摘要：二级倒立摆是一个典型的欠驱动非线性系统,其控制问题具有一定的挑战性.为了解决时变参考信号下二级倒立摆的起摆和跟踪控制问题,本文提出了一种基于能量控制与近似输出调节方法的起摆和三阶控制器设计方案.首先,采用能量控制方法将第1级摆杆从下垂位置摆起到倒立位置附近;其次,采用滑模控制方法将第1级摆杆稳定在倒立位置,同时,采用等效小车与能量控制相结合的方法将第2级摆杆摆起到倒立位置附近;最后,采用基于近似输出调节理论的多项式近似方法设计三阶控制器实现二级倒立摆的位置跟踪控制.仿真和实验结果均验证了该控制方案的有效性.

摘要：针对角速度状态受限条件下的刚体飞行器姿态镇定控制问题,提出一种基于扰动观测器的时变状态增益有限时间姿态控制方法.针对基于修正型罗德里格斯参数(MRPs)描述的刚体飞行器姿态控制模型,首先,利用齐次性理论并充分考虑到系统的模型结构特点,设计一种带有角速度约束项的有限时间姿态控制器,使得系统有限时间镇定;其次,在初始状态满足受限条件的情况下,角速度在任意时刻都可以被约束在期望的范围内;然后,针对存在外部干扰的姿态环动力学系统,提出一种带扰动估计补偿的复合有限时间姿态镇定控制器;最后,通过与其他两种控制方法的仿真比较,验证了所提出控制方案的有效性和优越性.

摘要：采用串行动态解耦-补偿网络实现多维力/力矩传感器的动态解耦-补偿,对已有的设计方法进行了改进。基于单通道加载实验数据,通过系统辨识方法设计网络的各个环节。具体针对六维杆式风洞应变天平,采用负阶跃单元加载法进行动态标定实验。对力矩加载实验数据进行预处理。采用OE模型描述串行动态解耦-补偿网络中的各个环节,通过基于预报误差的系统辨识方法确定其参数。对实验数据处理的结果表明,所设计的杆式风洞应变天平动态解耦-补偿网络能将杆式天平的维间动态耦合误差由高至88.85%降低至6%以内,主通道阶跃响应调节时间缩短至30 ms以内且超调量降低至5%以下,从而大幅度改善了杆式风洞应变天平的动态性能。

摘要：与普通U形和△形科氏质量流量计相比，微弯型科氏质量流量计固有频率更高、相位差更小，测量气-液两相流时误差更大。为此，设计气-液两相流实验方案，采用课题组研制的科氏质量流量变送器进行气-液两相流实验，采用BP人工神经网络对测量误差进行建模，得到误差模型，实现对气-液两相流测量误差的在线实时修正。实验结果表明，当密度降在0％～30％范围内变化时，通过在线修正，气-液两相流测量误差从原来的最大为-50％减小到-5％～3％以内，取得了很好的效果。

摘要：杆式应变天平是一种6维力传感器,在风洞实验中测量飞行器模型所受的各个方向的力和力矩。但是,其动态响应的超调量大,调节时间长,即动态性能差,无法满足动态测试的要求。为此,设计了应变天平动态标定装置,进行动态标定实验;基于实验数据建立应变天平的动态数学模型,给出性能指标;研制基于DSP的动态校正系统,实现对应变天平6路输出信号的动态补偿,以加快应变天平的动态响应。所建的模型和所研制的系统得到实验结果的验证。

摘要：设计高频方波励磁方案,提出浆液信号处理方法,以DSP芯片TMS320F2812为核心研制浆液型电磁流量计,以解决浆液测量问题。励磁控制部分采用线性电源搭建恒流源并以高压供电,实现高频方波励磁,并保证信号零点的稳定。信号调理部分采用差分放大、偏置调整以克服共模干扰和极化漂移。信号处理部分采用基于统计分析与信号重构的浆液信号处理方法去除浆液干扰,获得稳定的流量输出。水流量标定和纸浆浆液测量实验结果表明,该浆液型电磁流量计水流量测量精度优于0.5%,浆液测量的稳态波动率小于4%,动态跟随响应时间小于4 s,满足实际应用对浆液测量的要求。

摘要：研制了基于MSP430F5418的低功耗数字流体振荡式流量计，适配于涡街流量计和旋进旋涡流量计的一次仪表。采用数字频谱分析和带通滤波器相结合的方式，关键算法采用汇编语言和定点运算实现，保证了在低功耗情况下，最大限度地滤除流量信号中混杂的噪声信号，拓展了下限流量。根据降压型DC／DC和低压差线性稳压器的工作原理，设计了通道切换电路，实现了在不同工况下高效率的电源电压转换。依据测量需要和精度要求，温度和压力补偿模块采用间歇工作模式，进一步降低了系统的功耗。

摘要：在测量含气液体流量时,科氏质量流量计测量误差大,并且会出现流量管停振的现象。针对含气液体流量测量时的问题,设计了一套两相流实验装置及流程,研制了基于DSP的数字科氏质量流量变送器系统,进行气液两相流实验,通过改变液体流量点和含气量,采集实验数据样本;提出采用BP神经网络的方法,用于测量误差样本的建模与预测,并将网络训练后的模型参数植入DSP,实时实现对含气液体流量的在线测量与校正。实验结果表明,在含气量达到20%时,所研制的数字科氏质量流量变送器系统能有效维持流量管振动,经过校正方法修正后的实时测量误差优于±4%,大大减小了液体流量的测量误差。

摘要：针对常规涡街流量计难以测量雷诺数在5 000-20 000内流量的问题,研制测量低雷诺数流量的涡街流量计,以扩展量程比。重新设计涡街流量计一次仪表,以满足互相关分析的要求。充分利用两个压电传感器输出信号的相似性,采用互相关分析方法,实现低雷诺数流量的测量。提出一种基于互相关分析快速计算时延的方法,保证仪表的实时性。采用三次样条插值的方法,大大减小较低的采样频率对延迟时间测量精度的影响。以低功耗单片机MSP430F6459为核心,研制成功低功耗、两线制涡街流量变送器。水流量标定结果表明,该涡街流量计量程下限所对应的雷诺数为6 649,测量精度为1级。

摘要：传感器的稳幅振动是科氏质量流量计工作的前提。当被测液体流量中含有气体时,传感器的振动阻尼增大,需要的驱动能量增加。而已有模拟驱动无法及时提供所需能量,致使传感器停振。为此,绘制已有模拟驱动的驱动特性曲线,分析其存在的问题,进而推导新型模拟驱动的驱动特性曲线,设计出能同时工作于单相流和气液两相流下的新型模拟驱动电路。在持续气液两相流和单相流-气液两相流切换下,进行了已有模拟驱动和新型模拟驱动的对比实验。结果表明:新型模拟驱动的驱动稳定性和快速性均优于已有模拟驱动。