摘要：针对地心甚高轨道星座构形协同捕获控制问题,基于虚拟编队方法设计了协同捕获控制策略,采用三脉冲燃耗最优轨迹规划算法对构形捕获轨迹进行协同规划;并且结合自适应全程积分滑模控制器对卫星各自转移轨迹进行跟踪控制。以10万km轨道高度的三星星座构形捕获为例进行仿真验证,仿真结果表明:该策略可以有效应用于地心甚高轨道星座构形捕获控制,能够在燃耗较少的情况下使星座中卫星同时到达各自的标称位置,同时具有较高的精度。

摘要：基于增益管理非线性放大的机制,求解非线性薛定谔方程和速率方程对脉冲在增益光纤中的传播过程进行仿真,研究了脉冲在增益光纤中的演化过程。结果表明,优化预啁啾量和种子光强度,可改变脉冲在增益光纤中的增益曲线。在动态增益曲线与非线性效应的共同作用下,输出光脉冲的频谱会迅速展宽数倍并带有线性啁啾,进而脉冲可被压缩至近傅里叶变换极限。为验证该超短脉冲产生方式的可行性,采用仿真结果中的最佳参数设置,成功设计并搭建了一台高能量、短脉宽、高质量的超快光纤光源。该光源可实现中心波长为1060 nm、重复频率为35 MHz、平均功率为267.4 mW以及脉冲宽度仅为39.5 fs的激光输出,与仿真结果高度一致。同现有的超短脉冲产生方式相比,本实验装置的结构更简单、造价更低、装置更紧凑、产生光束品质更佳。

摘要：航天器无拖曳控制是实现引力波空间探测科学平台超静超稳运行的核心关键技术之一。目前,国内外各研究机构对航天器系统的动力学与控制进行了深入研究,并针对不同的探测频段需求提出了不同的探测任务。根据探测任务进行了航天器编队设计与控制的详细介绍和分析,对涉及的无拖曳与姿态控制、高精度惯性传感器与执行机构等原理和理论方法进行了深入的剖析。针对现已开展的空间引力波探测无拖曳航天器在轨飞行的演示验证整体情况进行详述和分析。在此基础上,提出后续开展相关研究中亟待解决的关键问题,指出未来无拖曳航天器系统动力学与控制的研究热点和趋势。

摘要：第9届全国大学生物理实验竞赛基础实验试题A为相变材料比热容及相变潜热的测量,本文介绍了实验任务、试题设计及竞赛结果分析.试题包括系统漏热测量、石蜡比热和相变潜热的测量及误差分析3部分.本题重点考查了学生对比热和相变潜热的基本概念、热传递基本方式、能量守恒定律、牛顿冷却定律、外推法修正漏热等知识和方法的灵活运用能力,物理建模的能力,实验方案设计、热电偶测温仪的使用和实验操作等理论联系实际的能力,以及数据处理和误差分析能力.结合调查问卷反馈的分析表明:选手实验操作相对较好,物理建模相对薄弱.

摘要：第9届全国大学生物理实验竞赛珠海赛区基础实验试题B为测量透明固体和液体材料的折射率以及柯西关系,试题基于光学与光学实验基本知识,考查了学生以下4方面的能力:常见光学器件的应用操作能力;举一反三,对复杂光路的分析能力;使用最小二乘法拟合分析实验数据的能力;误差分析能力.考试中,考生需完成实验方案设计,并测量透明固体和液体材料的折射率以及拟合出对应的柯西关系.

摘要：传统的磁滞回线教学实验仪使用的变压器铁磁材料和线圈都已固定,不利于比较硬磁材料和软磁材料的磁性质,不利于学生深入理解磁滞现象与磁材料物性的关系.结合多层次实验教学规范,设计了“积木式”磁滞回线实验装置,可更换磁性材料,通过用NI myDAQ采集次级线圈电压后,用数值积分获得磁感应强度,并使测量更准确、更直观,可加深学生对测量物理过程的理解.在教学上拓展到广义力(磁场强度)和广义位移(磁感应强度)概念,测量磁滞损耗(广义功)及其与磁场强度或磁感应强度之间的相位差关系.

摘要：第9届全国大学生物理实验竞赛珠海赛区综合实验试题C为测量永磁铁通过金属管所产生的涡旋电流损耗功率及累计损耗.选手需设计并搭建光电门测量装置,测量磁铁下落速度,计算出能量损耗.本文给出了详细的试题设计和参考解答,并结合选手成绩和竞赛调研的统计结果,分析出选手的知识薄弱点和不足能力,为大学物理实验的教学与改革提供参考.

摘要：第9届全国大学生物理实验竞赛珠海赛区综合实验试题D为利用Paul阱囚禁带电微粒进行电荷测量,通过在Paul阱中施加一定频率和幅度的电场,参赛选手需要将带电宏观微粒稳定囚禁,并利用光电器件对带电微粒进行观察和测量.竞赛结果表明:超过90%的参赛学生成功搭建了光路和电路,并稳定囚禁了带电微粒,达到了实验竞赛题的设计目的,同时发现对于误差分析和电荷测量,只有少量学生能够完成,这表明灵活运用物理原理对实验系统进行数学建模的能力有待提高.此试题难度分层明显,考查了学生对光学、电子电路、电磁学的基本原理和大学物理实验通用仪器的综合运用能力,以及前沿探索和创新研究的潜力.

摘要：为解决在精密温控系统中的传统比例-积分-微分(Proportion Integration Differentiation,PID)控制参数整定复杂、超调严重等问题,设计并搭建了精密温控系统,并且系统基于随机梯度下降(Stochastic Gradient Descent,SGD)准则,采用反向传播(Back Propagation,BP)神经网络算法实时动态调整PID参数。实验结果表明,BP神经网络PID温控系统具有更小超调和更快收敛速率等优势,系统超调量与弛豫时间分别比传统PID控制系统减少13.35%和18.56%。同时,在6 h测量时间内,被控对象温度波动的标准偏差达到0.00036℃。

摘要：探测空间引力波有望揭开更多的宇宙奥秘。在国家重点研发计划项目的支持下,《光电工程》组织了“空间引力波探测星载望远镜专题(二)”。专题围绕空间引力波探测星载望远镜设计与分析、建造与装调、测试与评估等几个方面介绍了近期的主要研究进展,将为相关领域学者和专家提供技术研究的参考和合作交流的平台,并将积极推动我国空间引力波探测计划的研究进程。