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关键词： 柱面共形阵列   互耦误差   自校正   互耦自由度  

摘要： 在互耦自由度未知条件下给出了柱面共形阵列多参数联合估计算法。针对柱面共形阵列中多参数相互耦合的难题,首先通过阵列结构设计,利用柱面共形载体单曲率特点,构建ESPRIT子阵,基于一维搜索与ESPRIT算法,实现了互耦自由度和信源俯仰角的估计;在此基础上,结合秩损理论和互耦矩阵的Toeplitz性质,估计出信源的方位角,并对可能出现的方位角模糊进行了分析,给出解模糊方法;最后利用时域ESPRIT算法,完成了极化状态和互耦系数的联合估计。该算法不需要任何互耦和极化的先验信息,也无需参数配对,估计精度高、分辨力强。计算机Monte-Carlo仿真验证了所提算法的有效性。

关键词： 爆炸荷载   改进单自由度方法   工字型钢梁   局部变形   位移计算  

摘要： 为解决爆炸下结构产生较大局部变形时采用等效单自由度方法计算结构整体位移会出现较大误差甚至错误的问题,在单自由度理论基础上,以工字型钢梁为研究对象,通过分析翼缘局部变形对钢梁整体位移的影响规律后,基于提出的钢梁截面简化变形模型对其弯曲抗力函数进行改进,提出钢梁抗爆分析的改进单自由度方法。通过有限元软件ABAQUS数值模拟不同爆炸工况下钢梁的动态位移响应与破坏特征,并与单自由度模型及改进单自由度模型的计算结果进行对比,研究了不同计算模型下钢梁的位移及破坏差异。结果表明:与有限元模拟结果相比,钢梁翼缘局部变形越大,单自由度模型计算结果偏小越严重,而改进单自由度模型计算结果较好,可以更好地适用于钢梁抗爆分析的位移简化计算。

关键词： 控制力矩陀螺   不确定性   滑模控制  

摘要： 【目的】对控制力矩陀螺(CMG)外框架路径跟踪存在的强耦合性和外部干扰等问题,提出一种基于非线性滑模控制的姿态稳定优化算法。【方法】根据建立的二自由度CMG动力学模型来推导出标准的仿射形式,利用李导数(Lie derivative)来明确输入和输出关系。将设计好的滑模控制器应用于CMG外框架角度跟踪指定的参考轨迹中,使用功率趋近律来减小抖振影响,并通过设计李雅普诺夫函数来确保其闭环稳定性。【结果】Matlab仿真结果表明,使用非线性滑模控制器能有效控制CMG的非线性、强耦合性和不确定性等,同时可使CMG外框架的角速度保持稳定,证明滑模控制CMG的可行性。【结论】设计出的滑模控制器能满足CMG外框架姿态调节和渐进稳定的要求,对比试验结果表明,在相同条件下,滑模控制的控制精度和鲁棒性要优于自适应控制和串级PID控制。

关键词： 双层异构网络   自由度   空时干扰对齐   CSI有限反馈  

摘要： 本文针对双层异构网络,提出一种利用当前和过期发射端信道状态信息(Channel State Information at the Transmitters,CSIT)的异构空时干扰对齐(Heterogeneous Space-Time Interference Alignment,HSTIA)方案.该方案将空时干扰对齐拓展至双层异构网络MISO(Multiple Input Single Output)混合信道,研究可达自由度关于CSI(Channel State Information)反馈时延的折中域.结果表明,增加发射端天线数能有效提高可达自由度.基于该结论,将空时干扰对齐技术扩展至双层异构网络MIMO(Multiple Input Multiple Output)混合信道,分析MIMO系统发射端与接收端天线数比对系统自由度的影响,并进一步研究系统达到该自由度时CSI反馈时延的取值范围.结果表明,当发射端与接收端天线数比足够多时,系统自由度的稳健性随接收端天线数的增加而加强.通过仿真分析验证,HSTIA方案利用本地当前和过期CSIT执行发射预编码,实现不同时隙的干扰信号相互消除,从而获得自由度增益,以提高系统的可达速率.

