摘要：针对高速电机磁悬浮转子受不平衡扰动时位移精度下降的问题,提出一种基于最小位移原则的变极性最小均方误差(least mean square,LMS)反馈不平衡补偿策略,通过在线辨识位移信号中的转速同频分量,引入反馈补偿来增加系统对同频分量的广义动刚度,实现不平衡补偿。利用广义根轨迹分析了引入补偿后系统的闭环稳定性,同时针对仅以负极性或正极性引入补偿后,闭环系统均存在临界转频以上或以下发散的问题,设计了通过切换引入补偿的极性来穿越临界转频,从而实现引入LMS反馈补偿后全转速范围闭环稳定。实验结果表明,该方法在全转速范围内均能大幅减小位移信号中的转速同频分量。

摘要：针对现有方法无法实现瓦斯抽放孔开钻前钻机精确、快捷定向的问题,提出采用光纤陀螺惯性导航技术实现钻机精确快速定向的新方法。根据调整钻机姿态过程的运动特性及测量要求,设计了钻机定向仪测量总体方案,采用速度及位置的双参数组合抑制了测量误差随时间的漂移,设计了组合卡尔曼滤波器,实现了快速、方便、长时间的精确测量。完成了定向仪硬件总成、软件算法及上位机软件的设计,实现了原理样机。通过对样机试验验证了方案的正确性,试验结果表明定向仪寻北时间、寻北精度以及动静态长时间测量精度均达到了钻机定向指标要求,基于光纤陀螺的钻机定向仪为煤炭领域相关定位定向测试仪器研制提供了一种新思路。

摘要：在随钻声传输技术中自钻柱底部上行的井下噪声及回波干扰严重降低声信号接收性能.基于低频纵波在声阻抗突变处及周期性管结构信道内的传输特性,设计具有周期性凹槽的隔声体结构.结合信道内噪声特征及隔声阻带中心频率,比较分析单结构隔声体短节与组合结构隔声体频响特性及隔声量,并将隔声体引入钻柱信道,用钻柱内一维低频纵波传输有限差分算法,时、频域仿真分析隔声体在信道内的隔声性能.结果表明,组合隔声结构可实现较宽的隔声频带,使噪声水平降低20 ～40 dB,从而改善信噪比、提高传输速率,为钻柱声遥测系统优化设计提供方法基础.

摘要：针对磁轴承磁力参数理论设计值不精确的问题,提出了一种基于不平衡响应的磁力参数实验辨识方法.利用转子的质量不平衡在高速转动时的离心力效应,通过检测磁轴承在零电流控制状态下的同频位移响应和零位移控制状态下的同频电流响应,解算磁轴承磁力参数.设计了基于通用陷波器原理的零位移控制器和零电流控制器,并通过设置T矩阵保证闭环系统稳定.实验结果表明:基于不平衡响应的磁力参数辨识方法,辨识结果与理论设计值差别在20%之内,证明了该方法的正确性和改进磁轴承力学参数的有效性.

摘要：超辐射发光二极管（SLD）光源在变温（-45~70℃）环境下的工作稳定性直接影响光纤陀螺的性能，因此，变温（-45~70℃）情况下其恒流源的驱动稳定性就成为系统设计与优化的关键问题之一。根据恒流模式工作原理，建立了等效电路模型，并得到了表征变温环境恒流源稳定性的数学解析式，根据该式给出了变温环境恒流模式设计的设计依据；利用该解析式还对几种不同情况下恒流源的变温稳定性进行了理论分析与计算；最后给出了验证实验，实验结果与理论计算结果相一致。因此，利用该式可以实现对SLD恒流源性能的有效评估，这对于变温环境下SLD光源驱动设计具有重要指导意义。

