一种改进的自适应故障诊断设计方法及其在飞控系统中的应用

基于自适应故障诊断观测器提出一种新的自适应故障估计设计方法。针对传统自适应故障估计设计方法难以满足故障估计性能的要求以及存在严格的等式约束增加了观测器设计的难度等问题,提出新的自适应故障估计设计方法,该方法不仅能够显著地提升故障估计的性能,而且通过运用不等式变化有效地避免了严格的等式约束,基于Lyapunov稳定性理论以矩阵不等式的形式给出了误差动态系统稳定的新的充分条件。最后,对某型飞控系统的仿真实验验证了所提方法的有效性。     

关节软骨红外光谱成像及分析方法

作为一种新颖高效的光谱技术,傅里叶变换红外光谱成像（Fourier transform infrared spectroscopic imaging,FTIRI）可以在高分辨率下获得样品的组成和结构的信息,已开始深入应用到生物医学光子学研究领域。本文采用FTIRI技术进行关节软骨的主成分（胶原蛋白和蛋白多糖PG）的红外光谱成像及分析方法的研究。首先对多组软骨切片进行FTIR成像及红外光谱分析,进而采用特征峰强度积分法和二次求导方法分别对这些特征带(Amide I, II, III and Sugar) 进行表征,给出两种主成分或特征基团含量随软骨深度的变化关系。其次采用主成分回归方法定量计算二主成分的浓度,将这些浓度和对应位置的光谱特征峰积分面积及二次求导后的峰面积进行相关性研究。结果显示Amide I和Amide II特征峰的积分强度和胶原蛋白浓度的相关性最高。二次求导后Sugar带强度与蛋白多糖浓度的相关性最高。这些结果说明Amide I和Amide II带的积分强度适合用于定性表达胶原蛋白的含量及其随深度的变化,而Sugar带的二次求导强度更适于定性表达蛋白多糖的含量及其随深度的变化。Amide III带积分和二次求导既不适合表征胶原蛋白也不适合表征PG的含量。这项研究为关节软骨和骨关节炎早期研究提供了更加快捷实用的方法,从而有利于早期骨关节炎的判断和修复监测。     

多视图场景确定下的空间点位置视觉标定方法

针对空间特征点三维位置标定问题,提出一种多视图场景确定下的空间点位置视觉标定方法。该方法基于计算机视觉原理,通过在场景内放置棋盘模板确定图像场景位姿参数,而后根据多视图图像下的空间点图像坐标和场景位姿参数求解空间点三维位置坐标。试验结果表明,该方法下的空间点标记位置与真实位置间的距离误差小于1 mm,适用于高精度要求下的特征点位置标定。     

并网逆变器闭环控制带宽对死区效应的抑制

阐述了死区效应的产生机理及其在开环控制下对逆变器输出基波电压的影响和死区谐波频谱分布情况。在此基础上,通过闭环传递函数带宽分析,定量地分析了闭环系统对死区效应的抑制作用以及控制带宽大小对抑制死区效应效果的关系。以单电流闭环控制的LCL滤波并网逆变器系统为例,进行闭环控制带宽对死区效应抑制的仿真验证。最后,在一台250kW三相并网逆变器上进行实验验证。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。     

半桥三端口变换器并联控制

介绍了一种半桥三端口变换器并联系统的均流控制策略。为了实现并联系统的稳定、均流运行,要求至少对其中两个端口进行均流控制,另一个端口根据功率平衡实现自然均流。采用一种近似解耦方法,通过设置控制环路带宽和引入解耦控制变量,实现了单个变换器模块控制环路之间的近似解耦,以方便控制环路参数设计。为了实现并联系统较高的稳定度和均流度,采用平均电流均流外环、电压内环的均流控制结构,并对均流环参数进行优化设计。基于200W半桥三端口变换器模块搭建并联系统,实验结果验证了均流控制策略的正确性。     

