强激光与粒子束
2023, 35(2): 023005
1 湖南师范大学生命科学学院, 长沙 410081
2 湖南西洞庭湖国家级自然保护区, 汉寿 415900
为了解湖南西洞庭湖国家级自然保护区两栖动物的资源状况及受威胁因素, 于2016—2018年选取保护区内典型生境, 设置10条样线开展实地调查, 记录样线内环境因子、两栖动物种类和数量及威胁因子。结果显示: 共记录两栖动物14种, 隶属1目5科8属, 占湖南省已记录68种两栖动物的20.59%; 区系组成多为东洋界种类, 其中, 东洋界华中区、华南区共有种9种, 占64.29%; 东洋界华中区、华南区、西南区共有种4种, 占28.57%; 被列为国家II级重点保护野生动物的有虎纹蛙(Hoplobatrachus chinensis)。经过计算分析, 记录到的两栖动物Shannon-Wiener指数和Simpson指数分别为1.445 4和0.649 1, Pielou均匀度为0.149 4。相关性分析表明, 不同月份两栖动物的物种丰富度及相对多度与环境因子均无显著相关性。湖南西洞庭湖国家级自然保护区两栖动物资源较丰富, 但分布不均匀, 多种人为干扰因素对该地区两栖动物多样性具有潜在影响。
西洞庭湖国家级自然保护区 两栖动物 物种多样性 人为干扰 调查 West Dongting Lake National Nature Reserve amphibians species diversity human disturbances investigation
1 南京信息工程大学, 南京 210000
2 陕西陕煤蒲白矿业有限公司, 陕西 渭南 715000
针对存在多源干扰的线性系统, 研究一种基于干扰观测器的两层结构优化设定控制方法。针对没有完整精确模型的干扰情况, 对一些干扰设计干扰观测器, 而对于不能使用干扰观测器构造的范数有界的外部干扰, 提供动态优化设定控制方案。根据干扰观测器的观测值对设定值进行动态调整, 使得系统在存在多源干扰时受控输出在原控制器的作用下, 仍能实现对目标值的跟踪控制。数值仿真验证了该方法的可行性和有效性。
优化运行控制 设定值调整 干扰观测器 多源干扰 optimal operational control set value adjustment disturbance observer multi-source disturbances
1 江苏理工学院机械工程学院, 江苏 常州 213001
2 安徽理工大学矿山智能装备与技术安徽省重点实验室, 安徽 淮南 232002
3 江苏优埃唯智能科技有限公司, 江苏 常州 213001
面向空中作业时的大续航需求, 系留式无人机是将旋翼飞行器与地面系泊单元相结合所提出的新型飞行器。实际作业中, 系留缆绳的收放会引起无人机动力学性能变化, 进而影响其轨迹跟踪控制; 同时, 由系统未建模特性与阵风干扰组成的集总干扰也将影响轨迹跟踪控制效果。针对上述问题, 提出了一种基于扰动观测器的自适应滑模鲁棒控制算法。首先, 引入悬链线理论描述系留缆绳的拉力变化, 采用牛顿-欧拉方程建立整个系统的动力学模型。其次, 在Lyapunov定理的框架下, 利用扰动观测器来估计与补偿集总干扰, 设计自适应滑模控制律来保证系统跟踪误差收敛。最后, 通过仿真算例和试验分析, 验证了本文控制策略的有效性, 结果表明: 所提控制算法比终端滑模控制算法具有更高的轨迹跟踪精度, 能够帮助系留式无人机跟踪复杂轨迹。
系留式无人机 轨迹跟踪控制 扰动观测器 自适应滑模控制 集总干扰 tethered UAV trajectory tracking control disturbance observer adaptive sliding mode control lumped disturbances
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
采用全模式线性二次高斯控制时,多阶模式扰动模型的辨识以及高维控制矩阵的计算会导致实时处理机的计算负担加重。基于此,提出一种适用于实际自适应光学系统的混合控制方法。该方法联合最优模式增益积分控制和线性二次高斯控制算法,根据模式中是否含有窄带扰动来选择对应模式的控制策略。以云南抚仙湖观测站1 m新真空太阳望远镜中高阶自适应光学系统的实测数据为例,对提出的控制策略进行了验证。结果表明,采用本文提出的混合控制策略,使系统中95.85%的扰动得到有效滤除。该控制方法与全模式使用最优模式增益积分控制的方法相比,不同频率的窄带扰动得到明显抑制;该方法与全模式使用线性二次高斯控制的方法相比,扰动模型的辨识所花费的时间缩短了37.77%,控制运算所花费的时间缩短了73.8%,有利于扰动的实时校正。
自适应光学 最优模式增益积分控制 线性二次高斯控制 扰动 激光与光电子学进展
2020, 57(23): 230101
西安交通大学 电力设备电气绝缘国家重点实验室, 瞬态电磁环境与应用国家级国际联合研究中心, 西安 710049
