导航与控制

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王鹤, 李智斌

导航与控制. 2017, 16(3): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.03.001

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大气紊流是影响高空飞艇水平面内巡航的重要原因,传统Dryden模型采用谱分解定理,只能生成一维大气紊流模型,对于高空飞艇复杂的飞行运动来说,生成二维紊流风场模型是必要的。基于紊流场的空间相关特性,采用离散自递归方法构建风场模型,然后结合风速矢量三角形关系式,建立扰动下的飞艇动力学模型,再对该模型进行水平竖直解耦。仿真结果表明,大气紊流作用在飞艇上的力会使飞艇较大程度地偏离其运动航迹,呈不稳定的随机波动状态。因此,构建高空飞艇动力学模型时,要充分考虑大气紊流的影响。

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卫星导航接收机空间自适应调零抗干扰技术研究

陈国安

导航与控制. 2017, 16(3): 7-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.03.002

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比较了两种自适应调零抗干扰天线系统方案的优缺点,根据实际应用场合,确定抗干扰天线方案设计为中频输出的数字调零系统。对自适应调零的信号处理进行了理论研究,建立了阵列信号的模型,根据导航卫星信号远小于干扰信号等因素,选用了基于线性约束的功率倒置算法,通过调整权值系数使得天线阵的方向图零点对准干扰信号方向,实现干扰零陷。仿真结果表明:通过零陷处理可达到干信比为77dB的抗干扰能力,验证了算法的有效性。

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大型平台的惯性稳定与地理坐标系姿态跟踪

蒋鸿翔, 丁祝顺, 王媛媛, 卢小东

导航与控制. 2017, 16(3): 12-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.03.003

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介绍了一种大型两轴稳定平台的惯性稳定和地理系姿态跟踪原理,建立了稳定平台俯仰框架和横滚框架的运动学模型和动力学模型,进行了稳定平台横滚通道的角速度回路和角位置回路设计,仿真分析了姿态角测量误差作用下的稳定平台姿态跟踪性能,与利用加速度计反馈实现调平的两轴阻尼稳定平台进行对比,比对结果验证了本文设计的控制系统在水平姿态跟踪速度和抗干扰能力上的优势。平台样机进行了姿态跟踪测试,结果验证了结合定位定向系统(POS)的稳定平台惯性稳定和姿态跟踪控制方法可行。

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一种基于激光测距的自动化药房库存盘点方法设计

弓靖, 栗俊艳, 梁晨艳, 赵磊

导航与控制. 2017, 16(3): 18-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.03.004

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针对自动化药房储药柜的药品快速盘点问题,设计了一种将激光测距传感器固定安装在机械手上,通过激光测距技术计算药盒数量的方法。采用贝加莱控制系统作为执行机构,上位机软件采用C#作为开发平台,二者采用MODBUS协议通信进行实时信息。上位机采用等代价搜索法对盘点储位进行路径优化,通过RS485通信获取激光测距返回数值来计算储药位药盒数量。实际运行结果表明,该系统可以实现自动化药房的快速盘点问题,并且可靠性高,大大降低了药房盘点的劳动强度。

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全姿态惯导系统全方位射向装定技术研究

郭宗本, 刘静, 柳柱, 朱志刚

导航与控制. 2017, 16(3): 23-28. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.03.005

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由于增加了随动回路控制,三框架四轴平台系统要完成高精度射向装定必须综合考虑基座倾斜等情况。首先对目前工程上应用的按照框架角进行射向装定的方法应用于三框架四轴惯性平台系统时存在的问题进行了分析,提出了一种基于姿态解算的三框架四轴平台系统精确全方位射向装定新方法,并开展了工程验证与精度对比试验。试验结果表明该方法能够明显提高各种载体条件下射向装定的精度及稳定性,验证了该方法的正确性和工程适用性。

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基于SOC的多轴稳定系统回路控制

张学梅, 赵友, 闫光亚

导航与控制. 2017, 16(3): 29-34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.03.006

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围绕基于多通道信号处理与控制SOC芯片实现惯性平台系统典型控制回路,进行了设计方法、流程及最终实现结果的阐述。首先,依据平台系统的要求制定系统工作流程;之后根据硬件资源进行各工作流程的分配和调整;再进行数据采集处理、算法实现、过程数据处理、PWM输出处理、其他输出量处理;最终通过功率级将电信号传输给平台上的执行元件,实现平台系统四条典型控制回路。此方法能够适应多种算法和系统需求,可实现自主化、小型化,且功耗小、可靠性高。

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金属壳谐振陀螺误差补偿方法研究

付建立

导航与控制. 2017, 16(3): 35-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.03.007