平台惯性导航位置更新中的改进算法研究

平台惯导系统由于其精度高的优势,在成熟的军用武器和航天设备中仍占有较高比重。导航计算机的运算能力是影响平台惯导实时性和精度的重要因素。本文对比分析了单、双精度浮点处理器计算特性,研究了其对平台惯导导航计算精度的影响;在此基础上,为提高单精度浮点处理器下平台惯性导航精度,提出了将经纬度分解成全量、大量、小量进行运算的改进计算精度的方法,从导航计算原理角度推导了导航计算中经、纬度的改进计算方法。仿真结果表明：改进后的平台惯导计算算法在单精度浮点处理器下,可以在保证运算实时性的同时,有效提高平台惯导精度,水平定位精度提高两个数量级。     

MEMS微惯性姿态系统的环境适应性优化设计技术

分析了MEMS微惯性姿态系统温度及载体运动等环境因素对MEMS惯性传感器的影响和姿态系统的关键技术;针对MEMS惯性器件的热环境优化,建立了基于有限元分析方法的热分析模型,仿真分析了散热设计方案,基于微惯性姿态系统样机,试验验证了散热设计的有效性;针对MEMS惯性传感器误差的强非线性特性,建立了全温范围分段线性误差补偿模型,改进了误差标定方法,有效提高了MEMS惯性器件的精度;分析了微惯性姿态组合算法的适用性条件,优化设计了基于载体飞行状态的微惯性姿态系统姿态滤波的约束条件。转台试验和飞行试验充分验证了环境适应性优化设计方法和结果的有效性,全程飞行条件下姿态误差优于2.5°,稳定飞行阶段姿态误差优于1°,该系统可满足姿态备份和微小型无人飞行器的应用需求。     

基于IMM-UIF的多无人机纯角度机动目标跟踪

针对单无人机不能及时捕捉到目标的运动状态信息,很容易跟丢目标的问题,结合无迹信息滤波(UIF)算法和交互多模型(IMM)算法,提出了基于IMM-UIF的多无人机分布式融合估计算法。将各个无人机上的观测信息传输至中心节点,并统一优化各无人机的控制输入。仿真结果表明,基于IMM-UIF的多无人机分布式融合估计算法比基于IMM-UIF的单无人机跟踪精度提高了约30%,有效融合多无人机平台的量测信息,实现对目标稳定的高精度跟踪。     

基于自适应滑模反馈线性化的航空电动燃油泵预见控制器设计（英文）

以六相永磁同步电机直接驱动外啮合齿轮泵的航空电动燃油泵为对象,研究了其流量系统的控制器设计问题,提出了一种基于自适应滑模反馈线性化的预见控制器设计方法。首先,建立六相永磁同步电动机和外啮合齿轮泵的数学模型。其次,利用反馈线性化方法处理电动燃油泵这一非线性化模型,方便后续预见控制器的设计;接着,采用自适应滑模控制方法消除了由模型不确定性引起的反馈线性化误差,该方法可以将建模误差和负载扰动带来的不确定性分开处理,从而避免较大的切换增益引起抖振,同时不需要精确的不确定性的边界信息,从而提高了控制性能。最后,在反馈线性化得到线性模型上设计预见流量控制器,加快控制系统对燃油指令的响应速度。仿真结果表明,该控制方案具有较快的响应速度、较强的鲁棒性能和优良的抑制抖振能力。     

电流型双向多脉冲变流器

提出了两种电流型双向多脉冲变流器的拓扑结构,实现了传统多脉冲整流器能量的双向流动。当其运行于逆变器状态时,变流器等效为一个电流型多重化逆变器,相较于传统分立式电流型多重化逆变器,此变流器具有电源与磁性元件数量少、系统体积小等优点。以18脉冲双向变流器为例,详细介绍了其工作原理,求出了18脉冲变流器总谐波失真(Total harmonic distortion,THD)最小时,各电平作用角度,提出了一种脉宽调制方式以实现交直流侧电压电流调节。最后通过仿真与硬件实验验证了所提系统的可行性。