进化规划在频率采样型FIR滤波器设计中的应用

频率采样技术是FIR数字滤波器设计的常用方法之一.使用此技术设计数字滤波器时为了使阻带内的衰减最大,必须确定过渡带中的样本值,通常采用的是查表法,但查表法不能保证所得数据是最优的.进化规划是一种随机优化技术,它可以发现全局最优解.本文介绍了进化规划在频率采样技术中的应用,结合FIR数字低通、带通滤波器设计的两个例子,给出了算法实现的具体操作步骤和实验结果.实验数据表明,采用进化规划确定的频率过渡带样本值是最优的,设计的FIR滤波器的频率特性优于查表法.     

FIR滤波器设计:基于遗传算法的频率采样技术

遗传算法是一种模仿生物进化过程的随机搜索,这种生物模仿过程可以发现全局最优解。文中介绍了遗传算法的频率采样技术中的应用,结合ＦＩＲ数字低通、带通滤波器设计的两个例子,给出了算法实现的具体操作步骤和实验结果。文中还对标准遗传算法作了适当的改进。实验数据表明,采用遗传算法确定的频率过渡带样本值是最优的,设计的ＦＩＲ滤波器的频率特性优于查表法。     

一种新的高频输出零电压开关逆变器

提出了一种新的适用于高频交流配电系统的移相全桥逆变器。新的主电路在变压器副边输出端加入谐振式滤波器。该逆变器具有以下优点：(1)输出高频恒压正弦波,THD小;(2)能从空载到阻性满载范围内实现主功率管零电压开关;(3)更低的电磁干扰。本文阐述了变换器的工作原理,讨论了超前和滞后开关管的软开关的实现条件,比较了提出的谐振式滤波器与传统的谐振式滤波器的不同点,给出了设计方法,并通过一台输出150V／120kHz／2200VA的实验样机验证了工作原理,最后给出了实验波形。实验结果与理论分析一致,证明了该拓扑和控制方案的可行性。     

交指滤波器指长的计算

交指滤波器在微波滤波器中占有重要的地位。 正确的指长对保证滤波器特性十分重要,而关于指长的计算虽已有理论,但在使用中尚有一定的弱点,因此在实际设计中,仍依靠大量代价高昂的实验来确定指长。 本文提供了一个新的计算指长的表示式,它具有结构简明、使用方使等优点。 实验证明:由本文算得的实际滤波器指长与实验指长相一致。     

力学测试技术中的一种数字式传感器与机-电耦合振荡理论

随着计算机日益广泛地用于实验控制与数据处理,机械元件与电学元件直接耦合的数字型传感器开始取代传统的阻抗电桥式调幅型传感器,振弦式测力计是其代表之一。本文从数理方程与谐振电路两方面分析其特性;然后把机械元件等效为虚拟变压器次级的负载,与等效的初级(电子元件)耦合形成闭环反馈振荡系统;并分析了温度影响问题。     

位同步提取环路带宽的自适应控制的研究

本文主要研究数字匹配滤波器在位同步提取环路带宽的自适应控制中的应用。首先，从理论上分析了匹配滤波器的误码性能，定量地推出数字匹配滤波器的误码率计算公式；然后，分析了输入信噪比与数字匹配滤波器输出状态的关系；最后，给出了位同步提取环路带宽的自适应控制的硬件实现方案。     

基于聚束照射SAR成像算法的条带SAR数据处理

为实现聚束照射合成孔径雷达（SAR）与条带模式SAR成像算法上的统一，本文利用两种模式之间的内在联系，将条带模式SAR数据分块处理，等效成聚束模式数据。然后，用聚束照射SAR成像算法实现条带数据的成像处理。针对具体数据，文中还对成像区大小的选择作了分析，并推导出成像长度与滤波器带宽应当满足的关系式。包场数据的处理严格证实了理论分析并验证了本文运用的方法。     

基于故障检测滤波器的歼击机结构故障检测

提出一种新的适用于多种故障类型的故障检测滤波器设计方法，该方法基于故障输出空间，通过配置在特征向量来设计检测增益阵以实现对系统参数的小范围变化，具有较好的鲁棒性，避免了采用多个检测滤波器对不同的故障进行检测。同时，研究了残差与控制输入和故障程度的关系，提出了自适应检测阈值设计方法，并将其应用于歼击机的结构故障检测。     

