基于角动量空间的SGCMGs姿态控制策略

针对单框架控制力矩陀螺（SGCMGs）的奇异问题,旨在建立一种基于角动量空间而非力矩空间的SGCMGs姿态控制策略,从根源上解决SGCMGs的操纵奇异,且不失其敏捷特性.由于此控制方案的动量管理环节需要另外一套动量交换机构参与,故引入反作用飞轮（RWs）组成混合执行机构,同时RWs可在机动末端用于高精度姿态稳定.针对双平行SGCMGs,采用特征轴时间最优路径进行角速度规划,并基于角动量空间设计控制策略.同时,针对一个陀螺失效的情况设计了相似的角动量控制算法.仿真结果表明,采用角动量控制律不涉及奇异问题,且敏捷性与稳定性良好.     

一种类球型小行星表面撞击坑的自动提取方法

以类球型小行星模型数据为基础,提出一种球面窗口扫描与等值线分析相结合的撞击坑自动提取方法。首先,在极坐标系中建立小行星模型,设置方形球面窗口并映射模型数据;其次,在基本面上优化局部形貌信息,提取并分析其等值线,确定区域内的撞击坑特征;再以环带滚轮旋转、窗口横向扫描的方式获取整个小行星模型的撞击坑特征;最后,将所提取的撞击坑特征信息统一至小行星模型中。以Mimas和Dione小行星模型为例,实验结果表明该方法能够稳定、准确地提取模型表面的撞击坑特征,分析其表面撞击坑的分布情况,进一步说明其具有一定的实用性。     

连续旋转爆震波的瞬时传播特性

开展氢气/空气连续旋转爆震试验,并计算连续旋转爆震波的瞬时传播频率与传播速度,统计其相对标准偏差,并以此作为爆震波瞬时传播过程稳定性的评价标准,研究推进剂流量对连续旋转爆震波瞬时传播特性的影响.结果表明:在当量比为1.0时,空气流量由321g/s增加至505g/s,连续旋转爆震波的平均传播频率由4.60kHz升高至5.33kHz,平均传播速度由1445m/s增加为1674m/s;连续旋转爆震波瞬时传播频率的相对标准偏差则由4.00%减小至1.69%,这表明连续旋转爆震波在较大的推进剂流量下的传播过程更加稳定.      

结合速度观测器和方向信息的无人机编队控制

针对现阶段基于方向信息的编队跟踪控制方法需要提前预知系统期望速度的问题,提出了基于分布式速度观测器的无人机群编队控制策略。通过速度观测器和基于方向信息的编队控制器的结合,解决了部分无人机在编队过程中无法直接获取速度信息的问题。系统的编队采用了领导者-跟随者结构,通过改变领导者的相对位置来完成缩放任务。控制器的设计引入了旋转矩阵来实现编队系统的旋转任务,然后通过Lyapunov方法证明了控制器的稳定性。最后通过仿真软件的缩放和旋转试验证明了控制策略的有效性。     

改进YOLOv5s的弱光水下生物目标检测算法

针对水下光学图像目标检测过程中由于水中光线衰弱严重、图像环境复杂和拍摄设备移动等造成的生物识别精度低的问题,提出了基于改进YOLOv5s的弱光水下生物目标实时检测算法YOLOv5s-underwater。针对弱光水下光线衰弱的问题,引入了限制对比度自适应直方图均衡(CLAHE)算法对输入图像进行预处理,解决了颜色失真和图像毛糙的问题。针对复杂的弱光水下图像环境,提出了快速空间金字塔池化(SPPF)模块,解决了水下物体区分度低和特征损失严重的问题。针对拍摄设备移动带来的场景和形态变化问题,提出了一种基于旋转窗口的SwinTransformer模块,提高了模型的泛化能力。针对水下小目标,修改了网络模型结构,提高了小目标的检测能力。仿真和实验结果表明：所提算法相较于YOLOv5s检测精度提高30.7%,证明了算法的有效性。     

基于状态观测器的IMU旋转控制算法研究

本文研究了光纤陀螺罗经系统的精密转位控制技术。通过对无刷直流电机传递函数模型的推导,提出了电流环、速度环和位置环三闭环控制的精密旋转控制方案,采用模糊自整定PID参数的控制算法。利用状态观测器实时估计电机的速度信息,无需速度传感器,不仅节约成本,而且减小了系统体积。应用MATLAB/Simulink搭建了模糊自整定PID控制器和状态观测器的仿真模型,仿真结果表明,该旋转控制系统的稳态误差为5″,响应速度快,没有超调和震荡。     

提高铸铝合金洁净度的理论及工艺研究

从机理上对浮游精炼法进行了理论分析,认为增加熔剂量可以提高除气效果,但过量的熔剂又可能会给铝液带来二次反应夹杂;[H]含量达到平衡浓度前,增加除气时间可以提高除气效果;随着静置时间的延长,[H]含量有一个先减少后增大的趋势。采用旋转吹气一熔剂法净化铝液,以净化后铝液的[H]含量为考察目标,按照均匀理论设计了净化参数的多因子实验。对实验结果进行逐步回归和线性回归分析,确定了旋转吹气一熔剂法工艺规范：精炼剂加入量0．2％;除气时间10min;静置时间15min。     

机械天线阵列系统的伺服优化及调制方式

旋转永磁式机械天线（RMBMA）作为一种全新的超低频电磁通信模式,可以显著降发信机的尺寸和功耗,但其存在远距离辐射场强弱、通讯波特率和准确率低等问题,不利于实际应用。为此提出了基于永磁同步电机直驱式的旋转永磁式机械天线阵列系统,并针对机械天线信号调制的瞬态大电流和转速频繁切换的工况,提出了基于无差拍电流预测模型的机械天线位置差协调控制策略,提高了系统的伺服性能且满足应用需求。对所提位置差协调控制参数进行设计,理论验证系统的伺服性、稳定性及鲁棒性,实现机械天线调制信号的高传输速率与低误码率。最后,搭建了机械天线阵列系统的实验测试平台,并对其近区磁场场强分布和驱动系统的伺服性能进行了实验测试,系统的近区场强相比于单磁源实现了翻倍,有效解决了场强弱的问题。电机伺服系统转速无超调且调节时间≤0.25 s,达到了伺服控制指标。