摘要：针对滑模观测器估计中存在的抖振问题,采用边界层可变的正弦型饱和函数替代传统开关函数,提出了一种用于永磁同步电机无传感器控制的软开关滑模观测器。为了确定不同饱和函数的收敛速度,定义等效收敛区间,通过正弦型饱和函数边界层内的滑模状态表达式推导其等效收敛时间,并与现有初等、终端滑模型和双曲正切型饱和函数进行了对比。为扩大滑模观测器的速度适用范围,确定了开关增益的转速自适应律。利用锁相环方法提取转子位置与速度信息,解决由滤波器引起的相位误差。通过仿真分别分析了饱和函数类型和开关增益、等效收敛系数及边界层厚度等系数对估计精度与收敛时间的影响,验证了正弦型饱和函数的有效性。实验结果表明,正弦型软开关滑模观测器能够准确地观测出转子速度和位置,并很好地消除了估计结果的抖振。

摘要：分析并提出了基于重构等效啾啁(REC)技术激光器阵列的传感系统和解调算法。REC工艺满足激光器阵列的低成本大量生产,并具备小体积的优势,在未来传感领域中有较大的实用价值。提出了一种激光器扫描的高效算法用来测量光纤布拉格光栅(FBG)因外界应力而产生的位移量。系统的独特性在于阵列激光器通道仅需调谐0.4 nm采样数据,取代了扫描FBG主功率峰,并且算法在FBG的任意谱段均适用,可以用于多通道波峰复用的FBG传感网络中。在单通道和四通道的实验中对FBG反射谱的位移进行精确定位,初步实验证明了该系统和算法的有效性和可行性。算法得出单通道中心波长与实际中心波长误差均在5 pm以下,四通道可以到达在2 pm以下,应力与算法结果中心波长呈现很好的线性度。对今后多通道激光阵列传感具有一定参考价值。

摘要：集成三端口功率变换器(three-port converter,TPC)具有变换效率高、系统集成度高、功率密度高的优点,广泛应用于新能源系统。传统PI控制可以应用于TPC系统,但PI控制属于线性控制,其基本特性导致系统动态性能难以保证最优。因此,该文提出针对TPC的负载突变以及功率分配的电容电荷平衡控制(capacitive charge balance control,CBC)方案,该算法基于电容电荷平衡原理,推导出最优动态响应曲线,通过控制系统动态过程中的开关状态,使系统按照最优动态响应曲线运行,优化系统动态性能。最后设计并制造一台全桥三端口变换器原理样机,并且通过提供实验结果验证所提出控制方法的有效性。

摘要：为实现客车车身高度的精确跟踪,满足空气悬架控制要求,设计出一种基于电感式传感器的车身高度跟踪电路,传感器中的电感与跟踪电路由单片机共同控制,实现对传感器电感的充放电,单片机计算不同电感系数下的时间常数,间接获得实时的客车车身高度。并采用温度补偿电路和低温漂特性元件,适应客车工作环境温度的变化。设计出专用的滤波处理软件,既保证了车身动态高度的准确跟踪,又满足车身高度跟踪实时性的要求。试验表明,设计的车身高度跟踪系统启动后很快达到稳定且跟踪变化值在1 mm左右;当环境温度从30℃上升到80℃的过程中,跟踪高度的相对误差在1.9%左右,跟踪最大误差为5 mm,能够保证车身高度控制的准确性。

摘要：书法笔画能够产生丰富的主观意象,中国传统绘画也有类似的审美现象.于是,在古代的书画论著中,有大量关于笔画观感的记载,往往是将笔画引出的各种丰富拟物化意象进行描述.目前由于书法通常被归入艺术学研究的范畴,书法理论研究中还极少引入数理建模和科学实验的方法,因此对于笔画的意象空间还鲜有采取测量及实证的科学方法,还未能对其建立数理模型.本文设计了两项实验,用以探索书法笔画的意象空间.在第一项实验中,引入实验美学中常用的审美测量方法,选取了书法家写的15个“一”字作为测试样品,并选用21种拟物化感知维度,设计了视觉模拟量表,招募了252名普通群众对它们进行意象感受评测实验.然后,对数据进行主成分分析,展现出笔画“一”的意象空间的特征:其一,它的前二维占据主导,主轴对应于书法理论中探讨最多的“质与妍”的风格倾向问题、副主轴对应于“真与草”的书风倾向问题;其二,它的第三、四维的分布情况也不可忽略,其具体的意义有待进一步解释;其三,不同形态的笔画分布于该空间的不同位置,不同的感知维度对应于从空间原点出发的不同方向.基于第一项实验,设计了可视化方案,直观展现该意向空间中占主导的前二维的结构特征.第二项实验让测试者对实验一中的15个笔画样品评价其两两之间的主观差异.该实验结果经多维缩放分析,与实验一的结果互为支撑.不仅验证了书法理论中有关书风和书体的观点,还为关于“笔法”的审美感知实证研究提供了一种可拓展的数理模型和实验框架.

