多路角度复用体全息三维显示技术

为满足高分辨率真三维大数据显示的空间带宽积要求,提出一种基于多通道角度复用模式的体全息三维显示技术。通过对三维场景进行波前编码,获得相位计算全息图,并将计算全息图依次按照不同角度复用记录到掺杂金纳米颗粒体全息光致聚合物材料的同一区域,获得复用体全息图,再现时可以在不同角度观察三维场景。在体全息三维显示实验系统中,实现体全息材料记录区域的单点像素总数为120×1 920×1 080,显示的空间带宽积达到了2.5×108,相对于空间光调制器显示提升了120倍。     

氧缺陷TiO2-B作为可充电锂离子电池负极材料的第一性原理研究

利用对氧缺陷的TiO₂-B材料进行密度泛函理论的计算,阐述了氧空穴对于TiO₂-B材料的电化学性质的影响。计算研究主要聚焦于缺陷材料的锂离子迁移和电子导电性等基本问题。计算结果表明在低锂离子浓度下(x(Li/Ti)≤ 0.25),相比于无缺陷的TiO₂-B,氧缺陷TiO₂-B有着更高的插入电压和更低的b轴方向迁移活化能,意味着锂离子的嵌入也更容易,这对于可充电电池的充电过程是有利的。而在高浓度下(x(Li/Ti) = 1),锂饱和的氧缺陷TiO₂-B相较于无缺陷的TiO₂-B有着较低的插入电压,更有利于锂离子的脱嵌过程,这对于可充电电池的放电过程也是有利的。电子结构计算表明缺陷材料的禁带宽度在1.0-2.0 eV之间,低于无缺陷的材料的3.0 eV。主要态密度贡献者是Ti-Ov-3d,并且随着氧空穴的增加它的强度也变得更强。这就表明氧缺陷TiO₂-B有更好的电子导电性。     

机器人动力学与控制专题序

机器人动力学的研究是所有类型机器人发展过程中不可逾越的环节,也是形成机器人终极产品性能评价指标重要的科学依据,以往机器人的发展已经表明,多体系统动力学是机器人研发中不可或缺的基础力学理论。随着新型传动与驱动机构以及智能与软物质材料的出现,可以预计柔性化、软性化、可变化、微型化和控制智能化将成为未来机器人发展的重要方向,使机器人的各种作动更接近生物体的仿生体,因此,以仿生为主要特征的刚柔耦合、柔软体和变形机器人对任务和环境的适应性强,其快速发展在一定程度上将促进机器人研究的步伐,同时,这种趋势和需求也将会使得机器人动力学和控制研究面临重大挑战。本刊组织了“机器人动力学与控制研究专题”,主要介绍以下两个方面的研究进展。     

弹性飞行器气动伺服弹性稳定性分析与控制

轻质结构大长细比弹性飞行器开环闭环颤振及控制系统设计是气动伺服弹性稳定性校核与分析的核心问题。本文利用振动模态试验数据修正了弹性飞行器结构有限元模型;使用涡格法进行非定常气动力计算,并利用最小状态法获得了弹性飞行器刚弹耦合频时域状态空间方程。绘制系统状态矩阵特征值随动压变化绘制的根轨迹图对该弹性飞行器开环颤振进行了分析。最后使用线性二次型方法设计了弹性飞行器主动颤振抑制控制律和纵向姿态控制器。仿真结果表明,系统在短的上升时间内实现了对指令的跟随,超调量合理,无静态误差。本文所采用的方法能够满足工程设计需求。     

