摘要：针对无人机运动约束下的编队任务研究标准二阶一致性控制算法的优化问题。首先,结合编队信息,基于虚拟结构法思想,设计含虚拟参考点的二阶一致性编队控制算法,使得编队收敛于指定队形,解决标准二阶一致性控制算法的收敛状态与各无人机初值有关以及收敛位置趋于一致的问题,得到编队渐近收敛的条件。其次,引入饱和函数得到运动约束条件下的渐近收敛的二阶一致性编队控制算法,设计无人机编队高度、航向、速度通道控制器。最后,设计无人机编队队形集结仿真实验,对比相同饱和函数不同一致性方法的编队控制算法、相同一致性方法不同饱和函数的编队控制算法,验证了优化算法的有效性和快速性。

摘要：出水氨氮作为衡量污水处理厂水质处理工艺的重要指标之一,准确预测污水处理厂出水水质中的氨氮含量对于及时调整处理工艺,保障水环境安全有着重要的作用。提出了一种基于联合多空间维度(Multi-spatial Dimensional Cooperative Attention)改进的双向长短期记忆网络(Bi-directional Long Short-Term Memory,BiLSTM)的水质预测模型,首先通过皮尔逊(Pearson)系数法筛选出与出水氨氮相关性较强的总氮、污泥沉降比和温度3个指标作为模型输入,联合3个维度的强相关信息对未来6 h的出水氨氮进行预测。结果表明,MDCA-BiLSTM模型在融合残差序列后对出水氨氮的预测准确率R2为0.979,并在太平污水处理厂和文昌污水处理厂两个站点收集到的数据集上总氮、总磷和溶解氧的均方根误差分别为0.002、0.003、0.001和0.004、0.003、0.002;预测精度分别为0.959、0.947、0.971和0.962、0.951、0.983;与BiLSTM相比,均方根误差分别降低了0.007、0.007、0.007和0.017、0.006、0.005;预测精度分别提高了0.176、0.183、0.258和0.098、0.109、0.11。同时,该模型在面对未来6、12和24 h的预测步长时,仍能够达到0.956、0.933和0.917的预测精度,说明改进后的模型在预测准确性和鲁棒性方面表现出显著优势。该方法能够有效提高污水处理厂出水氨氮的及其他指标的预测准确性,可作为水资源循环和管理决策的一种有效参考手段,具有较强的实际应用价值。

摘要：由于石墨烯在太赫兹波范围内只发生带内跃迁,相比在可见光范围内,其光学吸收特性有显著优势,通过集成石墨烯与谐振腔,将太赫兹波限制在腔内,可进一步增强石墨烯对太赫兹波的吸收.采用麦克斯韦方程组并结合电磁场边界条件,研究了单层石墨烯在太赫兹波段范围内的光吸收机理;推导出石墨烯的传输矩阵和吸收系数方程,发现在太赫兹波段石墨烯的吸收是在可见光波段吸收的9—22倍;通过建立谐振腔型石墨烯光电探测器在太赫兹波段的光吸收模型及求解探测器吸收率方程,发现在0.12 THz处,吸收率可达0.965,相比无腔状态下石墨烯在太赫兹波段的最大吸收率0.5,提高了93%;优化设计器件结构参数并表征,最终器件响应度最高达到236.7 A/W,半高全宽为0.035 THz.理论分析表明,采用谐振腔型石墨烯光电探测器对太赫兹波进行探测,具有高吸收率、高响应度.研究结果对于太赫兹谐振腔型石墨烯光电探测器的设计和应用提供了理论参考.

摘要：提出了一种具有超薄有源层的谐振腔增强型石墨烯光电探测器的设计方法,利用谐振腔结构可以将光场限制在腔内,有效增强探测器的吸收.通过研究谐振腔内光场谐振条件及谐振模式下探测器响应度增强的机理,建立了驻波效应下谐振腔增强型石墨烯光电探测器光吸收模型,仿真分析谐振腔反射镜反射率、谐振腔腔长对于腔内光场增强器件性能的影响.理论分析表明,谐振腔增强型石墨烯光电探测器在850 nm处响应度可达0.5 A/W,相比无腔状态下提高了32倍;半高全宽为10 nm.采用谐振腔结构能够提高石墨烯光电探测器件的光电响应,为解决光电探测器响应度与响应速度之间的相互制约关系提供了途径.

