2016年, 第15卷, 第5期　刊出日期：2016-10-05

  

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综述与动态
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  量子成像关键技术及研究进展

  李明飞, 莫小范, 张安宁

  导航与控制. 2016, 15(5): 1-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.05.001

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  量子成像从1995年利用纠缠光源实现至今已有20多年的历史。目前,量子成像已经与压缩感知传感、激光雷达、结构光照明等各个领域形成了多学科交叉。本文回顾了量子成像技术的发展历程,列出了量子成像的关键技术及研究进展,展望了量子成像技术的发展趋势。
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  航天产品制造的“工艺可靠性设计”研究

  陈白帆, 王欣巍

  导航与控制. 2016, 15(5): 10-16. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.05.002

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  航天高性能产品在生产制造中普遍存在产品合格率低、参数稳定性差、使用可靠性不高的现象。要深入研究和解决这些问题,除了要在产品设计阶段解决设计缺陷外,就是要识别和解决产品制造阶段的工艺缺陷。首次提出了一种自下而上的产品“工艺可靠性设计”概念和要素体系,提出关注产品制造的源头工艺设计,把产品的“工艺设计过程”当作研究对象开展工艺可靠性设计研究。提出了全新的制造工艺技术思想,从零件微观特征与产品设计原理匹配性,以及未来失效机理和产生根源的微观角度,研究建立产品生产制造全过程和使用全寿命周期的失效机理(可靠性缺陷)与“工艺可靠性设计”要素之间的关系模型,为完善产品工艺设计体系提供创新思路,为解决产品合格率问题提出了新的技术路径,也为产品设计阶段的产品可靠性设计的提升提供工程支持。
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  浅议精密惯性产品制造中的增材制造

  袁媛, 张路, 唐照芳, 徐志强, 刘俊利

  导航与控制. 2016, 15(5): 17-24. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.05.003

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  惯性技术已经成为国防及国民经济建设各行业中运动信息感知测量的核心技术。但是制造环节却成为制约其精度提高、性能改善、效率提高、成本降低的“黑障”,困扰着惯性技术再进步的步伐。刚刚兴起却迅猛发展的三维数字化增材制造(3D打印)技术彻底颠覆了传统制造,从装备到工艺、从材料到设计的理念,对制造业形成了革命性的冲击。以惯性技术产品三维数字化增材制造为目标,详细叙述了三维数字化增材制造的概念,国内外发展现状和其在精密惯性技术产品制造中的可能性、可行性和推动惯性技术产品制造变革的价值;并根据近几年对三维数字化增材制造的一些学习认知、实践感悟,提出了一些三维数字化增材制造在精密惯性技术产品制造中应用的粗浅看法和思路,以求共进。
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  航空航天新型电机发展及应用分析

  金雯, 王卿, 周杨, 曹宽

  导航与控制. 2016, 15(5): 25-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.05.004

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  近几年随着航空航天领域的不断发展,对航空航天用电机的要求也在不断提高,随之便产生了一批新型电机。其中,比较具有代表性的有超声波电机、磁悬浮电机、开关磁阻电机,分别对这三种电机进行了概念以及原理的表述。接下来分析了这三种电机的优缺点以及其分类方式,并评价了其研究现状以及应用领域。最后着重总结了这三种新型电机在航空航天领域的应用,并对其发展进行展望。
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  多弧离子镀技术及其在高精度仪表中的应用

  闫春和, 刘冰洋, 崔砚, 薛凤举, 苏义兵

  导航与控制. 2016, 15(5): 34-39. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.05.005

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  介绍了多弧离子镀技术,包括其技术原理、技术特点以及主要工艺参数,阐述了多弧离子镀技术在高精度仪表轴承零件表面改性方面的应用和存在的技术问题,对多弧离子镀技术在高精度仪表中的应用前景作出展望。
系统与应用
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  低轨微纳卫星全磁自主导航算法研究

  周琼峰, 康国华, 寇鹏, 范凯, 潘俊帆

  导航与控制. 2016, 15(5): 40-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.05.006

