检索结果-内蒙古大学图书馆

兵工学报 2024年第12期45卷 4395-4406页

作者：梅泽伟李天任朱佳琳邵星灵丁天雲刘俊中北大学仪器与电子学院山西太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051 中国运载火箭技术研究院研究发展中心北京100071 中北大学电气与控制工程学院山西太原030051

针对航天飞行器气动力不足难以维持应急侧向操纵确保安全避开障碍物的问题,提出一种基于深度Q学习网络(Deep Q-learning Network,DQN)变动力智能决策的轨迹规划方法。根据变动力航天飞行器运动学方程,设计基于航程误差的纵向制导律和考... 详细信息

针对航天飞行器气动力不足难以维持应急侧向操纵确保安全避开障碍物的问题,提出一种基于深度Q学习网络(Deep Q-learning Network,DQN)变动力智能决策的轨迹规划方法。根据变动力航天飞行器运动学方程,设计基于航程误差的纵向制导律和考虑避开障碍物的横侧向制导律,用于实时校正倾侧角的幅值和符号,保证终端制导精度和绕飞安全性。从变动力智能决策层面出发,将航天飞行器动力档位调节问题转化为马尔可夫决策过程,以攻角、马赫数以及航天飞行器与障碍物的相对距离为状态空间,以航天飞行器动力档位为动作空间,设计考虑碰撞概率和终端约束偏差的奖励函数,构建DQN网络对智能体进行训练,以得到最佳动力档位。仿真结果表明,所提算法可以赋能航天飞行器在满足终端约束条件下提升运动过程的横向避障能力。

关键词：航天飞行器深度Q学习网络变动力智能决策轨迹规划

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基于连续滑模控制的水下无人航行器航向跟踪研究

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舰船科学技术 2023年第12期45卷 63-68页

作者：杨晨宇刘丹刘璐王永华齐向东刘双峰薛晨阳中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

本文提出在构建模糊水下无人航行器运动学模型的前提下,设计一款基于时变干扰观测器的连续滑模控制器。干扰观测器把系统误差及外界干扰等效到控制端,连续滑模控制器通过切换控制量使系统趋于平衡点。该控制器可快速响应,且对于模型参... 详细信息

本文提出在构建模糊水下无人航行器运动学模型的前提下,设计一款基于时变干扰观测器的连续滑模控制器。干扰观测器把系统误差及外界干扰等效到控制端,连续滑模控制器通过切换控制量使系统趋于平衡点。该控制器可快速响应,且对于模型参数变化及外界干扰不敏感,具有较强的鲁棒性。此外,将直线、正弦波及自定义曲线设置为预定航向,通过Matlab/Simulink进行仿真验证水下无人航行器是否可以实现在复杂水域下的轨迹跟踪,达到航向控制目的。

关键词：水下无人航行器连续滑模控制航向跟踪时变干扰观测器

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一种新型未爆弹探测传感器的仿真研究

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传感技术学报 2022年第2期35卷 171-178页

作者：薄瑞张志杰陈昊泽中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

位于地表和近地表的未爆弹通常种类多,分布情况复杂,危险性高,这严重阻碍了土地的开发和利用。在实际探测中未爆弹所产生的二次场十分微弱,探测困难,有效信息较少。针对此情况,设计了一种基于频域电磁法的新型未爆弹探测传感器,其激励... 详细信息

位于地表和近地表的未爆弹通常种类多,分布情况复杂,危险性高,这严重阻碍了土地的开发和利用。在实际探测中未爆弹所产生的二次场十分微弱,探测困难,有效信息较少。针对此情况,设计了一种基于频域电磁法的新型未爆弹探测传感器,其激励线圈与接收线圈剩余耦合低,具有较好的灵敏度和稳定性。对此电磁传感器进行了有限元分析,结果表明,该传感器可以对不同深度的未爆弹进行精确的水平方向定位,并且可以对深度1.5 m以内的目标实现准确的竖直方向定位。实验表明传感器对1.6m深的目标有着清晰的响应,同时验证了竖直定位方法的可行性。

关键词：未爆弹频域电磁法剩余耦合电磁传感器有限元分析

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基于Zynq的医用内窥镜视频流采集与处理系统设计与研究

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电子器件 2023年第6期46卷 1726-1733页

作者：王云峰何鑫范正吉景金荣洪应平中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

设计了基于Zynq的医用内窥镜视频流采集与处理系统,本系统在Xilinx公司推出的Zynq系列ARM+FPGA SoC平台上进行软硬件协同设计,充分发挥Zynq集成的ARM和FPGA的处理优势,完成医用内窥镜解码采集、处理与显示。本系统由FPGA采集以OV6946为... 详细信息

