导航与控制

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张微, 万彦挥, 王卿, 曹宽

导航与控制. 2015, 14(4): 2-7. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2015.04.001

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表贴式永磁同步电机结构简单、功率密度高、高效节能，但其固有的齿槽转矩会影响电机的低速性能和定位精度。研究了齿槽转矩的产生机理和计算方法，综合归纳了工程上常用的齿槽转矩抑制技术及其特点，最后分析了现代智能控制策略在表贴式永磁同步电机齿槽转矩抑制技术上的新进展。

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两相混合式步进电机减小齿槽转矩的方法

杨通, 肖跃华, 贾博, 郝永勤, 谭映戈

导航与控制. 2015, 14(4): 8-14. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2015.04.002

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为提高混合式步进电机的位置和速度控制精度，需要减小电机的齿槽转矩。本文推导了两相混合式步进电机定转子等齿距和不等齿距时齿槽转矩的解析表达式，提出了通过微调定子齿距为最优角度的错齿方法，能够消除气隙磁导4 次谐波产生的转矩分量，从而减小电机的齿槽转矩。设计了3 台不同定子齿距的样机，对齿槽转矩和保持转矩分别进行了二维有限元计算和试验测试，结果表明，通过定子错齿方法，能够明显减小齿槽转矩，使矩角特性的波形接近正弦波。

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无刷直流电机霍尔传感器安装方法研究

常亚辉, 王莎莎, 李建春, 郭立杰

导航与控制. 2015, 14(4): 15-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2015.04.003

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针对有位置传感器的无刷直流电机需要位置传感器提供换相信号的问题，提出了基于磁势确定霍尔传感器安装位置的方法。霍尔传感器通过检测转子磁势确定转子位置，产生传感器信号控制定子绕组换相，使得定、转子磁势相位差在60°~120°之间波动，从而使电机输出最大力矩。通过实验测得使用该方法进行霍尔传感器位置安装的无刷直流电机的输出力矩波形与理论一致，从而验证了此方法正确可行。

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速率陀螺马达电源振荡分析与消振设计

高晓会, 李红梅, 杨林豹, 徐春光

导航与控制. 2015, 14(4): 19-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2015.04.004

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运算放大电路的稳定性仿真分析通常情况下选用运放理想模型即可，但当运放驱动容性负载时，理想模型对运放电路稳定性的仿真能力有限，将导致仿真结果与工程实际电路不一致。针对该问题，对理想模型进行了改进，建立了运放电路的交流小信号模型，该模型考虑了运放内阻和附加极点对电路稳定性的影响，更适用于容性负载运放电路稳定性分析。利用该模型对马达电源振荡现象进行了仿真分析，确定了振荡产生的原因，并采取了双反馈消振措施，仿真结果与工程实际电路一致，解决了马达电源寄生振荡问题。该模型与理想模型相比，在解决容性负载运放电路稳定性问题上更有效。

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永磁同步电机无传感器转子位置观测器研究

贾利斌, 吴帅, 姜忠凯, 郝永勤

导航与控制. 2015, 14(4): 24-29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2015.04.005

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永磁同步电机的运动是一个强耦合非线性动态过程，旋转高频电压注入下的电机模型存在建模误差，数据采集存在测量噪声和系统噪声，采用传统的线性控制理论难以达到要求。提出了以不依赖于准确数学模型的广义预测控制算法为基础的转子位置观测器，可有效提高转子位置检测精度，增强抗干扰能力。仿真实验结果表明，在存在建模误差和噪声的情况下，基于广义预测控制算法位置观测器的旋转高频注入法可准确追踪转子位置。

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基于重复控制的三相四桥臂逆变器控制技术

雷厚中, 李建春

导航与控制. 2015, 14(4): 30-36. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2015.04.006

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三相四桥臂逆变器可以带不平衡负载甚至单相负载。针对三相四桥臂逆变器，提出了一种新的重复控制算法。该算法相对于传统恒压恒频（CVCF）控制算法具有设计简单，不需要dq 变换，在提高电压稳态精度的同时，还降低了输出电压总谐波含量（THD）。系统分析了三相四桥臂逆变器电路模型，得到整个系统的传递函数，分析了系统的稳态误差和稳定性。最后通过仿真和试验验证了系统输出电压稳态精度高，谐波含量低，且能有效抑制由不平衡负载引起的输出电压不平衡。

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基于大功率模块化多电平并网变流器的永磁直驱风力发电系统矢量控制方法研究

李杨, 薛花, 张宇华, 牛先玲

导航与控制. 2015, 14(4): 37-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2015.04.007

