简介：从理论上推导了声学超表面对平面声波的作用模型,该理论模型计及声波高阶衍射模态,从而能够计及超表面微结构之间的声学干扰.通过与数值结果对比,该模型预测的反射频率精度得到了一定程度的提高,并能够分辨出相邻孔声场之间的耦合模态.讨论了声学超表面吸声特性与阻抗特性对高超声速边界层内Mack第2模态的抑制机理,研究发现通过设计超表面阻抗特性,使得入射声波与反射声波在壁面处相位相反,同样可以抑制Mack第2模态.基于理论模型,分别优化设计得到最优的微结构几何尺寸,并通过对Mach6平板边界层流动进行稳定性分析,验证了超表面不同声学特性的抑制效果.

简介：针对单轴旋转调制惯性导航系统结构动刚度低的问题,以模态仿真分析为基础对系统结构进行优化改进。基于无质量弹性单元等效滚动轴承的方法,利用经验公式计算轴承等效刚度,并引入转子动力学合理表征系统的旋转行为,利用有限元分析软件ANSYS实现了系统模态的高可信度仿真分析。以提高系统一阶模态频率为设计目标,通过结构性能缺陷识别的方法确定优化方向,对结构薄弱点进行改进设计,将系统结构基频从36Hz提高到74Hz。最后,开展模态试验验证。试验结果表明,仿真与试验的符合度优于90%,优化后的系统在0-60Hz的扫频范围内无明显振动响应。

简介：根据二阶质量-弹簧-阻尼系统的幅频特性和相频特性关于谐振频率对称的特点,提出了一种低频振荡激励的实时模态匹配技术,根据检测模态的输出响应来判别驱动模态和检测模态的匹配程度。首先简要介绍了带频率调谐功能的双质量线振动硅微陀螺仪,该陀螺利用负刚度效应来调节检测模态的谐振频率;然后通过理论推导以及系统仿真验证了基于低频调制激励的自动模态匹配技术的可行性和有效性;最后设计了一种基于现场可编程逻辑阵列（FPGA）的数字控制电路,并且对同一测试陀螺进行了模态匹配和模态不匹配下的性能对比。试验结果表明,相比模态不匹配条件下,陀螺零偏稳定性从5.89（°）/h提高到1.26（°）/h,角度随机游走从0.36（°）/√h提高到0.079（°）/√h,性能分别提高了4.7倍和4.6倍。

简介：陀螺的噪声是影响组合导航系统精度的重要因素之一。以农机多传感器组合导航系统为研究背景,在分析经验模态分解去噪和小波去噪的基础上,提出了一种基于自相关特性的经验模态分解去噪方法。该方法根据本证模态函数分量的自相关函数特性,提出了一种含噪本证模态函数筛选策略。该方法能够自适应地确定主要含噪的本证模态函数分量,避免了需要人为确定的不足;同时,结合改进小波阈值去噪的优势,避免了将混叠在噪声中的有效信号完全消除,使其具有一定的自适应性。为了验证方法的有效性,利用农机组合导航系统中微机械陀螺的实际输出数据,分别采用改进阈值小波去噪方法、经验模态分解去噪和改进的经验模态分解去噪方法进行了对比试验。结果表明,改进经验模态分解去噪方法的效果要优于前者,在一定程度上能够改善农机多传感器组合导航系统的定位精度。

简介：惯性平台台体的动态特性直接决定着惯性仪表的工作精度和可靠性,模态分析是研究机械系统动态特性的主要方法之一.在概述了实验模态分析理论的基础上,建立了某型号平台台体结构的实验模型,对其进行了实验模态分析.通过对实验结果与有限元计算结果比较,验证了有限元结果较为准确;同时针对结构存在的问题,通过灵敏度分析对结构的动力修改提出了改进意见.

简介：一般的Kalman滤波器要求有准确的动态和统计模型，而低成本的MEMS-IMU性能随着温度急剧变化，故在MEMS-IMU／GPS组合导航系统中使用一般的Kalman滤波器存在很多的局限性。针对低成本的MEMS-IMU／GPS组合导航系统，提出了多模态自适应滤波算法在MEMS-IMU／GPS组合导航系统中的应用；针对普通的多模态算法中的问题，采用修正的多模态自适应滤波算法来提高MEMS-IMU／GPS组合导航系统的性能。使用静态实时测试数据，验证了所提出的算法。测试结果表明，与普通Kalman滤波器相比，修正的多模态滤波算法提高了MEMS-IMU／GPS组合导航系统的性能；采用所提出的算法，MEMS-IMU／GPS组合导航系统的短时间静态位置精度小于5m（标准差），速度精度小于0．1m／s（标准差），姿态角精度小于0．5°（标准差）。

