摘要：为提高输电线路通道内树障清理的安全性与作业效率,设计了一种悬挂刀具结构的树障清理空中机器人。该机器人通过在机体上安装旋翼组件以及悬垂的作业刀具,适合于自上而下或由外向内对树障实施“剃头式”大面积快速清理,可有效保证操作人员与树障处高压输电线的安全距离,提升了清障作业的效率并降低操作风险。树障清理空中机器人建模与仿真证明,该机器人在空中能够实现稳定作业,验证了树障清理空中机器人工程应用的可行性和有效性。

摘要：图腾柱PFC具有体积小、效率高、共模干扰小等优点,适合高功率密度的应用场合。文章研究了基于GaN器件的图腾柱PFC在CCM模式下的工作原理及闭环控制策略,采用电流内环电压外环的双环控制策略,电压外环用于稳定输出电压,其输出信号与采样后的电网电压相乘作为电流内环的基准,以控制输入电流跟随输入电压同相变化。同时提出了一种PI控制参数的设计方法。最后,文章研制了一台输入电压220 VAC、输出电压380 V、输出功率2 kW的原理样机,验证了理论分析的正确性。

摘要：为先进地基太阳望远镜(Advanced Ground-based Solar Telescope,AST-G)主镜支撑系统预研,设计了一套基于控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)总线通信的主动光学镜面位姿调整驱动系统。首先,面向一个主动支撑样机实验平台,开展镜面运动学理论分析及位姿解算;然后,采用STM32设计了1个主节点和3个子节点,实现了镜面位姿驱动系统中位移促动器的分布式控制;最后,开展了基于CAN总线的位移促动器性能测试及镜面位姿调整实验验证。结果表明,位移促动器的控制精度的均方根误差优于1μm,镜面绕x,y轴的转动均方根误差优于1″,镜面z轴方向平动均方根误差优于1μm。基于CAN总线的位姿驱动系统研究为先进地基太阳望远镜主镜支撑系统的研制提供了技术探索,也可为其它主动光学应用系统提供参考。

摘要：声表面波标签具有无源无线等优点,但现有标签天线尺寸较大,限制了其在很多场合的应用。通过弯折偶极子天线臂的方式以实现声表面波标签天线的小型化,采用HFSS软件对小型化天线的尺寸参数进行了扫描分析和优化设计,实际测试了天线性能和相应的系统识别距离,并采用ADS软件对标签芯片和标签天线进行了阻抗匹配。小型化天线尺寸仅28 mm×34 mm,远小于原有天线的尺寸,且系统识别距离可达3.2m,满足大多数场合的应用要求。

摘要：为解决无线电能传输系统中非接触变压器原副边错位所导致的系统电路参数的大范围变化，以边沿扩展型非接触变压器为例，结合磁场仿真研究，分析磁通耦合特性，构建磁场模型，给出耦合系数在横向错位下的求解方法。基于磁场分布的特点，优化绕组结构，提出副边多绕组的新型非接触变压器结构。采用优化后的非接触变压器结构，设计60W非接触变换器。耦合系数的计算结果和测试结果一致，证明了所提磁场模型及耦合系数计算方法的正确性。与传统边沿扩展非接触变压器相比，在10mm气隙条件下，变压器的有效充电区域显著增大。

摘要：在嵌入式微小型四旋翼姿态测量系统中,姿态算法、系统冗余、硬件方案等直接影响了测量系统的性能和实用性。针对上述问题构建了一种兼具实用性、鲁棒性以及准确性的姿态测量系统。系统使用四元数卡尔曼滤波对微机电陀螺仪、微机电加速度计以及微机电磁力计进行数据融合处理,在硬件设计中采用双加速度计,并同时采用不同采样频率对其采样以增强系统的冗余性。仿真结果表明该数据融合方法的稳定性以及准确性,同时仿真数据表明系统的测量误差在0.5°以内,能够满足微小型四轴飞行器控制系统所需的姿态测量要求。

摘要：针对常规四旋翼难以实现位置和姿态独立控制问题,研究了一种具有全向推力矢量的可倾转四旋翼飞行器系统.为克服系统的大范围不确定性、强耦合性及外部风扰影响,设计了基于自抗扰控制(ADRC)技术的飞行控制器.通过建立风扰下的系统动力学模型,分析阵风对旋翼气动力的影响.接着将系统解耦为六通道单回路结构并分别设计自抗扰控制器,引入扩张状态观测器估计系统的内外扰动,利用非线性状态误差反馈律输出扰动补偿控制.在此基础上,通过变量代换线性化控制分配矩阵,将控制器输出直接映射到旋翼转速和倾转角.仿真结果表明,所设计的自抗扰飞行控制器具有良好的位置和姿态独立控制能力,能够有效地估计和补偿紊流风扰动,同时对系统的部分动力失效故障有较强的鲁棒性.

摘要：为了解决悬挂负载空中机器人飞行时产生的负载摆动和残余振荡问题,本文采用滑模变结构方法设计了高度控制器和抗摆控制器。首先建立悬挂负载空中机器人的动力学模型,基于此设计出一阶滑模的高度控制器和二阶滑模的抗摆控制器,并且提出了一种改进型的边界层厚度可变的边界层法来降低抖震现象。最后使用MATLAB和Adams联合仿真,验证控制器的有效性。结果表明,设计出的控制器具有良好的抗摆效果,满足系统要求。

摘要：为了有效控制四旋翼飞行器的飞行姿态,采用STM32微控制器作为主控制器,利用加速度计、陀螺仪、地磁计、气压计等姿态传感器,设计了四旋翼飞行器姿态控制器。为了实现多姿态传感器测量数据的有效融合、四旋翼非线性姿态模型的准确建模,进一步采用扩展卡尔曼滤波器算法进行四旋翼飞行器姿态的精确解算,有效实现了对四旋翼飞行器的姿态控制。实验结果表明,相比于采用常用的姿态解算算法,设计的采用扩展卡尔曼滤波器姿态解算算法的四旋翼飞行器姿态控制器具有更高的控制精度。

摘要：提出了一种新型的抗干扰模型参考自适应控制的算法,该算法基于关联矩阵、理想匹配模型与LDU分解的抗干扰技术,可用于对各种干扰进行抑制,响应快速,能够确保系统的稳态响应指标和提高系统的瞬态响应性能。选用时变阶跃输入和不匹配干扰,对新型抗干扰自适应控制器与鲁棒伺服LQR控制器进行了对比仿真验证。结果表明,设计的抗干扰控制器对于不匹配扰动具有较强的鲁棒性。