设计了基于Zynq的医用内窥镜视频流采集与处理系统,本系统在Xilinx公司推出的Zynq系列ARM+FPGA SoC平台上进行软硬件协同设计,充分发挥Zynq集成的ARM和FPGA的处理优势,完成医用内窥镜解码采集、处理与显示。本系统由FPGA采集以OV6946为核心的医用内窥镜经OV426桥接IC转码后的数字信号图像,通过AXI4总线缓存到ARM端的DDR3,经ARM做部分处理后再次缓存并由VDMA读出并转换为AXI4-STREAM。通过Vivado HLS编写输入输出接口均为AXI4-STREAM的视频流处理算法,固化到FPGA端运行,经过HDMI显示。实验结果表明,在HDMI显示器可以观察到经算法实时处理的OV6946的视频流,保证低功耗的同时也完成了高性能、实时的视频流处理。

关键词：内窥镜视频流 ZYNQ FPGA 视频图像处理

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基于迭代策略的自适应ADRC磁轴承控制仿真

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中北大学学报（自然科学版） 2024年第3期45卷 340-347页

作者：孙咏叶张艳兵刘鹏中北大学电气与控制工程学院太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

针对磁悬浮轴承位置控制过程中存在非线性耦合、内外部扰动不确定性的问题,提出了一种基于自抗扰控制的四自由度磁轴承迭代学习控制策略。首先依据四自由度磁悬浮轴承系统模型搭建自抗扰控制器,其次将估计的总扰动通过间接迭代控制在线... 详细信息

针对磁悬浮轴承位置控制过程中存在非线性耦合、内外部扰动不确定性的问题,提出了一种基于自抗扰控制的四自由度磁轴承迭代学习控制策略。首先依据四自由度磁悬浮轴承系统模型搭建自抗扰控制器,其次将估计的总扰动通过间接迭代控制在线调整扩张状态观测器的带宽,实现不同增益下观测器参数的自适应整定。Simulink仿真实验数据表明:系统约在0.14 s处达到稳定,加入干扰后约0.05 s恢复稳定;基于迭代控制的自适应ADRC四自由度磁悬浮轴承控制性能好,同时调节速度快,具有较强的抗干扰能力。经比例-微分型间接迭代学习控制律在线更新带宽后,超调量小且跟踪目标误差积分性能指标小。

关键词：四自由度磁悬浮轴承自抗扰控制间接迭代学习控制扩张状态观测器带宽

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面向固态电子自旋操控的紧凑Ω形微波辐射结构设计

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微纳电子技术 2023年第5期60卷 690-697页

作者：高研杰郭浩唐军中北大学仪器与电子学院仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

设计了一种面向金刚石中氮空位(NV)电子自旋调控的紧凑Ω形印制电路板(PCB)表面贴装微波辐射结构,通过计算PCB上2.87 GHz微波的1/2波长长度限制整体结构尺寸,完成设计后加工,并进行测试表征。制备的微波辐射结构尺寸为20 mm×29 mm&... 详细信息

设计了一种面向金刚石中氮空位(NV)电子自旋调控的紧凑Ω形印制电路板(PCB)表面贴装微波辐射结构,通过计算PCB上2.87 GHz微波的1/2波长长度限制整体结构尺寸,完成设计后加工,并进行测试表征。制备的微波辐射结构尺寸为20 mm×29 mm×0.16 mm,辐射强度高,能够方便地在金刚石附近放置射频线圈等部件进行核自旋调控。在测量过程中,不同磁场下的光探测磁共振谱表明,在2.7~2.87 GHz的范围内,光探测磁共振(ODMR)谱均具有很好的信噪比和对比度。使用Rabi信号表征了辐射结构的微波辐射能力,测量得到的Rabi频率可达3.5 MHz。最后在两个不同的磁场条件下,测量了金刚石样品的自旋回波信号。实验测试结果表明,设计的PCB上紧凑Ω形微波辐射结构具有很好的电子自旋操控能力,可为核自旋调控部件提供安装空间,能很好地应用在基于固态电子自旋的精密测量中。

关键词：金刚石氮空位(NV)色心量子态操控光探测磁共振(ODMR) 微波辐射结构

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正电子发射粒子示踪的关键技术与进展

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过程工程学报 2024年第4期24卷 381-390页

作者：李坤吴利芸陈平韩焱中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室山西太原030051 中北大学信息探测与处理山西省重点实验室山西太原030051 中北大学教育部仪器科学与动态测试重点实验室山西太原030051 太原工业学院机械工程系山西太原030008

多相流参数检测对工业过程装置的设计和优化至关重要,但其多尺度与内在复杂性限制了对多相流动过程的理解,在流动机制方面仍有许多关键问题尚未明晰。正电子发射粒子示踪(PEPT)是一种面向工业过程中复杂多相流的新型无扰、无损的核成像... 详细信息