简介：石英振梁式加速度计是一种频率输出的高精度加速度计。石英谐振器是石英振梁式加速度计的关键部件。由于高动态性能要求，在结构设计阶段，必须对其进行模态分析。用模态分析理论和有限元软件工具，进行结构模态分析和谐响应分析，揭示其结构的静、动态性能。理论分析和计算机仿真结果表明所设计的结构能满足使用要求，同时为改善优化设计时的效率和质量提供依据和方法。

简介：空间稳定系统是高精度长航时导航技术的关键,快速对准是其工程应用的重要功能之一。研究了基于位置和速度观测的系统快速对准方法。基于Wahba定姿原理设计平台姿态角的粗估计算法,研究了系统水平通道误差模型的短时可观测性,并据此设计一个可实时估计平台失准角初值、水平位置和速度误差的7维精对准Kalman滤波器。计算机仿真和动态试验结果表明,所述快速对准方法可估计较大的平台失准角（3°量级）,同时适用于系泊和海上应急启动情况;在动态条件下精对准2h,精度即满足指标要求,具有较强的工程应用价值。

简介：针对风场对临近空间伪卫星导航精度影响的问题，提出伪卫星抗风场干扰自主导航算法，以提高伪卫星的导航精度。首先，将风场模型加入伪卫星SINS/CNS/SAR组合导航的量测模型中，建立风场干扰下的SINS/CNS/SAR组合导航系统模型；然后，设计自适应UPF非线性滤波算法，将该算法用于SINS/CNS/SAR组合导航解算中，分别在考虑风场干扰和不考虑风场干扰的情况下，利用UKF、UPF和自适应UPF算法对临近空间伪卫星组合导航系统误差进行估计。仿真结果表明，在考虑风场干扰的条件下，提出的自适应UPF算法在东向、北向和天向的速度误差均控制在±0.21m/s以内，误差大小分别是现有的UKF和UPF的1/5和1/3。该算法能有效抑制风场对导航解算精度的影响，提高伪卫星的定位精度。

简介：为提高空间稳定惯性导航系统的姿态精度,利用姿态误差进行系统级参数标定和校准。首先,给出了姿态误差模型,考虑陀螺漂移、加速度计误差、壳体翻滚失准角、安装误差和框架角零偏的影响;接着,利用姿态误差模型进行可辨识性讨论和分析,总结出能分离的参数和标定方法,并据此设计试验方案。获得姿态误差后,结合最小二乘法和姿态误差模型进行系统级参数标定和校准,结果表明,参数标定误差小于15%的姿态精度指标,校准后,纵横摇角和航向角精度提高了60%和40%。

简介：针对自由漂浮状态下的空间机械臂系统，研究了基座姿态扰动最小的轨迹规划问题。首先通过正弦函数参数化机械臂各个关节，在机械臂关节角速度、角加速度以及基座姿态变化范围受限的约束条件下，定义了基座姿态扰动最小的目标函数，然后提出了基于混沌粒子群算法的轨迹优化策略，并给出了具体求解步骤。数值算例结果表明，在满足系统的约束条件下，机械臂关节变化平缓，不存在角速度突变的情况，并且比标准粒子群算法具有更快的收敛速度，在优化轨迹下进行运动仿真，结果表明终止时刻基座姿态扰动为1.3708°(三轴合成)，而梯形规划的姿态扰动为8.5459°，优化后使得姿态的扰动减小84%，从而说明所提出的算法能够有效减小机械臂运动对基座姿态的扰动。

简介：─—本文推导了空间运输系统中航天飞机轨道飞行段，利用天文－惯性组合姿态参考系统中的星体跟踪器跟踪预选导航星，对航天飞机的姿态，即航天飞机惯性导航系统的三轴姿态偏差进行修正的公式。并提供了一种新型的适合于空间运输系统的ＣＩＤ（ＣｈａｒｇｅＩｎｊｅｃｔＤｅｖｉｃｅ）星体跟踪器原理样机，论述了其工作原理，关键技术及性能参数。

简介：基于Krein空间的鲁棒Kalman滤波器与通过其它方法建立的鲁棒Kalman滤波器相比有较高稳态精度。文中将基于Krein空间的鲁棒Kalman滤波方法用于导弹捷联惯导系统动基座传递对准，并与标准Kalman滤波进行了比较。仿真结果表明，在垂直比力参数存在摄动的情况下，如果基于Krein空间的鲁棒Kalman滤波器的参数选取适当，它的精度鲁棒性优于标准Kalman滤波。

简介：临近空间高超声速飞行器具有速度快、突防能力强、杀伤力大等特点,是当今世界各军事强国新型武器的重点发展方向.其中,气动力和气动热是高超声速飞行器的两项重要指标,也是高超声速技术研究的重点内容.文章综述了国内外临近空间高超声速飞行器气动力及气动热研究现状,分析了研究的发展趋势,并分别从工程计算、数值仿真以及实验研究3个方面介绍了高超声速飞行器气动力及气动热的研究技术和方法.