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进行了模块化多电平变流器（Modular Multilevel Converter，MMC）电路拓扑结构分析，对其工作状态原理进行阐述。将MMC 电路拓扑应用到永磁直驱风力发电系统，使用基于电容电压排序的矢量控制作为逆变器控制策略。通过仿真软件搭建所述系统，仿真结果证实了控制方式的可行性。

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旋转变压器误差补偿技术及应用

孙玉彤, 马建红, 齐力

导航与控制. 2015, 14(4): 45-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2015.04.008

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分析了多极旋转变压器的误差特性，介绍了误差补偿原理及方法，并通过试验，验证了误差补偿方法的正确性及可行性。本方法适用于惯导系统及转台的角度转换，可有效提高转换精度。

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旋转变压器不平衡负载造成误差的消减研究

齐力, 孙玉彤, 郝永勤

导航与控制. 2015, 14(4): 50-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2015.04.009

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从实际工程应用角度出发，针对多框架平台系统旋转变压器的特殊使用方案，即不平衡负载采样测角系统所造成的误差进行研究。分析了造成其误差的主要原因和误差消减的方法，实验验证了误差消减方法的可行性。所设计的系统已在型号产品中成功应用。

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一种基于脉冲高电压注入改善换相转矩脉动的新方法

李阳, 冯明

导航与控制. 2015, 14(4): 56-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2015.04.010

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针对无刷直流电机，提出了一种在换相时注入高电压脉冲，缩短电流上升沿时间，从而减小转矩脉动，提高负载响应速度的控制新方法。在方波控制和梯形反电势条件下，给出了脉冲电压大小和脉冲时长的确定方法，以及在PWM 控制下的最优离散解集和离散脉冲系数的选择原则。最后，通过实验验证了该方法对换相电流上升沿时间及转矩脉动的改善效果。

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表面张力密封性能的参数化研究

冯明, 李辰

导航与控制. 2015, 14(4): 63-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2015.04.011

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对张力密封的原理和其失效原因进行了探讨和分析,提出了一种对于通用旋转机械通用的表面张力密封性能判定依据，计算了润滑剂的不同物性参数和密封结构如开口夹角、充液量和螺旋槽等对密封性能的影响。结果表明：表面张力系数起最主要的作用，接触角和密度也会对密封性能产生一定的影响，同时随着锥角增大和充液量的增加，密封性能逐渐下降，而黏度和螺旋槽等对其性能的影响相对较小。

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多参仪器模糊自调谐离散滑模控制方法

张高阳, 胡吉昌, 熊海国

导航与控制. 2015, 14(4): 69-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2015.04.012

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针对多参数仪器的非线性高精度大动态控制问题，提出对电机力矩脉动、摩擦扰动及其他未建模干扰等非线性因素，用两个独立的模糊自调谐回路进行自适应抑制衰减的方案，并进行了理论分析和建模仿真，表明该方案在宽速率范围内以及高动态仿真情况下，幅值误差小于5%，相位误差小于5°，并可在大动态宽速率范围内进行自适应调整，因此可改善多参数仪器在非线性复杂扰动情况下的工作性能。

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一种基于SOC补偿器的并联型电池系统等效电路模型

彭思敏, 张蕾, 辅小荣, 李家荣, 姚志垒

导航与控制. 2015, 14(4): 73-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2015.04.013

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以锂离子电池为载体的电源系统为航天器稳定、可靠运行提供了一种有效的方式。通过多个电池单体的并联可扩大电池系统容量，即并联型电池系统。针对锂离子并联型电池系统的工作特性，因电池单体性能参数不一致而难以被准确表征的问题，分析各电池单体性能参数与电池系统性能参数的扩展关系及并联电路工作特性，提出一种基于SOC 补偿器的并联型电池系统等效电路模型；在Matlab/Simulink 环境下搭建电池系统仿真平台，通过仿真结果与实验数据对比分析验证所提出模型的准确性。

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一种导航精度的综合评估表示方法

王慧哲, 刘建业, 曾庆化, 陈维娜

导航与控制. 2015, 14(4): 79-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2015.04.014

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为了评估表示导航系统精度，提出一种基于雷达图的综合评估表示方法，包括速度、位置、姿态精度的评估表示。雷达图具有可视化的优点，便于进行优劣分析、综合评价，因此可以直观地将导航系统的精度表达出来。以捷联惯导系统和全球卫星定位系统的组合导航系统精度对比分析为例进行研究，采用雷达图的方式取得了较好的对比分析效果。将雷达图应用在组合导航系统的精度评估中，可简明直观地考核其精度和性能，这为导航系统精度评估表示提供了一种有效的手段。