基于棱镜扫描法的太阳光谱仪光谱定标

为了标定扫描式棱镜太阳光谱仪的棱镜不同转动角度对应的中心波长和光谱带宽,利用了一种棱镜扫描方法对太阳光谱仪的光谱响应函数进行测量。该方法使用固定的单色光波长,控制棱镜转动实现单色光的像在探测器位置扫描,并通过坐标映射得到响应位置的光谱响应函数。文中根据光谱响应函数的定义,推导出棱镜扫描法与单色仪波长扫描方法波长定标原理上的等效性。之后分别以532 nm固体激光器和632.8 nm氦氖激光器为光源,使用棱镜扫描法测量太阳光谱仪对应波长位置的光谱响应函数,并以单色仪波长扫描法实验作为对比。实验结果表明,对于扫描式棱镜太阳光谱仪,棱镜扫描法测量的中心波长分别为531.86和632.67 nm,其准确度优于单色仪波长扫描法测得的531.39和631.97 nm。由于不受单色仪性能的限制,前者测量的光谱带宽值也优于后者。最后以汞灯为光源使用棱镜扫描法对太阳光谱仪进行了光谱定标实验,实现了特征光谱定标法结合棱镜扫描法对中心波长及光谱带宽的标定。该方法同样可以应用于扫描式光栅光谱仪以及单色仪的光谱定标。     

虚拟数据中心的功率有效嵌入算法(英文)

针对虚拟化技术中,数据中心能源消耗问题,本文研究功率有效的虚拟数据中心嵌入算法.该算法由功率感知嵌入算法、准入策略算法和碎片整理算法三部分组成.在树形网络拓扑结构中,提出功率感知的嵌入算法,得到虚拟数据中心的最低功耗嵌入方式;在动态虚拟网络业务环境中,一般嵌入算法会造成功率波动,通过业务接入策略减少功率波动;随着业务动态地进入和离开,物理网络中出现计算资源碎片,提出碎片整理算法,通过虚拟机迁移的方法,提高服务器的利用率.仿真和评估证明:随着时间的推移,算法能减少功率开支并有效降低功率波动.     

全光纤模式转换器的设计及优化

提出了一种新型全光纤LP02模宽带模式转换器.基于模式匹配原理采用双芯光纤设计,利用LP11模作为中间过渡模式,实现了宽带模式转换.运用光束传播法和模式耦合理论分析了光纤参量对有效折射率的影响,选择合适的光纤参量实现了模式匹配,分析了纤芯距离等参量对模式转换效率和带宽的影响,对比相同光纤参量下,直接和间接模式转换方法,数值模拟表明,采用间接法能够有效提高模式转换带宽,当要求转换效率大于80%时,这种模式转换器带宽能够达到121nm.     

采用MSP430的舵机控制系统设计及实现

航空电动舵机是飞行器控制系统的关键组成部分,为航空舵机设计高性能的控制器具有重要意义;针对航空舵机,设计并实现了一种采用MSP430单片机的稀土永磁无刷直流电机的舵机控制系统;提出系统的复合伺服控制策略并设计了控制系统结构;设计硬件与软件系统实现复合伺服控制并进行随动实验测试,实验结果显示系统跟踪误差小,无超调量和静态误差,表明系统具有很好的稳态和动态特性,控制效果良好。     

两轴转台位置伺服系统自适应鲁棒控制

针对某两轴随动转台运行时负载与参数变化大、轴间耦合干扰作用强的特点,将自适应鲁棒控制策略应用到其位置伺服系统控制器设计中,并证明了稳定性;由于控制律中含有采集信号的高阶微分项,为避免采集噪声对控制精度的影响,采用微分观测器,以减小其影响;仿真结果表明,相对于PID及传统自适应鲁棒控制器,使用该控制方法后,系统跟踪精度明显提高,且控制输入更加平滑,具有较好的瞬态与稳态性能。     

冲击波测试系统的动态建模及应用

若测试系统的带宽不能完全覆盖冲击波信号的有效带宽,就会存在较大的动态误差。根据冲击波测试系统的激波管动态校准实验数据,建立了冲击波测试系统动态数学模型,设计了动态校正数字滤波器。仿真结果表明,动态校正滤波器明显提高了系统动态响应的快速性,展宽了工作频带。实弹测试结果显示,校正滤波器能提高冲击波测试的精度和可靠性。该方法能有效消除动态误差,提高测试数据的准确性。