摘要：针对普通摆动气缸不能在行程中间实现任意点精确、快速定位的问题,研究开发一种摆动伺服气缸。提出集成叶片式气压驱动装置、圆盘式磁流变液旋转阻尼器、角度检测装置的摆动伺服气缸结构方案。设计了高速响应的驱动电源,线圈电流的阶跃响应时间约为1ms。对摆动伺服气缸基本性能试验结果表明:摆动伺服气缸具有良好的驱动性能,摩擦力矩较小,对气压驱动基本无影响,可调阻尼力矩在控制电压4.5V时达到饱和阻尼力矩24.7N·m,动态力矩平稳,波动在5%以内,输出力矩响应时间约为35ms。

摘要：针对数字滤波器对现场可编程门阵列(FPGA)的资源利用率过低的现状,对Meher等人提出的二维分布式有限长单位冲激响应(FIR)滤波器结构进行了改进,增加了延时模块,用二进制位权乘法(*2n)替代移位相加结构.提出了基于二维分布式算法的两种设计结构:"延时型"和"改进型",并且应用FPGA实现了这两种结构.根据"改进型"和"延时型"两种结构分别设计了3,7,15,31,63阶Ⅱ型线性FIR滤波器.为验证"改进型"FIR滤波器的设计效果,应用Altera DE2开发板及其配套的AD/DA子板进行测试,结果显示:设计好的滤波器完全滤除了通带外信号,实现了带通滤波的目标.

摘要：为保证干涉仪的测量精度需严格控制其准直光路中平行光束波前质量,以口径150 mm的扩束镜出射波面为测试对象在Zygo干涉仪上设计实验,采用五棱镜扫描法逐条测试扩束镜某一方向上出射波面法线的微小变化量,实现一种精度高而又经济的大口径波面测试。实验结果与Zygo的测试结果相吻合,证实了这种方法的可行性。同时分析了实验装置与环境对测试精度的影响。

摘要：为提高多足仿生机器人在崎岖地形中的适应能力,设计了一种具有3维力感知能力的足端机构,该机构主要包含足端球、盖板、4个1维力传感器、基座和预紧螺栓.4个力传感器以45?倾角对称安装在基座卡槽内,根据传感器受力在水平和垂直方向的分力可实现足端球与环境间接触力的测量.首先,对足端机构的3维力测量原理进行分析,基于ADAMS仿真验证了该测量原理的正确性.在传感器标定实验中发现,预紧螺栓施加的预紧力以及足端球的材料对足端机构的3维力测量性能具有较大的影响.最后,在确定预紧力和足端球材料后,对选定参数的足端机构进行标定实验,标定结果表明,足端机构在X和Y方向的力测量精度可以达到±11.3%,Z方向的力测量精度可以达到±9.4%.

摘要：随着移动自组织网络的发展以及为了更加便捷地监测和探索水下环境,水下无线传感器网络开始出现并逐渐受到研究人员的重视.水下无线传感器网络可广泛应用于海洋环境监测、资源开采、水下生物研究、海难搜救等诸多水下场景.与传统的无线传感器网络不同,通常,水下无线传感器网络中存在锚定节点和移动节点两种类型的节点,并且由于水声通信的不规则性和水下环境的复杂性,这些给水下无线传感器网络数据传输带来了很多挑战,如节点移动规律复杂、未来链接不确定等.因此,设计合理的水下无线传感器网络消息转发算法,将有助于提高水下数据的传输效率.针对水下无线传感器网络的网络结构特性,利用链接预测方法来预测未来链接情况,特别引入了时空共同邻居指标来分析节点间链接在时空双重维度上的关联.此外,还针对锚定节点通信范围大、计算能力强的特点,使其扮演边缘计算节点角色,来进一步改善链接预测结果.最后,依据链接预测结果为待转发消息选择合适的下一跳节点.仿真实验结果表明:在消息转发副本数限定的情况下,所提算法能够提高消息投递率,缩短消息转发时延.