流固耦合声子晶体管路冲击振动特性研究

流固耦合管路系统广泛应用于各种装备中,通常用来传递物质和能量或者动量.由于流固耦合效应,管壁在流体作用下易产生强烈的振动与噪声,对装备安全性、隐蔽性产生严重影响,甚至造成严重破坏.流固耦合管路振动抑制需求迫切,意义重大.声子晶体可以利用其带隙特性抑制特定频率范围内弹性波的传播,在减振降噪领域具有广泛的应用前景.本文基于声子晶体理论,研究了流固耦合条件下的布拉格声子晶体管路冲击振动传递特性.将传递矩阵法和有限元法相结合,计算了能带结构与带隙特性,重点考虑了流固耦合效应下,不同冲击激励条件下声子晶体管路振动特性,分析了流固耦合对声子晶体管路振动传递特性的影响.研究结果为流固耦合条件下管路系统的振动控制提供了技术参考.     

基于滑模变结构控制及预测跟踪的光电吊舱控制方法北大核心CSCD

光电吊舱在稳像和目标跟踪过程中存在摩擦力矩、不平衡力矩等干扰力矩,从而影响速度环响应精度;另一方面,吊舱视频跟踪器图像传输和处理造成的延迟也会造成跟踪滞后,因此必须进行延时补偿。提出基于预测跟踪的滑模变结构控制方法,采用微分预测跟踪器实现对视频跟踪器的延迟补偿,采用预测跟踪器估计出的目标运动角速率构成自适应补偿参数,以调整滑模变结构控制量,改进的滑模控制算法在补偿干扰力矩的同时抑制了抖振现象。仿真及实验结果表明:改进的控制方法能够有效补偿干扰力矩和跟踪器延迟造成的误差,相对于传统PID控制,其跟踪误差减小为原来的1/3,并且该算法已经在相关系统上得到应用。     

基于模糊与遗传优化PID的电动助力转向系统的设计与实现

针对电动助力转向(EPS)系统设计时路感不清晰合理的问题,提出了一种基于模糊推理的电动助力转向目标电流的确定方法;针对传统PID控制参数难整定的问题,设计了一种基于遗传优化PID的控制算法,快速跟随目标电流的变化,达到控制电机输出转矩的目的。为了缩短研发周期和降低成本,基于dSPACE,搭建了EPS半实物仿真实验平台并进行实验测试研究。结果表明,基于模糊方法确定的目标电流,路感清晰合理,满足低速轻便性和高速稳定性,遗传优化的PID控制器响应速度快,超调量小于5%,实现了的良好的助力效果。      

基于相位波动远端补偿的微波频率光纤传递新方法

为研究微波信号光纤传递的性能,提出了一种对相位波动在远端进行抵消补偿的微波信号光纤传递新方法。该方法利用法拉第旋转镜将远端返回的光信号再次返射至远端,对光纤链路因温度、压力变化引入的相位波动通过远端的倍频混频电路进行抵消补偿。理论仿真与验证实验证实了该方法的有效性。在微波调制频率为1GHz,光纤链路长度为25.2km的实验中,频率传递的稳定度损失为2×10-12 s-1和6×10-17 d-1。此方法优化了本地端的结构,本地端不需要光电光转换,无需设计相位信息的精确测量与实时补偿系统,且光纤链路引入的相位扰动对长期稳定度的影响可以降低约三个数量级。     

高精度光电跟踪系统中伺服稳定控制算法研究

针对光电跟踪稳定平台系统中载机振动、系统参数摄动、摩擦力矩及外部扰动等因素直接影响光电跟踪系统稳定精度的问题,从伺服控制器控制角度出发抑制跟踪系统中的偏差,提高稳定精度,保证其在复杂环境下仍具有强鲁棒性。通过建立光电跟踪稳定平台系统的数学模型,分析干扰力矩、陀螺噪声及系统参数的变化对光电稳定平台的影响,设计了基于新型非线性扩张观测器（novel nonlinear extended state observer,NNESO）和滑模变结构控制（sliding mode varianle structure control,SMVSC）的复合控制策略。理论推导和仿真实验结果表明:此种复合控制策略具备对干扰力矩、外界扰动和系统结构参数摄动的完全适应性和强鲁棒性,对比无新型非线性扩张观测器的控制系统,证明其拥有更高的稳定精度和更快的动态响应,在补偿非线性方面具有良好的效果,可增强光电跟踪稳定平台的抗扰动能力。     

基于光纤3×3耦合器干涉仪及相位跟踪的振动测量系统

研究了基于光纤3×3耦合器迈克尔逊干涉仪及反馈跟踪相位变化的振动测量系统。该测量系统包含两个反馈控制环节:一个反馈控制环节用于补偿由于环境干扰引起的相位随机漂移;另一个反馈控制环节用于跟踪由于振动引起的相位变化,从而实现对振动幅值及振动方向的测量。该系统可对频率为1.5~200Hz的振动进行测量,测量分辨率可达到10nm。     

