北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室, 北京 100000
针对高旋弹用MEMS-IMU在传统标定方法中不能全面激活误差, 且存在标定流程复杂、标定效率低的问题, 设计一种高旋弹用MEMS-IMU自动标定系统和方法。首先分析了高旋弹用MEMS-IMU输出特性, 构建误差模型, 设计十二位十八速的标定方案, 并优化转台转动方案。通过自动标定系统, 实现高旋弹用MEMS-IMU的自动标定。实验结果表明, 该方法能实现对高旋弹用MEMS-IMU的自动标定, MEMS陀螺仪滚转、俯仰和偏航轴精度较传统方法分别提升98%,72%,73%以上; MEMS加速度计三轴精度分别提升53%,47%,7%, 同时整个标定流程时间大幅减少, 提高了标定效率。
高转速环境 自动标定系统 high-speed rotation environment MEMS-IMU MEMS-IMU automatic calibration system
1 中小型无人机先进技术工信部重点实验室
2 自动化学院, 南京 210000
针对中型无人直升机活塞发动机的恒定转速控制难题, 设计一种带前馈补偿的模糊自抗扰控制(ADRC)方法。通过引入旋翼负载特性对发动机进行数学建模, 将总距操纵、前飞速度作为已知扰动进行前馈补偿, 设计模糊PID控制器适应活塞发动机复杂做功过程的非线性特性, 将旋翼气动力变化以及风扰作为未知扰动, 设计扩张状态观测器(ESO)对扰动进行在线估计与反馈补偿。通过数值仿真验证了控制方法可以有效地提高发动机转速控制的抗干扰能力与控制精度。并进行了发动机地面开车和飞行试验, 结果表明, 在飞行试验过程中, 无人直升机的旋翼转速控制误差小于5.0 r/min, 动态跟踪性能得到显著提升。
无人直升机 发动机转速控制 模糊PID ADRC控制 unmanned helicopter engine velocity control fuzzy PID ADRC control
1 宁夏中欣晶圆半导体科技有限公司, 宁夏半导体级硅晶圆材料工程技术研究中心, 银川 750021
2 厦门大学材料学院, 厦门市电子陶瓷材料与元器件重点实验室, 厦门 361005
3 宁夏职业技术学院, 银川 750021
4 厦门大学深圳研究院, 深圳 518063
利用ANSYS有限元软件分析了横向磁场下不同坩埚转速对200 mm半导体级直拉单晶硅的流场及氧浓度的影响。研究结果表明: 在横向磁场下, 硅熔体的流场和氧浓度分布呈三维非对称性, 熔体对流形式主要包括泰勒-普劳德曼漩涡、浮力-热毛细漩涡及次漩涡, 其中前两者有助于氧挥发, 而次漩涡则起到抑制作用。当坩埚转速较低(0.5~1.0 r/min)时, 较弱的熔体对流强度导致坩埚壁与固液界面间的热传导效率低, 氧主要以扩散机制迁移至固液界面, 熔硅中氧浓度高; 当坩埚转速较高(2~2.5 r/min)时, 氧通过强对流形式迁移至固液界面。随着坩埚转速增加, 次漩涡和浮力-热毛细漩涡的作用强度提高, 浮力-热毛细漩涡影响区域远离自由表面, 使硅熔体中的氧浓度呈先下降后上升的趋势。数值模拟结果与实验结果均表明, 在横向磁场条件下优选1.5 r/min的坩埚转速可获得平均氧浓度较低的单晶硅。上述分析结果可以为横向磁场下半导体级单晶硅拉晶参数优化提供参考依据。
ANSYS有限元分析 200 mm半导体级单晶硅 直拉法 坩埚转速 流场 氧浓度 ANSYS finite element software 200 mm semiconductor-grade monocrystalline silicon Czochralski method crucible rotation rate flow field oxygen concentration
1 中天射频电缆有限公司, 江苏 南通 226000
2 西安现代控制技术研究所, 陕西 西安 710065