摘要：为降低摩擦对航空遥感三轴惯性稳定平台高精度控制的影响,提出基于LuGre模型的惯性稳定平台反步积分自适应摩擦补偿方法。根据系统速度过零多值及位置'平顶'现象建立惯性稳定平台LuGre摩擦模型,利用两步辨识及动态参数优化方法得到系统摩擦模型参数,进而以李雅普诺夫稳定性理论为基础设计反步积分自适应摩擦补偿控制器。通过Matlab仿真分析摩擦对系统精度的影响,并与前馈补偿方法相比较,评价反步积分自适应补偿方法的有效性和鲁棒性。通过试验对某航空遥感惯性稳定平台方位系统进行摩擦模型及补偿方法验证。试验结果表明,反步积分自适应补偿能显著减小摩擦对系统的影响,使方位系统角位置误差波动范围、角位置跟踪方均根误差比未补偿前分别减少78.7%、91.5%,与仿真结果一致,对提高航空遥感三轴惯性稳定平台系统控制精度具有重要意义。

摘要：针对主被动磁悬浮转子高速旋转时质量不平衡和被动磁轴承磁中心的偏移导致的同频振动力问题,提出了一种基于位移陷波加前馈补偿的自动平衡控制方法。首先,在转子为零位移控制状态下提取控制电流的同频成分,计算获得与被动磁轴承磁中心偏移相关的参变量;然后,在额定转速下设计通用陷波器以消除同频电流,前馈补偿主动磁轴承、被动磁轴承位移负刚度力和被动磁轴承磁中心偏移力,使主被动磁轴承的同频输出力为零,实现了转子绕惯性中心旋转。对提出的方法进行了仿真和实验验证并与仅补偿质量不平衡的算法进行了对比。仿真结果显示:提出的方法的同频磁轴承力减小到了只进行质量不平衡补偿算法的6%;实验结果显示:同频振动加速度减小到只进行质量不平衡补偿算法的23.3%。仿真和实验验证了该方法的有效性,表明该方法对同频振动抑制效果显著,实现了转子的自动平衡控制。

摘要：基于主被动复合驱动的思想提出一种大伸展/收拢比、高载荷/自重比的新型伸缩式伸杆机构,以满足微纳探测器的实际应用需求,用于支撑各类探测载荷远离航天器本体,避免本体剩磁对空间待测信号的干扰,保证探测数据的准确性。首先,探索描述被动驱动源(弹簧铰链)的力矩驱动特性;然后,分析柔性伸杆的弯曲、扭转、压平和卷曲等力学性能。在此基础上,结合建立的柔性伸杆伸展速度、负载动能、弹簧铰链势能及主动驱动(电动机)力矩等参数的能量流约束方程,进行主、被动驱动和柔性伸杆的参数匹配研究;最后,利用有限元软件仿真和样机平台实验验证了参数匹配的合理性。仿真与实验结果表明,针对主被动复合驱动的空间探测柔性伸杆机构,通过合理的参数匹配,可实现柔性伸杆无褶皱地平稳伸展和收拢,为后续的机构设计和控制方案奠定了基础。

摘要：针对周期性管结构信道特征,构建钻柱内一维低频纵波传输的有限差分模型,应用单个加速度传感器作为声接收器,在时、频域仿真分析了换能器接收位置对声信号传输特性的影响规律。在此基础上,考虑信道内多重回波对声通信信号检测的影响,基于信道容量的分析,引入上、下行信道的单位脉冲激励响应,设计了一种基于双声接收器模式的回波噪声抑制方法,并利用倒频谱解析算法,求解接收信号中的回波信息,分析了单、双接收器工作模式下信道响应特征。数值仿真结果表明,双接收模式可有效抑制井下回波噪声,改善信噪比,从而实现更佳的信道接收性能。

摘要：针对微重力、动框架等多源扰动下磁悬浮控制力矩陀螺磁轴承转子系统的强非线性、参数摄动及未建模动态等问题,开展控制力矩陀螺的磁轴承转子鲁棒控制研究。建立了磁轴承转子轴向通道动力学模型与电磁力工作点线性化模型,分析了系统参数摄动及未建模动态,并在此基础上提出了一种非线性系统指数趋近积分滑模控制方法,设计了含有电流及位移的积分滑模平面,采用指数趋近律与饱和函数抑制抖振实现到达阶段滑模控制律。实验结果表明:采用该方法可有效抑制滑模的抖振现象,参数摄动时系统具有较佳动态性能,同时在转子转动、框架工作时保证系统良好鲁棒性。