基于光学时延补偿的50 km光纤微波频率传递

报道了利用50 km光纤实现4.38×10~(-15)@1 s和2.80×10~(-18)@65.5×10~3s稳定度的微波频率传递的实验研究.实验系统采用多普勒噪声消除技术,通过在本地端探测往返传递的微波信号相位获得链路上的相位变化信息,并实时控制光延迟调整机构进行补偿.光延迟控制采用压电陶瓷的快速拉伸和慢速光纤温控联合方式,可实现5 ns和千赫兹带宽的光延迟控制,能够实现光纤噪声的长期高精度补偿.与电相位补偿相比,光延迟补偿受微波泄露的影响相对较小,而微波泄露影响在类似系统难以避免,因此这种方式更利于获得高稳定度的频率传递.此外,系统采用变频往返传递消除光寄生反射效应,以及色散补偿光纤减小因色散引起的调制信号衰减等措施,提高了系统的技术指标.     

智能车转向系统的研究及设计

智能车的底层控制主要包括油门、刹车和转向三部分。转向部分主要以电子式助力转向系统(EPS)为基础进行设计。电子控制式电动助力转向系统具有较好的操纵性、安全性、轻便性以及节能性等优点。然而,传统汽车上应用的助力转向系统仅起到辅助作用,对于无人驾驶的智能车来说功率过小,无法实现智能车在静止或者低速行驶时的转向控制,并且智能车的转向控制策略也有所不同。通过选择合理的转向电机、合适的传感器,设计了一套适合智能车的转向系统。通过反复试验,该转向系统可以很好的实现智能车转向控制。     

YBCO堆叠高温超导磁体的磁悬浮振动传递特性实验研究

在YBCO堆叠磁体与永磁轨道构成的高温超导磁悬浮系统中,永磁轨道的振动通过电磁作用传递给YBCO堆叠磁体.本文通过实验研究了振动在YBCO堆叠磁体磁悬浮系统中的传递效率与基振加速度幅值和基振频率的关系.研究表明:在YBCO堆叠磁体磁悬浮系统中,YBCO堆叠磁体自由振动频率在9 Hz左右;一定低频条件下,振动的传递效率与基振加速度幅值呈正相关趋势,与基振频率呈负相关趋势.     

超导磁悬浮支承系统干扰力矩及漂移误差分析

在超导磁悬浮支承系统中, 如果被悬浮的超导球形转子是一个理想的球体, 并且是表现出完全的迈斯纳态, 那么由于球体的对称性, 就不会产生干扰力矩. 但实际的情况并非如此, 一般情况下, 超导球形转子总是存在加工制造误差, 且在高速旋转时总是存在离心变形, 因此转子的表面并不是理想的球面, 当超导转子悬浮在磁场中时, 沿转子表面法线方向的磁悬浮力, 不是完全通过转子质心, 将会产生磁支承干扰力矩, 从而引起转子的漂移误差. 本文从超导转子磁支承干扰力矩的物理机理出发, 对干扰力矩及其引起的漂移误差进行了分析, 包括转子非球形产生的一次干扰力矩、转子非球形与失中度和装配误差产生的二次干扰力矩, 并推导出了磁支承干扰力矩引起的漂移率计算公式, 代入转子参数计算出各种干扰力矩引起的漂移率大小, 为转子漂移测试和系统误差补偿提供了参考, 对于转子的结构优化设计具有指导意义.     

Steering vector sensor array elements with linear cardioids and nonlinear hippioids

The purpose of this work is to study the impact due to individual vector sensor element steering patterns on linear array beamforming. Standard, linear beamformers employ cardioid beampatterns for each vector sensor. In this work, a class of vector sensor element steering patterns beyond the standard cardioid was examined. The element weighting is nonlinear but nonadaptive, making it simple to implement in hardware processing. The new sensor steering patterns, referred to as hippioids, are products of cardioids and various powers of hippopedes. The angular resolution of individual sensors, the impact on angular resolution from arrays of varying aperture, and peak-to-sidelobe levels will serve as performance measures. An example of the differences in vector sensor steering patterns is provided using measured directional frequency and recorded buoy data.     

一种新型光格子中孤子的控制(英文)

本文数值研究了一种纵向呈周期性指数调制的克尔非线性光格子中空间孤子的控制和导向.结果表明,这种光格子能提供更大范围的孤子控制,通过合理设计光格子的参数如光格子的深度、横向调制频率、纵向调制周期以及输入波束的参数可以实现孤子的控制.     

Generation of One‐Way Gaussian Steering by Gaussian Channel and Converting One‐Way Gaussian Steering by Beamsplitters

Gaussian steering is used to characterize the intrinsic quantum correlation of Gaussian states under Gaussian measurement. Here we study the generation of one‐way Gaussian steering and the conversion of one‐way Gaussian steering. It is found that one‐way Gaussian steering could be generated by using Gaussian channels, either the Gaussian lossy channel or the Gaussian amplification channel. Exploiting the one‐way Gaussian steering in a two‐partite quantum system consists of two subsystems marked with A and B, one‐way Gaussian steering (steering from A to B) can be converted to the other one‐way Gaussian steering (steering from B to A) using linear optics, and vice versa.     