关键词： 能量回馈系统   比例积分(PI)双闭环控制   三相脉冲宽度调制(PWM)整流器   抗干扰性   跟踪性   二自由度比例积分微分(PID)   直流调压  

摘要： 基于前端电压源型整流器(voltage source rectifier,VSR)与后端电压源型逆变器(voltage source inverter,VSI)级联的VSR-VSI双三相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)变换器已在电梯能量回馈系统中得到广泛应用,但前端三相VSR采用传统比例积分(proportional integral,PI)双闭环控制结构通常存在中端直流母线电压无法兼顾抗干扰性和跟踪性的问题。为此,文中提出一种基于二自由度比例积分微分(proportional integral differential,PID)的三相PWM整流器调压改进策略。首先,阐述基于VSR-VSI双三相PWM变换器级联系统的结构和工作原理,并给出前端三相VSR的传统PI双闭环控制方案及其参数设计过程,分析该方案不能兼具良好的抗干扰性与跟踪性的原因。在此基础上,给出基于二自由度PID的前端三相VSR直流调压优化策略及其参数设计方法。最后,利用软件仿真与实验测试对比结果共同验证了所述三相PWM-VSR直流调压改进策略的有效性与优越性。

关键词： 机器人   模块化关节   多自由度   直流电机  

摘要： 为了提高多自由度机器人设计的灵活性和制作的便利性,基于模块化设计方法设计了一款关节型机器人。机器人具有六个自由度,其关节采用了三通式结构设计,内部使用谐波减速器加直流电动机作为传动方式。机器人关节包括关节模块A、关节模块B、关节模块C三种类型,可实现三种不同的功率输出。大臂、小臂结构通过螺栓与相邻的关节相连接,机器人的伸展臂长可以通过使用不同长度的大臂与小臂连杆来调节。模块化的设计方式可以利于机器人自由度的扩展以及快速部署,同时简化了机器人的维护难度。

关键词： 零力控制   动力学模型   动态摩擦模型   并联机器人   拖动示教  

摘要： 针对6-RUS并联机器人的拖动示教零力控制问题,提出基于广义坐标形式动力学模型的解决方法。首先,引入动态摩擦模型,建立广义坐标形式的动力学模型;利用全局区域法获取电机在工作空间某位置的实际输出转矩,并采用Savitzky-Golay(SG)算法平滑噪声,分析机构自身噪声对转矩数据的影响。然后,结合6-RUS并联机器人动力学方程构建电机的期望输出转矩,补偿电机的期望转矩与实际转矩之间的误差,实时跟踪电机转矩实现零力控制。最后,在6-RUS并联机器人平台上进行实验。结果表明,在不同负载情况下,电机的预测与实际输出转矩之间误差均在8.25%以下;在完成相同示教过程中,本文方法所需的末端力矩仅为2.2 N·m,而基于重力矩与摩擦力矩补偿的零力控制方法为3.4 N·m,验证了本文零力控制法的有效性。与传统零力控制方法相比,该方法简化了动力学建模步骤,提高了构建期望电机转矩的效率,解决了机器人静止、启动、运动反向阶段期望电机转矩预测不精确的问题,同时实时补偿了转矩误差,使得机器人获得更好的拖动效果。

关键词： 机器人   运动学   奇异性   分析  

摘要： 建立六自由度机器人的运动学模型,基于矩阵理论分析六自由度机器人的机构特点,比较六自由度机器人的正向运动学算法和逆向运动学算法,进行奇异性分析,并进行工程实例验证。

关键词： 船舶水动力   运动参数发生器   线加速度   角速度  

摘要： 针对传统轨迹发生器生成的轨迹和运动参数不符合实船特性问题,依据分离式结构模型六自由度船舶运动方程,分析不同运动状态的船体、桨、舵的水动力和力矩,推导静水条件下六自由度线加速度和角速度(a&ω)模型;提出以档位固联转速建立纵向线加速度的二阶模型,用二阶系统的阻尼比和自然频率表示档位切换时船舶的加、减速性能;采取极大似然估计的递推算法辨识模型中的未知参数;基于某船的实测数据,验证该运动参数发生器的有效性,并评估仿真准确度。仿真结果表明,该发生器能够生成线加速度、角速度、姿态、速度、位置共计15维运动参数,且各运动参数的准确度在95%以上。