务,将大幅减少推进剂重量和提高载重比。调研了国外小行星探测的电推进系统方案,针对我国小行星探测对电推进系统的任务需求及现有电推力器的技术基础,提出了5种电推进系统方案,并进行多维度对比,对最优方案进行了设计和关键技术梳理。     

某起动机转速切断装置自动测控系统设计

采用高速单片机C8051F020和VNH3SP30单封装全桥电机驱动芯片控制电机上升速度并进行转速等数据采集,设计出某飞机起动机部件-转速切断装置组件地面测控系统。实际使用证明该系统能确保转速上升斜率的一致性,捕捉到的切断转速值可靠,并且工作稳定、性价比高、人机界面友好。     

基于SOC的卫星姿轨控系统通用电模拟器设计

在某型卫星地面电联试过程中,对该卫星的姿态轨道控制系统进行接口分析及信号统计,针对其接口复杂性、信号多样性的特点,提出采用片上系统(Systemona Chip,SOC)芯片对所有部件模拟器进行通用化设计。文中给出了该型卫星通用型电模拟器硬件平台设计方案以及陀螺、反作用轮和通用接口模块的硬件配置说明,针对该型卫星姿态轨道控制系统电联试要求,对所有部件按真实接口配置成电模拟器,形成通用接口箱、敏感器电模拟器箱和执行机构电模拟器箱,并通过CAN(Controller Area Network)总线接入闭环仿真,对太阳捕获、地球捕获及正常模式进行了仿真测试,仿真结果表明通用电模拟器满足设计要求,对其他卫星的地面电联试有很好的参考价值。     

新型电子束焊机高压电源的设计与实现

传统的电子束焊机高压电源电路结构复杂、体积庞大,为此研发了一种新型60 kV/100 mA逆变式电子束焊机高压电源,电路结构简单、电压输出稳定。电源调压电路采用脉宽调制(PWM)技术控制的全桥变换器,使三相整流后的约540 V电压转化为0~500 V幅值可调的稳压直流电,然后经全桥逆变电路逆变为频率为20 kHz方波交流电;升压电路采用变压器串联与倍压整流的方式,将前级20 kHz方波交流电转变为60 kV的直流高压;控制电路采用基于比例积分微分(PID)调节的电压双闭环控制策略,能够使电源实现稳定的高压输出。搭建了高压测试平台对所研制的高压电源进行了测试,结果表明电源高压输出稳定、控制精度高,高压输出纹波与稳定度均能稳定在1%范围内,能够满足电子束焊机的要求。     

基于支持向量机的飞行器多余物信号识别

针对飞行器控制电路在生产制造过程中可能引入金属线头等微小多余物，从而留下短路等安全隐患的问题，提出了一种基于微粒碰撞噪声检测（PIND）的飞行器多余物材质识别方法。首先，利用短时自相关函数提取PIND信号的脉冲部分；然后，提取多种时频域统计特征，并与梅尔频率倒谱系数（MFCC）特征结合起来；最后，训练多分类支持向量机模型实现材质分类。为验证所提方法的有效性，采集了3种不同材质多余物的PIND信号进行模型训练及测试，实验结果表明，所提方法材质识别准确率达98%，优于同类方法的相关结果。      

带电云对大气电场随高度变化特征的影响

大气电场与雷暴活动、气候变化、大气污染、太阳活动密切相关,在特殊地形上探测大气电场的高度分布对于大气电学的相关研究具有重要意义。2020年9月12日,中国科学院鸿鹄专项团队将大气电场仪搭载在探空气球上,在青海省海西蒙古族藏族自治州大柴旦地区进行了大气电场高度分布的探测实验。本文分析讨论了此次实验中用到的电场仪、实验过程及实验结果。大气电场曲线中间凸起的部分对应电场仪穿过带电云层,因此将其分为三段并分别进行拟合。探测实验及分析结果表明:在不同高度处大气电场的主要影响因素不同,其分布规律会存在差异。此外,带电云会使大气电场强度整体增大,但云层中大气电场的高度分布仍能较好地符合指数变化规律。      

基于PI控制的直流电机调速控制系统的研制

为解决直流电机速度控制问题,采用增量式PI控制方法,设计了无刷直流电机速度控制器。对模拟调节器进行了离散化处理,每隔10ms用编码器测速一次,并进行适当的软件滤波,用计算出速度差作为控制量,用离散的差分方程代替连续的微分方程,用软件实现了PI控制算法。搭建了基于STM32的实验平台,给出了P和I参数整定方法,并通过大量实验得到了合适的P和I的系数,验证了该增量式PI控制方法的正确性。研究结果表明:该PI控制算法能够实现对速度的恒定控制,响应速度快、抗干扰能力强。为PID控制提供了实验的方法和步骤。     

飞机发动机叶片缺陷的差激励涡流传感器检测

针对某型号飞机发动机涡轮叶片上预制的微裂纹缺陷进行了检测研究.基于涡流检测技术设计并研制了一种尺寸小、灵敏度高的差激励探头,应用有限元分析软件开展了叶片微裂纹缺陷仿真分析.为了实现叶片的自动高效检测,设计并采用数控多自由度扫查台来控制采集过程,实现了对叶片表面裂纹缺陷的快速扫查检测.采集信号经过信号调理电路,A/D转换后输入计算机,完成信号的保存、处理和输出.通过对比实验结果与仿真结果发现,研制的差激励式涡流传感器可以有效地实现对叶片类零件表面微裂纹位置的判定,对涡轮叶片类零件微缺陷早期诊断评估具有一定的现实和借鉴意义.      

LabVIEW Web Server在非正弦电能远程测控系统中的应用

针对目前电力系统电压、电流畸变,当前电能质量检测技术的现状及传统仪器测试系统存在的问题,开发一种基于虚拟仪器技术的非正弦电能检测系统;非正弦电能检测系统的远程控制,设计采用了基于网络通信的LabVIEW Web Server远程监控技术。介绍了非正弦电能检测系统的总体结构和软件结构、LabVIEW Web Server通信技术,叙述了分布式大型非正弦电能测控系统及LabVIEW Web Server通信技术在远程测控系统中的应用。