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  针对低轨微纳卫星体积小、功耗低的设计约束,提出了基于低轨地磁的定轨/定姿全磁自主导航算法。该算法仅利用三轴磁强计测量值和卫星动力学方程建立Kalman滤波器,实现了低轨微纳卫星的全自主轨道确定和姿态测量,理论仿真结果表明,该全磁导航算法精度能够满足低轨微纳卫星的一般要求。利用高精度地磁模拟器搭建了微纳卫星全磁自主导航地面仿真验证系统,对算法进行了全物理仿真测试和实验误差分析,进一步验证了全磁自主导航算法的可行性,为低轨微纳卫星提供了一种低成本、高自主、高可靠性的导航方法。
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  一种改进型光纤陀螺惯导系统单轴旋转调制方案

  岳栋栋, 蔡春龙

  导航与控制. 2016, 15(5): 46-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.05.007

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  在常规单轴两位置旋转调制方案基础上,提出了一种改进型光纤陀螺惯导系统单轴旋转调制方案,该方案深入研究了载体航向角变化时,通过优选惯性测量组合(IMU)的旋转停止位置,实现了比常规调制方案更好的导航误差自补偿效果。通过理论推导和仿真验证,证明了本方案的有效性、可行性。
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  基于改进人工势场法的服务机器人路径规划

  杨娜, 李汉舟, 郭静, 李瑞峰

  导航与控制. 2016, 15(5): 52-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.05.008

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  人工势场法是服务机器人路径规划算法中一种简单有效的方法。针对传统人工势场法存在的目标不可达问题,通过在原来的斥力函数中加入一个调节因子的方法解决,同时采用遍历搜索法解决局部极小值问题,并引入安全距离以及改进调节因子以提高机器人路径规划过程中的安全性能。最后,利用Matlab软件将改进后的人工势场法应用于服务机器人路径规划并进行了仿真实验。仿真结果表明,基于改进人工势场法的服务机器人路径规划有效地解决了机器人不能到达目标点的问题。
仪表与电路
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  轻小型光纤陀螺抗干扰技术

  张辉, 唐峰, 王晓章, 段德军, 李晓

  导航与控制. 2016, 15(5): 59-66. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.05.009

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  轻小型光纤陀螺内部干扰严重影响了其正常工作。干扰可导致陀螺输出死区,产生周期性噪声和输出非线性等现象。抑制干扰对提升陀螺性能和环境适应能力有重要的意义。对干扰的形成机理进行了理论分析,并提出了一些抑制干扰的方案。
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  三浮陀螺仪有源磁悬浮加力系统研究

  吴辽, 杨孟兴, 王卿

  导航与控制. 2016, 15(5): 67-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.05.010

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  三浮陀螺仪输出轴采用有源磁悬浮,系统工作在分时控制模式下,控制变量为总周期和周期内加力占空比。加力电源类型的选取以及加力电压幅值的确定对电磁力的大小、磁悬浮的功耗有很大影响,进而影响陀螺温度场分布和陀螺精度。在研究了磁悬浮元件电磁特性之后,给出了确定加力电源的基于磁路分析的Flux电磁仿真法。分析给出直流、正弦和方波这三种电源的加力幅值范围为1.7V~2V,并结合试验确定1.8V的方波电压加力为最佳方案。实验表明采用该方法分析加力电压是有效的,同时节省了大量实验探索的时间。
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  基于自回归与最小均方理论的振动环境下光纤陀螺仪滤波方法

  张峰, 黄继勋, 王颂邦

  导航与控制. 2016, 15(5): 73-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.05.011

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  针对振动应力下光纤陀螺产生测量误差增大的问题,从振动对光纤环的影响机理出发,分析了振动应力下光纤陀螺干涉信号的表现形式,提出了基于自回归最小均方滤波理论的光纤陀螺滤波方法,将AR模型的平稳性和最小均方根滤波的自适应性相结合,提取平稳数据的特性参数,对高频信号进行滤波, 降低非互易相移产生陀螺角速度误差值的干扰。试验表明,该方法简单可行,有效地降低了振动应力下光纤陀螺输出信息的噪声,抑制了由振动引起的陀螺漂移。
元器件技术
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  微磁强计弱磁处理芯片设计与实现

  吕奇超, 刘玉娇, 郑建勇, 朱忠佳

  导航与控制. 2016, 15(5): 79-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.05.012

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  为适应微纳卫星平台的应用需求、实现磁强计的微型化,针对巨磁阻抗(GMI)效应微磁强计的研制需求设计并研制了弱磁信号处理芯片。在分析GMI微磁强计构造的基础上,针对单机(微)小型化提出了弱磁信号处理电路芯片化的方案;结合空间应用特点,设计并实现了基于SOI CMOS工艺的弱磁信号处理芯片。实测结果表明:基于所研制的弱磁信号处理芯片不仅实现了磁强计的微型化、集成化,而且具有良好的弱磁测量性能。
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  一种空心杯直流测速发电机的设计分析与方案改进

