2016年, 第15卷, 第1期　刊出日期：2016-02-05

  

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  相机稳定平台的RBF 神经网络PID 控制方法

  汤世松, 程向红, 塔高明, 弓静

  导航与控制. 2016, 15(1): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn. 1674-5558.2016.01.001

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  相机稳定平台是作为飞行器航拍的一种外挂式设备, 可以采用先进的控制策略避免飞机姿态变化和机身抖动对航拍质量造成的影响。常规的PID 控制需要人为手动调节参数, 提出一种基于RBF 神经网络PID 参数自整定的控制方法。通过设定初始PID 参数, 利用RBF 神经网络自学习能力进行在线参数整定。仿真结果表明, 与传统PID 相比,RBF 神经网络PID 具有较高的精度和较强的适应性, 平台跟踪精度可以达到3′以内。
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  一种基于激光捷联惯组的定瞄一体化系统设计

  赵琳, 康冰, 万琦, 卫瑞, 董彦维

  导航与控制. 2016, 15(1): 7-11. https://doi.org/10.3969/j.issn. 1674-5558.2016.01.002

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  针对武器系统任意点随机发射和“ 停下即打” 目标的需求, 提出了一种基于激光捷联惯组的定瞄一体化系统设计方案。系统由以激光捷联惯组为核心的车载定位导航单元和以光管为核心的光学传递单元组成。由里程计、高程计、电子地图及卫星系统辅助激光捷联惯组实现较高精度的定位导航功能。通过与车载定位导航单元刚性固联的光学传递单元,采用光学传递方式实现与外部设备的瞄准,瞄准结果通过车载定位导航单元完成。系统首次将定位瞄准实现一体化集成,在不损失水平瞄准精度的情况下,降低了对瞄准环境的要求,达到预期效果。
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  制导炸弹俯仰通道自抗扰控制应用研究

  张宇翔, 宋金来, 王明光, 金岳

  导航与控制. 2016, 15(1): 12-16. https://doi.org/10.3969/j.issn. 1674-5558.2016.01.003

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  针对俯仰通道的过载控制, 提出了控制回路的自抗扰控制设计方法。俯仰通道具有不确定性,利用两个降阶线性扩张状态观测器对系统的不确定性进行实时估计并予以动态补偿, 使控制对象化为“ 积分器串联型”, 再设计比例控制。仿真结果表明,与PID 相比,ADRC 具有较强的抗干扰能力,以及较高的控制品质。
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  一种车载激光捷联惯组免拆卸标定方法

  赵晓伟, 孙谦, 李宏, 陈令刚, 邓志宝

  导航与控制. 2016, 15(1): 17-22. https://doi.org/10.3969/j.issn. 1674-5558.2016.01.004

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  陀螺和加速度计常值零偏随时间变化, 惯组误差增大, 不满足部队使用要求。传统方法是将激光捷联惯组从载车上拆卸下来放在高精度三轴转台上重新标定,过程繁琐费时、成本高,不利于部队的使用和快速反应。设计了一种激光捷联惯组免拆卸标定方法,在载车进行四位置转位,每个位置静止10min 的条件下对陀螺和加速度计零偏误差进行了全局可观测性分析,证明了陀螺常值零偏和水平加速度计常值零偏是可观测的。利用Kalman 滤波器估计了三只陀螺和水平加速度计常值零偏。对标定补偿前后激光捷联惯组的全方位对准精度和1h 导航精度进行了比较。结果表明: 基于载车四位置转位免拆卸标定方法对陀螺和加速度计常值零偏估计是有效的。
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  一种补偿惯性平台基座不水平的转位算法

  孙超, 倪娜, 王汀, 魏燕红

  导航与控制. 2016, 15(1): 23-27. https://doi.org/10.3969/j.issn. 1674-5558.2016.01.005

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  针对静基座平台系统调平进行了研究, 详细分析了四轴平台系统台体坐标系、框架坐标系及基座坐标系间的空间关系,推导出了台体不同位置调平时框架角间的关系,设计了补偿平台基座不水平的转位方法。当基座不水平角度较大时,通过该方法可将平台直接转位至调平角度附近,不需经过粗调平便可直接进入精调平,从而可以使平台系统的工作过程得到简化,对于提高平台的任意位置转位及自标定、自瞄准效率有重要意义。
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  激光陀螺低磁敏感度的反射膜系设计