以“红土地”国产化导引头为例, 详细介绍了动力陀螺式激光导引头的结构组成、工作流程和跟踪原理, 并阐述了激光导引头数学模型及建模过程。针对其动力陀螺稳定平台特性, 研究了其在火箭弹、空地导弹、航空炸弹等平台的应用。针对采用倾斜稳定三通道控制的非旋转弹提出的导引头输出斜率补偿算法, 可有效降低导引头输出斜率散布; 针对采用双通道控制的旋转弹提出的导引头转速自适应算法, 在弹体转速0～10 r/s范围内实现了动力陀螺稳定平台式激光导引头的自适应工作。斜率补偿和转速自适应两种算法均已通过仿真试验考核以及地面联试与飞行试验验证, 实现了工程应用。
激光导引头 动力陀螺 输出斜率补偿算法 转速自适应算法 laser seeker dynamic gyroscope output slope compensation algorithm rotation speed adaptive algorithm
1 航天工程大学宇航科学与技术系，北京 101416
2 航天工程大学教务处，北京 101416
3 航天工程大学基础部，北京 101416
从旋转多普勒频谱展宽的机理出发，根据轨道角动量模式展开的原理，分析了展宽频谱的特征，提出了一种双重傅里叶分析方法，将展宽的频谱进行处理，得到具有单一峰值的频谱，从而更加方便、清晰地提取目标转速，降低光学旋转多普勒测速技术对光束质量和入射条件的要求。该研究有助于进一步推动旋转多普勒测速技术在实际工程中的应用。
物理光学 双重傅里叶分析 涡旋光 旋转多普勒效应 轨道角动量 转速探测
中国电子科技集团公司 第二十四研究所, 重庆 400060
针对转速反馈电机控制系统中实际转速与期望转速存在偏差无法绝对消除,造成电机转过的角度误差会随时间累积的问题,提出了一种相位/转速混合控制结构。在转速环路基础上增加了相位环路,通过外部输入一个频率稳定的参考方波信号,由混合环路控制电机转速,达到期望值。同时控制电机转过的角度时刻,跟踪参考方波信号的相位,与其保持同步锁定,从而保证电机转过的角度误差不再随时间累积。具体分析了混合控制结构的设计原理,并通过搭建工程实物电机系统进行验证。在参考方波信号频率为100 Hz的情况下,系统达到的技术指标为：稳定时间≤2 s,稳态时转速精度为6 000±10 r/m,相位差≤±50 μs。
无刷直流电机 转速反馈控制 锁相环 电机控制 BLDCM speed feedback control phase-locked loop motor control
红外与激光工程
2021, 50(9): 20210451
1 西北机电工程研究所，陕西 咸阳 712000
2 南京理工大学，南京 210000
3 中国船舶重工集团公司第七一〇研究所，湖北 宜昌 443000
针对由弹丸滚转引起的控制耦合问题，利用多变量频域响应理论研究了弹体滚转对制导炮弹控制耦合的影响并给出了解耦方法。推导了舵机控制系统的传递函数模型，分析控制耦合特性，发现弹丸转速小于临界转速时，可忽略控制耦合影响。当弹丸转速大于临界转速时，分别研究了超前安装解耦、串联补偿解耦和舵偏角反馈解耦。仿真结果表明，3种解耦方法均可达到解耦效果。超前安装解耦结构简单、便于实施，但精度较低且受输入信号频率影响较大，适用于普通制导炮弹; 串联补偿解耦方法复杂度低于舵偏角反馈解耦，且不用获取舵偏角反馈信号，适用于高精度制导炮弹。
制导炮弹 控制耦合 对角优势度 临界转速 guided projectile control coupling diagonal dominance critical angular velocity
在固液界面控制方面，对Si等成熟半导体的研究较多，而对锑化铟(InSb)材料的研究极少。对InSb晶体等径段生长过程中晶体拉速、转速和坩埚转速对固液界面形状的影响进行了模拟分析以及实际的晶体生长实验。结果表明，这三个生长参数对固液界面形状的平稳控制具有一定的效果。获得了平稳固液界面控制方法，为后续生长更低位错密度、更均匀径向电学参数分布的InSb材料打下了基础。
晶体拉速 晶体转速 坩埚转速 固液界面形状 模拟 InSb InSb crystal pulling speed crystal rotating speed crucible rotating speed solid-liquid interface shape simulation