  杨通, 才小士, 郝永勤, 肖跃华

  导航与控制. 2016, 15(5): 84-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.05.013

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  空心杯绕组是空心杯直流测速发电机的核心组件,由于原样机绕组匝数多、线径细,现有绕线设备无法进行绕制,为了从工艺上实现绕线设备的利用,加速研制进度,在保证空心杯直流测速发电机输出特性不变的前提下,通过建立二维场路耦合有限元模型,对原方案进行结构尺寸和绕组参数改进,计算并比较了原方案和改进方案的磁场分布、输出电压和输出斜率、峰峰值纹波系数,分析了电刷安装偏移的影响,通过对输出特性进行测试,证明了有限元计算方法的正确性,改进方案的性能指标与原方案一致,满足设计指标的要求。
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  基于可编程逻辑器件的增量式编码器信号去抖方法的实现

  陈强, 朱娜

  导航与控制. 2016, 15(5): 91-94. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.05.014

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  在伺服系统中,实时、准确地获得编码器反馈信号对伺服闭环控制至关重要。从增量式编码器的结构原理出发,分析引起其输出信号抖动的可能原因。根据D触发器逻辑功能,设计了一种基于可编程逻辑器件的增量式编码器信号去抖方法。实验结果表明,该方法能有效滤除信号的边沿抖动和干扰毛刺。
测试技术
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  兆瓦级风电叶片静力测试试验台设计与研究

  张蕾, 彭思敏

  导航与控制. 2016, 15(5): 95-99. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.05.015

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  为了满足兆瓦级风电叶片全尺寸静力加载试验要求,改变传统液压加载出力不精确、响应速度慢等缺点,研究了新型大功率机组叶片电动加载测试试验台。简述了试验台的总体方案设计、叶片载荷计算、加载系统设计及其静力测试试验过程。该试验台测试方案总体上采用拉力闭环控制的方式,使用多轴变频系统和多台变频电机共同组成加载装置。试验过程中通过对对实验叶片进行加载试验。由拉力传感器检测加载的拉力值,并实时的反馈回控制器,进而实现对加载机构的精确控制,保证大柔度叶片连续、平稳、协调加载,使其能完全满足兆瓦级风电叶片全尺寸静力加载试验要求。
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  棱镜组件安装误差自动化标定方法研究

  司高潞, 马步川, 郑涛, 张志伟

  导航与控制. 2016, 15(5): 100-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.05.016

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  导弹制导系统常用直角棱镜来确定惯性系统的方位敏感轴方向。直角棱镜在惯性系统上的安装误差会直接影响导弹的精确打击能力。目前的安装误差测试方法自动化程度低、费时费力、精度误差大。因此,提出棱镜组件的自动化测试方法,能减少基准传递,提高测试精度,标定精度能控制在2″(α),3″(β)。
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  石英加速度计离心机试验误差系数显著性分析

  黄超, 魏宗康, 胡荣辉

  导航与控制. 2016, 15(5): 104-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.05.017

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  提出了一种针对石英加速度计精密离心机试验的显著性分析方法。在多位置方法分离加速度计误差系数时,由于激励不足等试验条件的限制,无法保证高次项系数的标定结果正确。离心机试验利用离心机提供的向心加速度作为仪表的输入,能够标定出高次项系数。为了确定被标定的误差系数均具有可信度,有必要对高过载试验结果进行分析,保留可信的误差系数,证明使用的误差模型无误。由于此方法的通用性,在其他试验条件下的误差分离试验中仍可运用。
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  基于LabView的陀螺加矩电路测试方法

  王二伟, 姜海峰, 黄钢, 张艳霞, 王汀

  导航与控制. 2016, 15(5): 108-112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2016.05.018

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  介绍了惯性平台系统陀螺加矩电路工作原理和基于NI公司LabView平台开发测试系统方法。充分利用LabView软件平台在自动化测试领域的优势,结合具有可编程FPGA板卡和7位半万用表板卡,针对陀螺加矩电路设计了自动化陀螺加矩电路数字并行总线控制、粗加矩电路功能测试和精加矩恒流输出稳定性测试方案,并通过实验验证了以上方案的正确性和有效性,提高了陀螺加矩电路板测试效率。