  章光建, 董洪成, 张雪松

  导航与控制. 2016, 15(1): 28-35. https://doi.org/10.3969/j.issn. 1674-5558.2016.01.006

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  磁敏感度是二频机抖激光陀螺的重要误差之一, 光束椭圆度是增大磁敏感度的重要因素。推导了环型腔的琼斯矩阵,分析了光路非共面、反射薄膜p 光与s 光反射系数比、反射相位差等参数对光束椭圆度的影响。计算表明,薄膜反射相位差对椭圆度的影响远大于其他因素,相对180° 偏离3° 以上时椭圆度大幅度减小并基本稳定。对常规反射膜系进行了优化设计与分析,获得了整体厚度减小1.3%的膜系结构,反射相位差为183°~187° ,不但减小了光束的椭圆度,而且进一步稳定了腔内总损耗,降低了散射损耗,对提高激光陀螺磁场环境稳定性及精度性能具有很好的指导意义。
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  气压变化对光纤陀螺仪零偏稳定性的影响及抑制方法研究

  李青, 于海成, 张东旭

  导航与控制. 2016, 15(1): 36-40. https://doi.org/10.3969/j.issn. 1674-5558.2016.01.007

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  光纤陀螺仪可用于测量载体相对惯性空间的角运动, 是光纤惯导系统的核心部件。因此,要求光纤陀螺仪具有较高的精度和良好的环境适应性。光纤环是光纤陀螺仪的角速度敏感部件,光纤环受到环境因素影响,将导致光纤陀螺仪精度下降,因此需要对光纤环采取适当的保护措施。分析了气压变化导致光纤陀螺仪零偏稳定性变差的机理: 环境气压的急剧变化, 会使光纤环上产生附加应力, 造成光纤的折射率分布不均,导致光路产生非互易性相位差,使光纤陀螺仪零偏产生漂移,零偏稳定性变差;并提出了对光纤陀螺仪进行密封的措施来抑制该效应。经试验验证,采用此密封设计后,光纤陀螺仪在变气压环境中的零偏稳定性改善了近10 倍。
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  硅微谐振式加速度计结构设计与仿真优化

  王超, 胡启方, 王岩, 张玲, 庄海涵

  导航与控制. 2016, 15(1): 41-46. https://doi.org/10.3969/j.issn. 1674-5558.2016.01.008

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  硅微谐振加速度计以高精度的频率信号输出成为硅微传感器的研制热点之一。在分析硅微谐振式加速度计工作机理的基础上,采用一种新的基于双检测质量块和谐振音叉低附加质量的硅微谐振式加速度计结构形式。运用ANSYS 对加速度计关键结构尺寸进行仿真优化,明确了关键结构尺寸的变化对加速度计性能的影响规律。结果表明:杠杆支撑梁长度、杠杆支撑梁宽度、杠杆支撑梁位置、音叉梁宽度、梳齿宽度和质量块支撑梁宽度对整体结构性能影响最大。所设计的加速度计谐振基频约为21kHz,标度因数为92Hz/g,在±30g 加速度输入下非线性达到0.322‰。
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  光纤陀螺仪中尖峰脉冲引起漂移的误差分析及其抑制

  靳晋军, 王学锋, 于海成, 郑晓娟, 王军龙

  导航与控制. 2016, 15(1): 47-53. https://doi.org/10.3969/j.issn. 1674-5558.2016.01.009

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  首次分析了光纤陀螺仪探测器输出信号中频率固定的尖峰脉冲对光纤陀螺仪零偏漂移的影响机理,给出了尖峰脉冲影响光纤陀螺仪零偏漂移的误差模型;根据干涉式数字闭环光纤陀螺仪探测器输出信号的特点,提出了一种基于高速集成模拟开关的时域选通尖峰脉冲抑制具体实现方法,实验验证了尖峰脉冲引起的零偏漂移大小和理论分析接近,表明了误差模型的正确性,同时表明该方法能够有效降低尖峰脉冲引起的光纤陀螺仪零偏漂移。
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  一种基于EPLL技术的自适应正交解调技术研究