简介：静电陀螺的支承控制系统中由于不可避免地存在建模不准确及对象扰动,传统的控制器设计只能在系统动态控制与对象扰动消除之间折衷。根据自适应逆控制的结构,利用模糊径向基函数神经网络进行对象建模、逆对象建模和扰动消除建模,设计了带扰动消除的自适应逆控制的八电极静电陀螺支承控制器。仿真表明,该控制器可以同时提高控制的精度和鲁棒性,在保证支承系统动态性能的同时,大大抵消对象扰动的影响,克服传统控制方法的折衷缺陷,对静电陀螺的自适应逆控制器的工程实现具有重要意义。

简介：讨论了以TMS320VC33为核心的数字控制系统硬件结构.针对磁悬浮控制力矩陀螺转子的大惯量、小跨距、扁平转子和高速旋转时的陀螺效应,采用积分分离和不完全微分PID加交叉反馈控制策略.实验证明,该系统能够有效地抑制高速转子的陀螺效应,达到控制力矩陀螺电磁轴承高速稳定运行的要求.

简介：腔长控制镜影响激光陀螺谐振腔的光束形状、光强等参数,是制约激光陀螺精度提高的重要因素之一。减少激光陀螺腔长控制镜的位移扭偏,提高腔长控制镜的环境耐受性,能够直接改善激光陀螺的性能。通过研究激光陀螺腔长控制镜的基本机理,分析了腔长控制镜单筋方案和双筋方案的典型结构和特点,给出了提高反射镜抗扭偏能力的设计方法,设计并实现了新型双筋腔长控制镜结构。改进的腔长控制镜仅由3种零件、2种材料构成。经过仿真分析和试验验证,设计的腔长控制镜可以有效抵抗反射面的歪斜扭偏,在-50℃～＋70℃工作范围内,抗扭偏能力提高5～10倍,同时实现了低成本和高稳定性。

简介：为了实现侵彻弹药的高效毁伤,硬目标侵彻引信必须完成最佳炸点识别和起爆控制任务。对比研究了两类炸点精确控制方案：一类是基于侵彻深度经验公式,另一类是基于侵彻引信记录装置中的高g值加速度计测量信息。前者的精度完全依赖于先验信息,而后者的精度则取决于冲击加速度的精确测量和控制算法的实时解算。给出了基于伪自相关的空穴识别算法。冲击加速度信号自乘实现调频脉冲压缩,再通过低通滤波即可提取出平滑的侵彻信号包络线。进一步,详细推导了实时计算侵彻深度的积分算法。利用数学仿真的侵彻两层钢靶和实测的侵彻五层混凝土靶冲击加速度进行了算法验证。空穴识别算法能够准确识别出侵彻介质的层数,而冲击加速度的双积分与弹体实际位移保持一致,相对误差约3%。

简介：在低速来流条件下,针对前缘位置嵌有合成射流/合成双射流激励器的机翼的水滴撞击特性开展了数值模拟研究,基于Fluent软件,采用Euler气液两相模型和欧拉壁面液膜(Eulerianwallfilm,EWF)模型,得到的计算结果表明:在合成射流或合成双射流的主动控制下,阻挡了机翼前缘等积冰重点防护区域内的水滴撞击,从而大幅降低了该区域的结冰强度.其机理是:在高频合成射流的作用下,机翼前缘上游附近形成了一对稳定的闭合回流区,形成了水滴的“真空区域由于回流区内部水滴速度和质量分数较低,改变了机翼前缘水滴运动轨迹和水滴收集率分布,能够减少机翼前缘结冰程度并改变冰形,起到了虚拟气动外形的作用.

简介：为保持对目标接收机的持续有效欺骗,增强欺骗干扰的隐蔽性,从信号传播损耗、噪声基底、仰角因素等方面对欺骗干扰的功率控制问题进行了定量的分析,得出了一种欺骗功率控制策略。该方法通过实时调整欺骗干扰的总功率及各支路信号功率,使得噪声基底的抬高幅度和最大欺骗信号信噪比限制在一定范围内。仿真表明,通过实时调整欺骗功率,可以将噪声基底限制在3dB内,将最大欺骗信号信噪比限制在22dB内,实现持续有效欺骗。该方法可行性较强,对欺骗干扰机的研制具有重要的指导意义。