导向向量随机误差修正的稳健波束形成

当导向向量同时存在导向偏差和随机误差引起的畸变时,现有针对导向偏差的稳健波束形成所估计的导向向量偏离真实值。针对该问题,提出了导向向量随机误差修正的稳健波束形成方法。将导向向量分为预定义观察扇面特征子空间内外两部分,通过导向向量估计的稳健波束形成方法估计导向向量在预定义观察扇面特征子空间内的分量,在此基础上进一步增加不确定集约束,对导向向量在预定义观察扇面特征子空间外的分量进行修正,从而提高导向向量的估计精度。理论与仿真研究表明:与针对导向偏差的稳健波束形成相比,在同时存在导向偏差和随机误差的情况下,所提方法输出信干噪比不变,而其导向向量估计精度更高,导向向量波束响应的峰值是目标方位的无偏估计。进一步的海试数据分析表明:所提方法在低信噪比下较已有方法具有更好的稳健性。     

Steering an eigenstate to a destination

The control of time evolution of a quantum state under various physical constraints is investigated and solved in the context of a two-level system. We have discovered a general scheme of steering an eigenenergy state to a destination without net nonadiabatic transitions, and we discuss how the result may be tested and utilized in practice.     

抑制光束抖动的压电倾斜镜高带宽控制

提出了一种抑制光束平台抖动和压电倾斜镜机械谐振的方法从而提高系统校正带宽和跟瞄精度.通过分析双二阶滤波器参数对频率特性的影响,提出了一种双二阶滤波器的设计方法,并把这种设计方法结合比例积分(PI)控制算法用于抑制光束平台抖动和压电倾斜镜机械谐振.最后,对经典PI控制算法和增加了双二阶滤波器的PI控制算法进行了实验比较,在相同的条件下,增加了双二阶滤波器的PI控制带宽比经典PI控制带宽提高了近1倍,对平台抖动控制精度提高了5倍以上.实验结果表明:增加了双二阶滤波器的PI控制算法对抑制光束平台抖动和压电倾斜镜机械谐振简单有效,可以提高系统校正带宽和跟瞄精度.     

光学移相干涉仪抗振系统的鲁棒μ控制器设计

将结构奇异值μ综合鲁棒控制技术应用于主动抗振控制系统中,并用于解决光学移相干涉仪抗振系统的不确定性问题.采用小波分析方法将随机振动信号进行时频分析后得到低频全局信息,随后运用μ综合D-K迭代法设计鲁棒μ控制器对低频振动进行抑制.该方法克服了由模型自身和外部干扰所引起的不确定性,使得控制系统能够有效地抑制抗振模型的不确定性和外部振动的干扰,同时也具有很高的控制准确度和灵敏度.仿真结果表明,该方法使光学移相干涉仪在外部振动的干扰下具有较好的鲁棒稳定性和控制准确度,同时也能较好地抑制低频振动.     

Dynamics of Einstein-Podolsky-Rosen Steering in Quantum Spin Environment

We explore the dynamics of Einstein-Podolsky-Rosen steering (EPR), measured by steering robustness, for two spin-qubits coupled to a general XY spin chain environment. The evolution process is numerically investigated in the vicinity of critical point for the spin environment. The results show an obvious suppression of steering robustness when the environment undergoes a quantum phase transition. The scaling behavior for the dynamics of EPR steering is also revealed and analyzed around the critical point. Furthermore, we find that steering robustness power (i.e. the average value of steering robustness within a certain time) can indicate the quantum criticality of the environment directly.

     

Steering of weak-light spatial solitons in a resonant lambda-type atomic system

We study steering of weak-light solitons in a resonant lambda-type atomic system. Signal soliton steering can be realized via input angle and power control of the control soliton. It is shown that, the deflection angle of a vertical input signal soliton increases linearly with the increase of the input angle of the control soliton due to the repulsive effect in collision, and thus leads to the increase of the output position shift of the signal soliton. When a signal soliton is input parallel with a control soliton, the output position shift of the signal soliton depends parabolically on the normalized power of the control soliton. Decreasing their soliton separation can increase the output position shift of the signal soliton. These properties may be useful in all-optical soliton switching and optical information processing, etc.     

Definition of road roughness parameters for tire vibration noise control

Road roughness plays an important role in the generation of tire vibration noise. However, it is unclear which kinds of road roughness parameters should be controlled to reduce the noise. In this paper, we define the essential road roughness parameters that govern tire tread vibration and provide information on tire/road noise abatement. The detailed effects of road roughness parameters on tire tread vibration are estimated using a tire/road contact model. The results reveal that pavement asperity height itself is not an essential parameter, but asperity height unevenness, asperity radius, and asperity spacing are important for the abatement of tire vibration noise.