  王玉良, 邢朝洋, 郑旭东, 曾青林

  导航与控制. 2016, 15(1): 54-59. https://doi.org/10.3969/j.issn. 1674-5558.2016.01.010

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  针对过零检测实现的全数字锁相环不仅锁相速度慢, 而且过零点的扰动会直接影响锁相精度以及适合模拟电路实现的相干解调技术,在数字电路中实现则需要设计高阶数字低通滤波器,将占用大量数字电路资源并且会显著增加系统功耗等问题,在设计一种新型全数字锁相环(All-digital Enhanced Phase-lock Loop,EPLL)的基础上,结合自适应正交解调技术,提出了一种基于EPLL 技术的自适应正交解调技术方案,并对该方案进行了研究与仿真。仿真得到了满意的结果,验证了基于EPLL 技术的自适应正交解调技术方案的可行性,并研究验证了算法的参数变化对其性能的影响,为今后算法在数字系统中的实现以及其在各领域的应用研究奠定了坚实的基础。
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  基于PD-MSM-Lyot 滤波器的多波长掺铒光纤激光器

  延凤平, 彭万敬, 冯亭, 刘硕, 谭思宇

  导航与控制. 2016, 15(1): 60-64. https://doi.org/10.3969/j.issn. 1674-5558.2016.01.011

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  提出了一种基于偏振依赖多模- 单模- 多模光纤Lyot (PD-MSM-Lyot) 滤波器的多波长掺铒光纤激光器。PD-MSM-Lyot 光纤滤波器由一个PD-MSM 滤波器和一段保偏光纤构成,其相邻滤波通带具有相同波长间隔。充分利用偏振依赖MSM 光纤滤波器的起偏作用并结合腔内色散位移光纤中的非线性偏振旋转效应, 构成了强度相关损耗机制, 从而抑制掺铒光纤中的增益竞争作用, 获得了室温下19 个波长间隔为0.2 nm 的密集多波长激光输出。通过对比可得, 输出激光光谱随泵浦功率增大而变的更平坦, 且波长数更多。
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  小型化集成超荧光光纤光源研究

  杜峰, 郭文涛, 潭满清, 焦健, 郭小峰

  导航与控制. 2016, 15(1): 65-69. https://doi.org/10.3969/j.issn. 1674-5558.2016.01.012

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  对超荧光光纤光源（ASE 光源） 的原理与结构进行分析。研究了高掺杂ASE 光源的团簇效应,并进行结构设计。对输出光谱进行平坦化处理,对影响光源输出光谱稳定性的几个因素进行了定性分析,为研究小型化集成化超荧光光纤光源提供了理论基础。
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  自适应的光纤布拉格光栅图像寻峰算法

  王巧妮, 杨远洪

  导航与控制. 2016, 15(1): 70-74. https://doi.org/10.3969/j.issn. 1674-5558.2016.01.013

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  根据实际光谱特征, 提出了自适应的光纤布拉格光栅图像寻峰算法。针对不同环境物理场及噪声分布下的光栅谱型,该算法能自动检测光谱的带宽和信噪比,自适应地调整算法的高斯模板带宽大小,提高谱型匹配及滤波效果,从而提高寻峰精度。将该算法与高斯拟合法、质心法进行对比,分析了其在不同噪声大小及非均匀温度场分布下光纤布拉格光栅反射光谱的寻峰精度。理论仿真及实际寻峰结果表明,该寻峰算法具有较强的抗噪能力及谱型适应性,较质心法、高斯拟合法具有显著优势。
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  浅谈小型化星敏感器图像传感器的选型及其灵敏度提高方法

  游鹏程, 桑文华, 严小军, 廖波勇

  导航与控制. 2016, 15(1): 75-79. https://doi.org/10.3969/j.issn. 1674-5558.2016.01.014

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  简要介绍了图像传感器的类型和基本原理, 分析比较了几种星敏感器中比较常用的CCD 和CMOS APS 图像传感器的特点。重点针对这两类图像传感器的温度特性进行了详细的分析讨论。同时,针对星敏感器方案设计中的约束条件,详细介绍了图像传感器的选型分析计算过程。最后综合考虑多种约束条件,简要地提出了几种可以提高星探测灵敏度的方法。
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  基于FPGA的磁悬浮轴承飞轮控制系统设计

  刘鹏远, 李建春, 王晓瑜, 肖跃华, 曹扬

  导航与控制. 2016, 15(1): 80-86. https://doi.org/10.3969/j.issn. 1674-5558.2016.01.015

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  针对五自由度永磁偏置磁轴承飞轮, 分析其结构参数及控制原理, 设计了磁飞轮通用型电控系统。介绍了以FPGA 为核心的控制系统构成,并阐述了控制器的设计策略,针对飞轮数据处理设计了一种通用型矩阵运算器。最终完成静态悬浮及低速旋转实验。
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  基于电极切向旋转进给法的低刚度锥杆类零件精密电火花加工