摘要：在电光、磁光调制器和传感器等光学器件的制作和使用过程中,经常会产生影响器件性能的弹光双折射.根据折射率椭球分析法,通过系统分析各晶系晶体的弹光效应,提出了若干去除光学器件中静态弹光双折射的方法.主要结论包括:对于正交晶系的双轴晶体,当光波沿着晶体任意一个主轴方向传播时,如果作用于晶体另外两个主轴方向的应力能够满足某一与晶体自身参数有关的倍数关系且不存在剪切应力,则可以去除这两个应力引起的弹光双折射;对利用所有单轴晶体,ˉ43m,432,m3m点群的立方晶体和匀质光学玻璃制作的光学器件,如果能够保持晶体沿着x1,x2轴方向的正应力相等且不存在剪切应力,或只对晶体施加x3方向的正应力,也可以避免沿着晶体主光轴x3方向传播光波的弹光双折射.上述去除弹光双折射的方法对光学器件的设计、制作和使用具有重要参考价值.

摘要：混合式惯导系统是一种集平台式、捷联式、旋转式惯导系统优点于一体的新型惯导系统。该型惯导可利用自身的旋转机构和高精度、高分辨率角度传感器实现不拆机条件下的误差参数自标定功能,极大简化了标校流程和系统维护工作量,有利于武器平台和作战系统效能的发挥。针对混合式惯导系统的结构特点和典型的旋转方式进行了误差分析,给出了误差参数自标定的设计原则和方法,并用混合式惯导原理样机进行了验证,结果表明,所设计的自标定方案能够在不拆机条件下利用自身旋转机构完成对陀螺漂移、加计零偏、刻度系数误差及安装偏角等参数进行精确估计,因此具有较高的理论意义和工程应用价值。

摘要：利用折射率椭球分析法,分析了某些具有多重光学效应的光学晶体在两个外场同时作用下的一些特有调制规律.结果表明,当晶体的折射率椭球方程的三个交叉项中只有一项x1x2不为零时,可以得到其外场诱导新主轴折射率及其主轴取向的简单计算式.据此可以揭示出某些晶体在两个外加电场同时作用下将具有双横向电光Pockels效应,例如ˉ6点群的电光晶体.但一般晶体在双横向应力作用下不具有与双横向电光效应类似的调制特性,其弹光双折射大小与其应力差成正比,其双折射主轴方向一般为固定值.在相互垂直的外加应力和电场同时作用下,某些晶体(例如ˉ43m点群晶体)的双折射大小与外加应力和外加电场的加权几何平均值成正比,且新折射率主轴旋转角由外加应力和外加电场的比值来确定.晶体的上述双参量调制特性对设计新型光学调制器或传感器具有重要指导意义.

摘要：研究了磁悬浮反作用飞轮密封罩结构的优化设计方法。基于有限元分析理论分别建立了两种外形设计方案的密封罩有限元模型,对密封罩壳体进行了静强度分析并利用特征值屈曲法分析其抗压稳定性,比较了两种设计方案的优缺点;对其中一种壳体的设计方案进行了变外形参数的结构优化设计,通过分析两个关键外形参数和壳体厚度对密封罩整体性能的影响,得出了最优的密封罩设计方案,最终得到壳体的设计质量为0.197 kg,稳定性系数达5.374。该优化设计方法提高了密封罩设计的可靠性和效率,对飞轮系统整体优化设计有重要意义。

摘要：基于小角度近似的传统陀螺仪测试方法,不再适用于MEMS陀螺仪标度因数和输入轴失准角的测试。通过研究陀螺标度因数与输入轴失准角之间的耦合关系,提出了解耦测试原理,建立了严格的数学模型,针对该原理设计了解耦测试设备和方法;应用有约束多元非线性最小二乘问题解法实现了解耦解算。解耦原理计算机仿真和模拟MEMS陀螺仪的半物理仿真结果均表明,该方法能精确实现测试参数的解耦,解耦精度不受输入轴失准角大小的影响。本方法优于传统方法,尤其适用于大输入轴失准角的MEMS陀螺仪。

摘要：传统半导体激光器与驱动控制器多采用分离式设计,故半导体激光器系统的体积很难紧凑化,而一体化半导体激光器存在电路集成度高,发热严重等问题,因此,本文提出了对半导体激光器进行一体化、小型化设计的方法。为了保证所设计的半导体激光器运行时系统温度分布均匀,输出激光不受温度变化影响,在结构设计之前,利用ANSYS软件对元器件集成度较高的电路板等热源进行了热仿真,提高了集成后结构的可靠性。仿真结果显示,优化设计后的半导体激光器一体化结构满足激光器温度要求,系统温度分布均匀,能保证激光器稳定运行。设计的新型半导体激光器的整体结构尺寸仅为85mm×95mm×115mm,不仅实现了半导体激光器与驱动控制器的一体化与小型化集成,并且结构中留有准直光路设计空间,便于后期的应用研究。