多相流参数检测对工业过程装置的设计和优化至关重要,但其多尺度与内在复杂性限制了对多相流动过程的理解,在流动机制方面仍有许多关键问题尚未明晰。正电子发射粒子示踪(PEPT)是一种面向工业过程中复杂多相流的新型无扰、无损的核成像方法,利用γ光子探测对放射性标记的示踪颗粒进行三维动力学成像。由于γ光子具有高穿透性、不受电磁场影响等特点,使得PEPT在非透明复杂多相流检测上具有独特优势。目前主要应用于化工、食品、制药等工业领域内多相流动现象的测量和系统物理参数提取。然而,小型化示踪颗粒制备困难、多个示踪颗粒同时定位效果差等问题严重阻碍了PEPT技术的进一步应用和推广。本工作首先介绍了PEPT技术的基本原理;然后重点从示踪颗粒、算法、硬件系统、数据处理及应用等方面讨论了PEPT关键技术及其研究进展,并指出其中存在的问题和潜在的发展方向;最后,对PEPT技术的发展和应用进行总结和展望。

关键词：多相流无损检测正电子发射粒子示踪示踪颗粒 γ光子探测定位算法

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阵列式多MEMS协同外弹道测量系统

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中国测试 2024年

作者：孙鹏翔李杰罗飞舟杨伟林刘玉玉中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室中国运载火箭技术研究院

针对高旋炮弹运动状态跨度大，弹体高速自旋带来马格努斯效应影响弹道拟合精度的问题，提出一种基于低成本复合量程MEMS阵列的外弹道参数测量方法。将全弹道测量分为独测段和同测段，依据同测段测量结果的不重复度，利用卡尔曼滤波对大... 详细信息

针对高旋炮弹运动状态跨度大，弹体高速自旋带来马格努斯效应影响弹道拟合精度的问题，提出一种基于低成本复合量程MEMS阵列的外弹道参数测量方法。将全弹道测量分为独测段和同测段，依据同测段测量结果的不重复度，利用卡尔曼滤波对大量程传感器误差进行识别，从而提高整条弹道的拟合精度，同时针对试验弹实际测试条件以及大量程传感器不易在全温域下标定的问题，提出一种温度域自适应分段组合式标定方案，实现对传感器误差的精确标定，为大量程传感器标定提供一种新思路。通过弹道仿真试验可得当飞行时长20s时，文章所提方案较常规方案位置精度提升最高37.53%，表明文章所提出的弹道测量方案在做到低成本的同时实现高精度，具有较高的工程实用价值。

关键词： MEMS阵列误差标定卡尔曼滤波数据融合分段拟合

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嵌入胸腔靶标的冲击波存储测试系统设计

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现代电子技术 2024年第5期47卷 35-41页

作者：张茜雅王代华中北大学电子测试技术国家重点实验室山西太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

针对目前面向人体胸腔的冲击波超压测试研究较少的问题,设计了模拟人体胸腔的圆筒形靶标,建立了一种嵌入胸腔靶标的冲击波超压存储测试系统,并对冲击波特征参数实时提取技术进行研究。测试系统由FPGA控制,选用ICP型压电式压力传感器,基... 详细信息

针对目前面向人体胸腔的冲击波超压测试研究较少的问题,设计了模拟人体胸腔的圆筒形靶标,建立了一种嵌入胸腔靶标的冲击波超压存储测试系统,并对冲击波特征参数实时提取技术进行研究。测试系统由FPGA控制,选用ICP型压电式压力传感器,基于已有冲击波存储测试系统的基本功能,结合WiFi技术实现冲击波特征参数的实时提取功能,进行了实验室环境下系统功能检测和外场试验环境下的系统功能验证。结果表明,测试系统能完整记录胸腔靶标所受冲击波压力载荷的数据曲线并实时提取冲击波特征参数,为人体胸腔在冲击波压力载荷下的毁伤机理研究提供了新的手段。

关键词：冲击波人体胸腔靶标 FPGA 存储测试特征参数压力传感器

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一种高速旋转弹弹体磁场干扰的在线修正方法

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航空兵器 2023年第1期30卷 114-119页

作者：王凡张晓明曹院周杰刘俊李杰中北大学电子测试技术国家重点实验室太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 中国空空导弹研究院河南洛阳471009

滚转角的准确测量是受控高速旋转弹进行精确制导与控制的前提。然而,基于磁传感器的弹载地磁测姿方法因受到弹体磁场的干扰,会影响磁传感器测量的准确性。针对该问题,提出一种弹体磁场干扰在线修正方法,根据高速旋转弹飞行过程中可能受... 详细信息

滚转角的准确测量是受控高速旋转弹进行精确制导与控制的前提。然而,基于磁传感器的弹载地磁测姿方法因受到弹体磁场的干扰,会影响磁传感器测量的准确性。针对该问题,提出一种弹体磁场干扰在线修正方法,根据高速旋转弹飞行过程中可能受到的磁场干扰,建立磁场误差模型,通过旋转弹飞行规律约束,对磁传感器测量得到的磁场值进行实时修正补偿。通过半物理仿真试验验证,该方法可以有效降低测量误差,提高弹体滚转角估计精度。通过三轴飞行转台测量对该方法进行了验证,地磁测姿滚转角精度可以提高6倍。该方法仅需三轴磁传感器即可完成修正,步骤简单,修正时间极短,实时性好,精度高。

关键词：地磁测姿高速旋转弹在线修正实时滤波滚转角解算精确制导

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