摘要：激光陀螺作为位置姿态测量系统(POS)的核心传感器,其精度直接决定激光陀螺POS系统精度,围绕机抖激光陀螺信号去噪的需求,基于FIR滤波器建模的方法,设计了FIR数字低通滤波器;针对滤波器导致的信号延迟问题,根据FIR数字滤波器群延迟特性建模,提出了激光陀螺POS数据时延补偿方法。静态实验结果表明,设计的FIR数字低通滤波器降低了激光陀螺抖动噪声功率达80dB。进一步通过飞行实验表明,提出的方法降低了激光陀螺POS系统姿态角误差,与POS/AV510相比航向角误差由0.017°降低到0.01°,俯仰角误差由0.007°降低到0.005°,横滚角误差由0.016°降低到0.005°,满足了机载InSAR对激光陀螺POS精度要求。

摘要：针对机载对地观测载机长时间匀速直线飞行时分布式位置姿态测量系统(POS)姿态误差随时间积累的问题,基于载机有效机动能够提高分布式POS系统可观测度进而提高系统估计精度的思想,设计并对比多种机动方式下分布式POS系统的估计精度,并对机动后分布式POS系统进入测区前的滤波估计稳定时间、直线飞行成像时长和全球定位系统(GPS)基线长度进行了测试。仿真结果表明,设计的飞行轨迹能够提高成像段运动参数的测量精度,可为机载对地观测最优飞行轨迹的选择和设计提供理论指导。

摘要：针对激光器频率调谐系数测试应用的需求,提出了基于空心光子晶体光纤的激光器频率调谐系数测试装置的方案。首先,对测试装置的总体方案、光子晶体光纤谐振腔的基本结构进行设计,重点完成了激光器频率调谐系数测试方法的数值计算和机理分析;之后,完成了光子晶体光纤谐振腔的设计和加工,并搭建了激光器频率调谐系数测试装置;最后,对目前常用的窄线宽光纤激光器和半导体激光器进行频率调谐系数测试。光纤激光器的电压-频率调谐系数为17.6 MHz/V,与激光器出厂指标基本吻合,而且光纤激光器的频率调谐系数在调谐范围内具有良好的一致性。半导体激光器在调谐范围内的调谐系数不均匀,容易受环境的影响,测得电流-频率调谐系数的平均值为30.9 MHz/mA。研究结果表明,测试装置的精度远高于商用波长计,并且具有良好的长期稳定性,充分体现出了空心光子晶体光纤谐振腔作为频率基准进行频率检测所具有的测频精度高、温度漂移小的技术优势。

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：设计的新型微机械陀螺采用了谐振敏感原理,其具有直接准数字式频率输出、高灵敏度、结构设计灵活、自解耦等优点。由于灵敏度是谐振式陀螺的一个重要指标且对其他指标有重要影响,本文重点对其进行优化设计。从仿真结果可以看出,在保证其他性能的前提下,起始结构方案、改进结构方案1、改进结构方案2和最终方案的灵敏度值分别为0.080、0.210、0.341和0.5447Hz/(°/s)。通过对比可得,每次改进过程,灵敏度都有较大提高。经分析,驱动方向上DETF的振幅减到外质量块振幅的1.16×10-4。测量范围为±300°/s,在测量范围内,线性度为6.41×10-7。

摘要：为了改善惯性动量轮的动静态性能,提高其转速跟踪精度和输出力矩精度,提出一种滑模变结构控制算法。通过建立包括永磁无刷直流电机和功率变换器在内的惯性动量轮状态空间平均模型,基于李导数形式表述的到达条件,设计并推导出滑模变结构控制律。为验证该控制律的有效性,在惯性动量轮上进行实验分析,实验结果表明:相比传统的PID控制算法,所采用的滑模变结构控制算法响应时间和超调量较小,绕组电流更加平滑,具有更好的动静态性能,转速跟踪精度从2.51 rad/s提高到0.21 rad/s,输出力矩精度从0.01 N m提高到0.001 N m。

摘要：功率变换器是无刷直流电机驱动系统中最易发生故障的薄弱环节,因此,功率变换器故障诊断成为无刷直流电机容错控制研究的关键。该文针对基于Buck DC-DC变换器调压的无刷直流电机三相全桥逆变器,根据其正常与故障状态下的不同工作特性,在现有单电流传感器的基础上,仅对直流母线电流进行采样,与电机360电角度内的6种工作状态相结合,提出了一种简单易行的故障诊断方法,实现三相全桥与Buck变换器功率管单管开路故障检测与识别,同时设计了故障保护电路,有效防止二次故障的发生。仿真与实验结果验证了该方法的可行性与有效性。

摘要：位置姿态系统(position and orientation system,POS)是机载干涉合成孔径雷达(interferential synthetic aperture radar,InSAR)提高对地观测成像质量的关键装置,围绕机载InSAR运动误差补偿的需求,分析了机抖激光陀螺惯性测量系统(inertialmeasurement unit,IMU)的尺寸效应,设计了一种轻小型、对称八点减振的惯性敏感组件结构;设计了基于DSP+FPGA硬件方案的数据采集及预处理模块,提出了基于滤波器建模的时延补偿方法,研制成功一种高分辨率机载对地观测系统用小型高精度激光陀螺POS样机。实验室静态、车载以及飞行试验结果表明该系统纯惯性导航误差分别为0.196 nmile/h、0.659 nmile/h和0.681 nmile/h,满足了机载InSAR 0.5 m高程精度需求。

摘要：由于磁悬浮控制力矩陀螺转子的不平衡振动会造成控制力矩陀螺系统的同频扰动,影响卫星姿态控制精度与卫星载荷精度,本文提出了基于滑模变结构扰动观测器的磁轴承主动振动控制方法。首先,对不平衡扰动力和力矩作用下的磁轴承-转子系统进行建模;接着,设计了滑模变结构扰动观测器观测不平衡扰动力和力矩;然后,利用跟踪微分器估计位移传感器输出信号的微分获取速度信号,降低观测器的阶数;最后,将滑模扰动观测器的输出引入磁轴承控制器,对观测得到的同频不平衡扰动力和力矩进行补偿。仿真和试验结果均表明,设计的滑模变结构观测器实现了对不平衡扰动的观测,通过控制器有效地实现了对不平衡扰动的补偿,减少了72%的同频振动。

摘要：在随钻测井中地面噪声与周期性信道结构形成的下行回波导致传输性能降低,为此,结合钻柱信道的噪声分析,利用上、下行信道的瞬态脉冲响应,构建回波噪声抑制模型,提出了双声接收器的检测方式。在钻柱激励端分别施加单位正弦脉冲信号和PSK调制数据,在接收端耦合下行的高斯噪声,应用钻柱内一维低频纵波传输的有限差分算法,在单接收器和双接收器模式下时域和频域仿真分析了钻柱内声信号的传输特性,验证了双声接收器检测方式的有效性。该方法可实现井下回波噪声的抑制,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。