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针对金属壳谐振陀螺的误差建模与补偿方法进行研究。首先,通过分析金属壳谐振陀螺的敏感机理,找到影响陀螺性能的误差源,建立金属壳谐振陀螺的误差模型。然后,研究陀螺的误差传播特性,对误差源进行分类,提出金属壳谐振陀螺的误差补偿方法。最后,利用试验方法对建立的误差模型和补偿方法进行验证。试验结果表明:经过补偿后的金属壳谐振陀螺在工作温度范围内(-45℃~55℃)零偏不稳定性降低至4.67(°)/h,全温度段线性度由0.2%降低至0.03%,随机游走为0.6982(°)/h^1/2,陀螺的综合性能得到显著提升,证明了误差模型和补偿方法的有效性。

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一种高精度多路温度采集方法研究

马一通, 王二伟, 张浩

导航与控制. 2017, 16(3): 43-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.03.008

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惯性平台系统是一种框架系统,主要包括平台本体、电路箱和电源箱。平台系统精度主要靠安装在平台本体的三浮陀螺和加速度计来保证。通常惯性平台的工作环境比较严酷,惯性传感器对温度有很高的敏感度,在系统正常工作时,平台内部有二级温控来保证仪表有良好的工作环境,但内部空间温度梯度变化会影响惯性传感器的精度。在温度采集过程中,铂电阻存在非线性、自热效应及热电动势等电气干扰的精度影响。采用阻值比较法,通过引入恒定激励电流来抑制温度采集电路的自热效应,并基于FPGA设计并行多通道温度采集电路。给出了系统总体设计方案、测温电路参数设计、序列激励电流控制和数字滤波补偿的具体实现方式,测试结果表明该系统可实现64路温度采集,在一定范围内测温精度能达到±0.02℃,满足精度要求。

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半球谐振陀螺控制电路频率跟踪精度提升方法

赵万良, 王伟, 齐轶楠, 荣义杰, 李绍良

导航与控制. 2017, 16(3): 50-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.03.009

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半球谐振陀螺控制电路的控制精度直接影响半球谐振陀螺仪的输出精度,而频率跟踪精度又直接影响了半球谐振陀螺控制电路的精度。传统的半球谐振陀螺数字控制电路采用过零比较的方法计算陀螺幅点信号的频率,此方法易受地线毛刺信号的干扰,频率跟踪精度不高。介绍了采用A/D转换采集数据估算陀螺幅点信号频率的方法,并对各种方法进行了优缺点比较,提出选用建议。这些方法既提升电路抗干扰能力,又大幅提升了频率跟踪精度,还省去了过零比较电路。分析及测试结果表明,采用该频率跟踪方法,半球谐振陀螺的频率跟踪精度可达0.002Hz,可大幅提升半球谐振陀螺控制电路的精度。

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基于扰动跟踪法的单相两级式光伏并网逆变器研究

单峡, 王心谨, 彭辉, 季强

导航与控制. 2017, 16(3): 56-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.03.010

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两级式单相逆变并网装置拥有单独控制、效率高等特点。针对并网光伏系统中的两级单相逆变装置展开研究,此逆变装置两级由Boost直流变换装置与逆变装置组成。Boost直流升压装置实现最大功率点追踪,逆变装置实现并网逆变操作。最大功率点控制采用扰动追踪法,该控制与并网逆变控制彼此独立、互不影响。Matlab实验仿真及实物平台试验均证实了该策略的实用性。

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改进的量测一致性的联邦滤波器两级故障检测

韩强, 李保国, 陈克川

导航与控制. 2017, 16(3): 61-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.03.011

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当联邦滤波器故障为缓变故障或者故障幅值比较小时,传统的基于量测一致性的联邦滤波器故障检测算法由于相应的估计误差和方差同时增大,这使得算法需一定的时间后才能使这种增量大到使故障函数计算结果超出门限,因而会出现警告延迟甚至漏检现象。针对量测一致性算法的缺点,提出了改进的基于量测一致性的联邦滤波器两级故障检测算法。相比传统的基于量测一致性的故障检测算法,该方法增加了故障检测的冗余性,不仅可以区分硬故障和软故障,而且提高了故障检测的可靠性和灵敏度,使得联邦滤波器的故障检测方法更加成熟完善,这对提高整个系统的可靠性具有重要意义。仿真和实验结果表明,该方法准确度高,计算量小,便于工程实现。

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动压马达半球零件表面微观工艺特征对产品设计原理的影响研究

陈白帆, 陈汐, 高峰, 黄德, 董君华

导航与控制. 2017, 16(3): 66-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.03.012