随着国家关键基础设施建设规模和信息化水平的提升，其在高空电磁脉冲、有意电磁干扰和地磁暴等强电磁环境下的电磁安全逐渐受到了国内外的关注。强电磁环境属于小概率、高风险事件，其影响机理和评估方法与雷电、系统内过电压等常规电磁事件有较大不同，采用期望风险指标的常规可靠性分析方法难以有效评估管理强电磁环境相关风险。从电磁恢复力视角出发，提出了关键基础设施电磁安全的三棱锥模型，并重点以电网为例，探讨关键基础设施电磁恢复力的内涵和外延，并对开展电磁恢复力研究提出建议。
关键基础设施 高空电磁脉冲 有意电磁干扰 地磁暴 电磁恢复力 电磁安全 critical infrastructure high-altitude electromagnetic pulse intentional electromagnetic interference geomagnetic disturbances electromagnetic resilience electromagnetic security 强激光与粒子束
2019, 31(7): 070001
惯量耦合、摩擦、电缆柔性、质量不平衡等不确定因素会导致稳定跟踪平台性能的下降，如何对平台各种不确定性扰动进行有效抑制已成为高精度稳定跟踪平台的首要任务之一。以滚转俯仰式红外导引头稳定跟踪平台为研究对象，利用扩张状态观测器对不确定扰动进行测量和分析，并基于鲁棒H∞理论设计了扰动抑制算法。仿真结果表明，该方法与经典频域方法相比能够进一步提高系统对扰动的抑制能力。
稳定跟踪平台 扩张状态观测器 鲁棒控制 扰动抑制 stable tracking platform ESO robust control disturbances rejection
南京航空航天大学 电子信息工程学院 雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室，南京 210016
提出并论证了一种基于双边带调制的双扫频干涉测距技术,利用电-光双边带调制产生的－1和+1阶边带分别作为扫描方向相反的两个扫频信号，在接收端各获得一个频率与相对距离相关的拍频信号，通过将这两个拍频信号相乘的方式来减小由光路中扰动引起的测量误差.利用Optisystem软件进行系统仿真，结果表明，该方法能够有效抑制由于光路中扰动产生的测量误差.设计了实验验证系统，在光路中引入小幅振动作为扰动时，该方法对扰动的抑制比超过14 dB，有效地提升了测距准确度.
激光应用 干涉法 双边带调制 激光测距 扰动抑制 扫描 Laser applications Interferometry Double-sideband modulation Laser ranging Disturbances rejection Scanning
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
基于激光干涉原理，建立了基于Mach-Zehnder干涉仪的光纤分布式扰动传感器多点同时扰动的信号模型.在此基础上，通过数值模拟研究了多点同时扰动对传感器定位准确度的影响，明确了多个扰动信号同时作用时扰动的幅值比和位置差不同情况下传感器的定位准确度.仿真结果表明：当多点同时扰动的信号幅度差别大于等于20倍时，可以给出较强扰动的定位信息；当多点同时扰动的空间距离小于等于100 m时，可以近似看成单点扰动.在光路中增加偏振分束器来抑制偏振衰落的影响，并采用信号发生器对实验光路中的两个压电换能器同时施加正弦信号来模拟扰动进行实验.实验结果表明：在5 km和10 km的位置同时施加扰动，当两个扰动的幅值比大于等于20时，距离较强扰动点的最大定位误差的最大值为200 m；在5 km和5.05 km位置同时施加幅值比为1的扰动，距离5 km位置的最大定位误差为200 m，验证了仿真结果的正确性.该研究为多点同时扰动条件下光纤分布式扰动传感器定位准确度的提高和误报率的降低提供了理论指导.
传感器技术 多点扰动 相关方法 光纤传感器 马赫-泽德干涉仪 定位 入侵检测 Sensors Multiple disturbances Correlation methods Optical fiber sensor Mach-Zehnder interferometers Location Intrusion detection
中国工程物理研究院,应用电子学研究所,四川,绵阳,621900
受到特定振动环境干扰的光机系统结构存在着多个转动自由度的扭扰分量,由此引起输出光束定向角的偏转抖动,导致光束辐射能量集中度以动态扩散形式下降.运用概率和统计的方法对有代表性的光束随机抖动测试结果进行了二元统计分析.基于实际抖动幅度分布趋近于正态规律的特点,从辐射累积效应角度探讨了定向光束在受光面能量沉积的分布特征以及能量扩散程度的近似评估方法.
扭扰 动态扩散 二元正态分布 能量沉积 Torsion disturbances Dynamic diffusion Binary normal distribution Energy deposition