混合级联式中频逆变器控制策略

针对高功率密度航空中频逆变器研制要求,采用混合级联式多电平逆变器的方案在减小输出滤波器的重量和体积上有显著优势,同时还能保证较好的输出特性和减小电磁干扰。本文对2H混合级联结构传统混合调制工作原理及存在的功率倒灌问题进行了详细分析研究,获得倒灌功率大小与主要参数的关系,为消除功率倒灌问题采用了单极性载波层叠调制方法,并对单极性载波层叠调制混合级联逆变器调制原理和输出特性进行了分析,并通过仿真进行了验证。     

带μP的数字压力表设计

本文分析了硅压阻式压力传感器输出特性与硅电阻元件温度之间的关系。据此,提出了用μP对此类传感器进行温度及非线性等误差补偿的有效方法,以保证采用此类传感器的数字压力表在-20～50℃温度范围内误差≤±0.10％FS,在15～25℃范围内误差≤±0.05％FS。 本文还介绍了带μP数字压力表的硬件和软件,从而较好地解决了在较大温度范围内高精度压力测量的课题。     

S模式前导脉冲过零点提取与TOA时间戳精确度研究

前导脉冲信号到达时间（Time of arrival,TOA）估计精确度直接影响多点定位精确度。在差分匹配滤波器数学模型基础上,分析理想脉冲信号差分匹配滤波器TOA精确度与采样频率的关系。讨论非理想脉冲信号之间的时间结构关系,提出基于S模式前导四脉冲信号构造差分匹配滤波器校准时间戳的改进算法,实现过零点的准确估计。从信噪比、采样频率和复杂度仿真数据输出的均方根误差对比可见,通过四脉冲滤波获得的TOA精确度要比单脉冲和双脉冲滤波获得TOA精确度高。匹配滤波器和差分匹配滤波器TOA精确度对比分析结果表明,修正的差分匹配滤波器算法有更好的效果。在采样频率 40 MHz、信噪比为40 dB时,四脉冲信号差分匹配滤波器TOA精确度为0.402 7 μs,远远小于国际民航组织规定的时间误差精度最大值25 μs。最后实际空管运行数据验证结果证明了本文修正算法估算TOA的精确度和可用性。     

简化的混合估计算法及其在GPS／SINS深组合中的应用

为解决GPS/SINS深组合导航系统滤波的非线性和噪声的不确定性的问题,针对深组合模型特点,设计了一种简化的基于U滤波的多模型混合估计滤波器。根据系统模型中状态方程是线性方程、观测方程是非线性方程的特点,提出了一种简化的U滤波算法(Ultra tight coupling unscented Kalman filter,UTCUKF),然后针对噪声变化建立了非线性模型,多模型混合估计滤波器的输出为各滤波器的概率加权融合,因此模型概率是根据噪声变化而调整的,从而也使系统输出对噪声变化具有一定自适应能力。最后进行了仿真,并与基于普通U滤波的多模型混合估计算法进行了比较。结果表明,本文算法的解算时间短,模型切换速度更快,而估计的精确度与同条件下的基于普通U滤波的多模型混合估计算法相当,更符合深组合系统高动态的要求。     

复杂结构的非线性检测

由于非线性系统的复杂性,现有的各种非线性检测方法都有局限性。从频域、幅域和时域三方面综合考察复杂结构的非线性表现,采用六种方法进行非线性检测,给出一个综合描述系统非线性程度的指标－非线性因子。鉴于非线性系统表现出的非线性强弱与系统所受的激励有直接的关系,将非线性因子定义为与激励的幅值特性和频率特性相关的系数指标。对几种典型非线性系统的仿真模型进行了检测,以验证非线性因子的有效性。     

底层隔板法流体壁面剪切力的测量研究

针对流体壁面剪切力测量难度较大的问题,研制了一种流体壁面剪切力测量元件的底层隔板法,并采用理论推导、数值计算和实验相结合的方法对其性能进行研究.通过公式推导,分析了元件用于流体壁面剪切力测量的原理,找出壁面剪切力和隔板前后压力差的函数关系.实验结果表明:元件隔板前后差压与测得的流体剪切力的幂次方成正比.数值计算结果表明:测量元件的敏感尺寸是迎风薄片高度,高度越大,校准曲线斜率越小,幂次系数越小,而正比例系数越大.对底层隔板法壁面剪切力系数特性的研究,为探索其免标定应用方法奠定了基础.     