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基于伪距观测的SINS/北斗紧耦合方法

杨涛, 赵子阳, 李醒飞, 蔡玲, 陈刚

导航与控制. 2015, 14(4): 83-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2015.04.015

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针对现阶段北斗卫星导航系统的星座布局与GPS 有较大不同的现实，提出了一种基于北斗伪距观测量的SINS/北斗紧耦合方法。首先，模拟了北斗卫星导航系统5GEO+5IGSO+4MEO 的星座，之后利用模拟的北斗星座以及SINS 输出进行了仿真。仿真结果表明，在当前北斗星座布局下，在我国东部某地区可见卫星数目大部分时候为7～8 颗，紧耦合方法的位置精度优于10m，速度精度优于0.05m/s，北斗钟差估计精度优于10ns，钟漂估计精度优于1×10-10。

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一种惯性平台三轴同时转位控制方法

孙超, 王汀, 魏燕红

导航与控制. 2015, 14(4): 89-93. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2015.04.016

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以惯性平台系统为导航系统的弹道式导弹在发射之前需要根据目标位置信息进行发射准备，惯性平台系统的准备时间直接影响导弹的发射准备时间。通过对四轴平台系统台体、框架及基座间的坐标变换进行分析，推导出了在不同状态下各坐标系间的角速度转换矩阵，并通过该矩阵提出了一种全新的惯性平台三轴同时转位控制方法。仿真和实验表明，通过该转位方法可以实现惯性平台三轴同时转位，因此可以大幅缩短惯性平台在发射前的准备时间，从而提高导弹的快速响应能力。

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一种惯性平台随动轴控制方法设计与实现

杨震, 王帆, 张金云, 王汀

导航与控制. 2015, 14(4): 94-99. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2015.04.017

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三框架四轴惯性平台通过随动轴跟随内环轴运动，使外环轴和内环轴保持正交，避免发生框架锁定，该过程一般由角度控制实现。当外环轴经过±90°时，随动轴与内环轴之间的投影关系消失，随动轴控制处于开环状态，随动框架被力矩电机驱动作加速旋转，严重影响姿态输出和平台安全性。从工程实用性出发，针对随动回路模拟电路，设计一种双环反馈控制方法，在角度反馈基础上加入角速度反馈，同时根据外环角度动态调节速度反馈增益，使随动轴始终处于受控状态，避免出现框架飞转。

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车载摄像稳定平台隔振系统优化研究

贾楠, 牛静, 耿欣

导航与控制. 2015, 14(4): 100-105. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2015.04.018

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建立了车载摄像稳定平台结构的有限元模型，针对平台的工作环境采用模态叠加法对平台的隔振系统进行了仿真，得到了特定路面环境下减振器刚度和阻尼对平台系统的影响。并根据仿真结果对平台结构方案进行了优化，为车载摄像稳定平台下一步研究提供依据。

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石英挠性加速度计的电阻尼设计

赵毅, 宋雪杰, 黄伟

导航与控制. 2015, 14(4): 106-109. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2015.04.019

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石英挠性加速度计在低气压环境下使用时，可能因为漏气而出现失效问题，分析了加速度计表头在真空状态下会出现的振荡现象，提出了可以在系统内增加电阻尼环节来应对该问题，电阻尼环节由加速度计伺服电路中增加的内环路来实现，内环路中的微分环节可以等效为系统的阻尼项。进而通过计算机模拟仿真和具体硬件实现后的动态比较测试，验证了电阻尼设计的可行性，证明该方法确实能够有效提高仪表的可靠性。

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高精度加速度计阈值的重力二次细分测试方法

马仁冬, 杨功流, 张馗, 郑炜桢

导航与控制. 2015, 14(4): 110-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2015.04.020

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高精度导航系统和微重力测量系统对于加速度计有高精度的阈值指标需求，传统测试方法难以完成高精度加速度计的阈值测试。对此，提出了一种新的加速度计阈值测试方法。采用对重力加速度二次细分的方法，激励出微小的加速度输入，通过将加速度计实际输出的微小加速度测量结果和理论值进行对比，得出加速度计的阈值指标，并结合理论分析给出了此阈值测试方法的测试精度。最后，对此加速度计阈值测试方法进行了仿真与实验验证，仿真结果表明此方法采用姿态精度2″的转台可以实现指标为5.7685×10-8g 的加速度计阈值测试；实验结果证明此测试方法有效。

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2015年, 第14卷, 第4期　刊出日期：2015-08-05

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