  梁统生, 陈葆娟, 朱力敏, 顾琳

  导航与控制. 2016, 15(1): 87-92. https://doi.org/10.3969/j.issn. 1674-5558.2016.01.016

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  提出了基于圆盘电极切向旋转进给法的低刚度锥杆类零件的电火花精密加工方法。首先介绍了基于等厚损耗原则的圆盘电极设计原理,进而通过电火花加工工艺的三因素全因子实验考察了峰值电流、脉宽、占空比对工件材料去除率（MRR）、相对电极损耗率（TWR） 和表面粗糙度（SR） 的影响, 并对电火花加工工艺参数进行优化从而应用于锥杆类零件的加工。加工出的反馈杆性能一致性高、表面质量好,加工时间短,试验结果表明基于圆盘电极切向旋转进给法的电火花加工工艺对提高低刚度锥杆的加工工艺的可靠性和加工效率、提高电极利用率方面有较大优势。
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  特材零件除油工艺参数的优化研究

  王长青, 薛凤举, 钟声, 崔砚, 班建钢

  导航与控制. 2016, 15(1): 93-98. https://doi.org/10.3969/j.issn. 1674-5558.2016.01.017

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  特材零件除油作为表面处理重要而又关键的环节,直接影响表面膜层的形成和性能。本文重点论述了除油工艺的重要性和特材零件油污的来源,并有针对性的对汽油浸泡、表面活性剂超声清洗、阴极电解除油等除油方法进行试验研究,优化各工序工艺参数。除油效果采用水润法进行检验,检验结果表明:试验确定的除油工艺方法合理,效果明显,去除了特材基体表面油污,露出了活泼的特材基体,为特材表面获得优良的表面处理膜层打下了基础。
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  基于等效角振动的光纤陀螺带宽测试方法

  赵政鑫, 于海成, 李超, 石海洋

  导航与控制. 2016, 15(1): 99-102. https://doi.org/10.3969/j.issn. 1674-5558.2016.01.018

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  光纤陀螺的数字闭环调制解调原理决定了其带宽可以达到几百甚至几千赫兹,当光纤陀螺带宽大于角振动台最高频率时,采用传统的角振动方法无法准确测试其带宽。分析了光纤陀螺带宽测试的原理,提出了一种基于等效角振动的光纤陀螺带宽测试方法,该方法能够满足大带宽光纤陀螺的带宽测试。对同一只光纤陀螺进行了带宽测试的对比试验,证明所提出的方法与角振动方法的测试结果一致。将该陀螺带宽增大到原带宽的4 倍后,采用此方法进行带宽测试,测试结果与理论计算值一致。
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  基于观测器与前馈控制技术的动态转台控制实验研究

  张鹏, 朱志刚, 孙文利, 胡吉昌

  导航与控制. 2016, 15(1): 103-109. https://doi.org/10.3969/j.issn. 1674-5558.2016.01.019

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  基于前馈控制技术对动态转台进行控制研究,分析了PID 控制在动态转台控制中对于响应带宽提高的缺点。通过实验与Matlab 结合辨识了开环系统模型,并与实际数据进行了比对。建立了系统状态观测器,并设计了基于观测器与前馈控制结合的控制器,证明了观测器与控制器的稳定性。最后通过实验证明了观测器与控制器的有效性。
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  光电编码器模拟测速机在转台控制系统中的应用

  李瑾, 杨明, 李亮

  导航与控制. 2016, 15(1): 110-112. https://doi.org/10.3969/j.issn. 1674-5558.2016.01.020

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  在转台的可靠性设计中, 常用测速机输出作为转台限速报警的触发信号,但传统的测速机在安装、成本及精度上都不具有优势。利用美国AD 公司生产的AD650芯片,对被广泛用于转台测角系统中的Heidenhain 公司的RON886C 型增量式旋转编码器信号进行电压频率(V/ F) 和频率电压(F/V) 转换, 实现利用编码器输出模拟测速机电路,不仅可以满足限速保护要求,并且较测速机具有成本低,安装使用方便,且精度较高的优点,在实际应用中效果良好。