内式应变天平元件的设计研究

阻力元件是内式天平的核心,它的结构型式及共合理设置直接关系到天平的主要性能。本文在对几种不同型式的阻力元件进行了调试、校准并对其性能进行了分析、比较的基础上,对阻力元件的合理设计及其系列化提出了建议。     

基于约束卡尔曼滤波器预测的视觉跟踪研究

视觉伺服主要是对物体图像的某个特征区域进行处理，而不是对整个特体的图像进行处理，这样可以减少图像处理的区域，提高伺服系统实时性，为了达到这一目标，文中利用推导出的方程作为约束条件，建立约束卡尔曼滤波器，该滤波器在系统中作为预测器使用，利用它跟踪的特征点下一位置进行预测，与普通卡尔曼滤波器相比，这一预测精度有了很大的提高，这样就可以缩小图像处理的窗口，文中还利用视觉雅可比映射矩阵，求出了视觉空间到任务空间的伺服控制方程，利用这一方程可以控制机器人的运动，完成特征点的跟踪，从仿真结果来看，使用这些方法减小了图像处理的区域，提高了图像处理的速度和系统的实时性。     

风洞实验应变天平元件优化设计

应用最优化理论对风洞实验应变天平元件结构尺寸优化设计的基本思想作了论述,提出了天平元件多变量优化设计新方法。该设计方法能够保证天平元件的灵敏度与刚度的匹配取得理想值,同时,克服了传统设计方法计算量大的缺点。对于初次从事天平元件设计的人员来说,只要对天平的工作原理和元件变形形式有所掌握,运用该设计方法即可用较快的速度获得最佳结构尺寸。一个实用的天平元件优化设计算法及实例对人们将有所带助。     

高速风洞拐角六分量天平研制

本文介绍在NH-1三音速风洞中进行测力试验时使用的拐角六分量应变天平的研制情况。着重论述和讨论内式六分量天平和双转轴β机构的结构形式,内式天平各测量元件设计中应用的假设条件、计算公式和应变片的粘贴方法,并对静校和动校结果进行了分析。     

THEORETICAL AND EXPERIMENTAL STUDY ON THE PIEZOCERAMIC ACTUATING LAMINATE

压电陶瓷元件是目前在智能材料结构中广泛使用的一种驱动元件。建立驱动应力与控制信号之间的关系即传递驱动方程，对于分析压电陶瓷元件的驱动特性非常必要。本文以剪滞变形理论为基础，分析了压电陶瓷元件在驱动结构时的应力传递过程，建立了传递驱动模型；并以ＰＺＴ５型压电陶瓷元件驱动玻纤／环氧层合板为例对所建模型进行了实验验证。结果表明，建立的驱动模型与实际情况比较吻合。最后，根据实验结果和所建模型对影响压电陶瓷元件驱动层合板性能的一些主要参数作了分析。     

局部等应变梁天平元件的设计计算

在天平元件设计中,天平输出灵敏度与刚度的合理匹配是要解决的主要问题之一。对于某种结构型式的天平元件来说,元件结构尺寸是影响天平灵敏度与刚度的主要因素。天平元件结构尺寸参数较多,对天平性能的影响程度各有轻重。因此,采用传统的设计方法难以全面地分析和综合各尺寸参数对天平性能的相互影响,更难满足不同的性能指标要求。本文在天平元件传统设计方法的基础上,应用正交计算设计法最优化理论提出了局部等应变梁天平元件优化设计新方法。提高了天平元件应变变形比,改善了天平元件测量梁的应变分布,保证应变片各处感受到相同的应变,充分发挥了应变片的感应能力。