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零件加工过程的工艺因素都会给零件表面及表层带来(留下)特有的微观特征,这种微观特征与产品设计原理和零件性能特性要求的匹配性对高精度惯性产品的固有性能会产生至关重要的作用。首次在惯性仪表制造体系中引入了零件表面微观工艺特征性概念,以解决仪表精度提高和合格率问题。采用微观工艺特征分析方法思路,从产品设计技术特征(原理特征和性能特征)角度,从更微观、更微小的细节去识别、分析加工合格的零件存在的某些特征状态。初步分析了动压马达半球零件加工表面存在的两类微观特征可能导致惯性仪表生产合格率低、参数稳定性差的影响机理和特征形成的制造因素,提出了改变和完善产品制造工艺设计的思路。

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针对SF₆分解气的多参数综合监测平台设计

皮本熙, 王艺钊, 赵博涛, 聂德鑫, 程林

导航与控制. 2017, 16(3): 74-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.03.013

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设计了SF₆分解气多参数综合监测平台,选择多频正弦调制方法研发了基于FPGA的多通道锁相放大电路,并对多通道锁相放大原理进行了理论推导,提出一种多频调制信号的频率分配原则。搭建针对多组分气体的多参数综合监测平台,给出温度、压强、微水、SF₆纯度等传感器的集成方案。实验结果表明,本系统平台能够从较低浓度的H₂S、HF、CO混合气体中正确解调出二次谐波信号,不同气体的二次谐波之间干扰性较小,对弱吸收的CO气体信号提高2个数量级,实现了多组分微量气体的同时监测。

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含间隙运动控制系统中的定位抖动和速率波动原因分析及解决措施

麻恒进, 程亚静, 孟凡军, 罗秀芳

导航与控制. 2017, 16(3): 79-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.03.014

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针对一类含间隙大惯量非直驱转动系统中出现的速率波动现象,利用描述函数法和计算仿真的方法进行了原因分析。在通常的解决措施如双电机消隙、机械消隙方法之外,针对一类间隙可测量的运动控制系统,提出了解决该类问题的新思路,即通过间隙的间接测量,利用反馈机制进行间隙补偿,并用小增益定理证明了其稳定性。实现了部分电气消隙的作用,在适当降低跟踪精度的情况下,消除了定位抖动,提高了速率平稳性。

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SF₆分解气的近红外在线检测技术研究

赵坤, 姜萌, 李磐, 张潮海, 李梦齐

导航与控制. 2017, 16(3): 85-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.03.015

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为满足SF₆绝缘电气设备故障监测与预警的实际需求,分析了国内分解气检测研究现状。对比近红外与中红外吸收光谱检测技术,提出近红外吸收光谱技术在线检测的技术方案。计算分析待测气体特征谱线的吸收系数、吸收光程和电路信噪比对精度的影响,完成系统参数设计。提出SF₆分解气在线检测系统方案,实现对H₂S、HF和CO这3种气体测量。数据分析表明,系统检测精度优于5×10^-7,表明该系统满足电力行业在线测量的需求。

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通过全球专利分析看深空探测自主导航与控制技术发展

梁洪峰, 褚鹏蛟, 王永芳, 茹阿昌, 王振华

导航与控制. 2017, 16(3): 91-96. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.03.016

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深空探测作为人类航天活动的重要方向,是人类探索宇宙奥秘和寻求长久发展的必然途径,也是衡量一个国家综合国力和科学技术发展水平的重要标志。作为深空探测中的一类重要技术,自主导航与控制技术越来越多地受到关注并得到应用,成为各国深空探测技术研究和发展的热点之一。以深空探测自主导航与控制技术为对象,通过专利检索分析,研究国内外发展现状,试图获得技术趋势。

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战术导弹用MEMS陀螺仪研制进展及关键技术

李伟忠, 孙鹏

导航与控制. 2017, 16(3): 97-104. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.03.017

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MEMS陀螺仪具有体积小、质量轻、启动快、可靠性高、价格低、易于大批量生产、能承受恶劣环境条件等突出优势,可广泛应用于防空导弹、反坦克导弹、便携式导弹、航空制导炸弹等制导武器。介绍了MEMS陀螺仪的基本原理、发展现状,分析了战术导弹对MEMS陀螺仪的应用需求,指出了MEMS陀螺仪在战术导弹型号应用中需解决微机械加工工艺、全温性能指标、复合力学环境等关键技术问题,对MEMS陀螺仪在战术导弹中的应用具有指导意义。

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2016年国外惯性技术发展与回顾

薛连莉, 陈少春, 陈效真

导航与控制. 2017, 16(3): 105-112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.03.018

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以惯性技术研究与应用为主线,回顾了2016年国际惯性技术发展历程和现状,概括了惯性仪表、惯性系统当前的研究现状及应用,展望了惯性技术的未来发展。

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2017年, 第16卷, 第3期　刊出日期：2017-06-05

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