频率不变波束形成器抽头稀疏化设计的交替方向乘子法

针对具有空间响应变化函数约束的频率不变波束形成器设计问题,提出了采用交替方向乘子法实现抽头稀疏设计的优化算法。该算法利用交替方向乘子法能够将原始优化问题进行分裂处理的特点,通过引入替代变量和指示函数,使得表征波束形成器抽头稀疏度量的非凸L₀范数与阵列响应约束分离,进而将问题分裂到元素层级并给出近邻算子的解。对于指示函数的近邻算子求解,在分裂到元素层级后则退化为简单的双边约束问题,因而降低了优化求解的计算复杂度。仿真分析表明,提出的方法比现有的L₁范数方法在宽频带条件下的抽头稀疏度能够提升6%~13%,通带最大波动误差减小了约2 dB,并且优化消耗时间更短。实验结果进一步验证了所提方法在实现高抽头稀疏度波束形成的同时,对声信号造成的失真更小。因此,所提出的方法在降低传声器阵列波束形成器的实现复杂度以及保持阵列响应的频率不变性能方面更具有优势。      

融合Multisim技术的中学物理可视化实验的设计与实践--以“电磁振荡”为例

以人教版普通高中教科书物理选择性必修2第四章第一节“电磁振荡”为例,进行可视化实验设计.在实物演示实验的基础上,利用Multisim软件对电磁振荡实验进行仿真,有利于学生观察实验电路图,可以方便快捷地观察不同组合模式下的实验结果,实现实验的课堂可视化.运用不同手段,不仅可以多角度激发学生学习兴趣,还可以打破时空限制.同时,现代信息技术的应用也可应对部分学校实验仪器不足,以及线上教学中缺乏教具无法展示实验过程等所引发的相关教学问题.     

用于矢量水听器的低频高灵敏度层合梁加速度传感器

压电加速度传感器是同振型矢量水听器的核心部件。为了满足低频高灵敏度矢量水听器的应用需求,提出并研究一种具有层合梁结构的低频高灵敏度加速度传感器。结合弹性力学和压电方程推导层合梁加速度传感器的加速度灵敏度解析解表达式,通过有限元仿真对层合梁加速度传感器尺寸进行优化,给出优化后的尺寸范围。从优化的尺寸范围中选取两种不同尺寸进行加速度传感器振动特性的仿真分析及实物制作(其中压电材料为PZT-5)与性能测试。仿真与测试结果均表明,相比已有的同尺寸金属梁加速度传感器,层合梁加速度传感器可以有效降低谐振频率并提升加速度灵敏度。当压电层厚度为0.5 mm时,加速度灵敏度最大提升3.9 dB,谐振频率下降23%。测试结果与理论分析相符。      

平台间光束耦合传输与控制技术研究

介绍了平台间光路耦合传输系统的构成及光轴稳定控制的实现方法,开展了耦合校正系统和探测控制系统的设计,对校正系统进行了动态范围和模态仿真,优化设计后研制出光束耦合传输与控制系统。在对快反镜性能参数测试之后,开展了平台间光束耦合传输与控制实验,当振动台加载0 db振动谱且控制系统开环时,光轴X轴抖动10.9″@RSM,Y轴抖动102.3″@RSM,闭环时,光轴X轴抖动0.75″@RSM,Y轴抖动1.11″@RSM,通过频谱分析发现,快反镜光轴耦合系统闭环时对28 Hz以内光轴抖动具有较好地抑制作用,在系统开环残差较大的频率段2～6 Hz的抑制比为?40～?30 dB。实验结果表明,该光轴耦合控制系统对平台间光束传输过程中光束抖动具有较好地抑制和稳定效果。     

PCB覆铜层传热特性仿真分析

基于CFD(Computational Fluid Dynamics)的仿真技术,开展对PCB(Printed Circuit Board)板级热仿真。通过将PCB的器件布局及覆铜层布线模型导入仿真软件,建立板级详细仿真模型,并与常用的覆铜层等效导热系数的仿真方法进行对比。两种仿真方法和试验分析的结果对比表明,板级详细热力学仿真与试验结果的差值在5%以内,其能够准确分析PCB各覆铜层及器件温度分布。     

基于T-A方程的三相同轴超导电缆电磁损耗研究

交流损耗作为超导电缆本体的主要损耗,其数值大小将影响超导电缆性能及设计长度。使用传统H公式计算CORC电缆损耗时所需时间长、计算复杂。针对以上缺点,提出一种基于有限元仿真软件COMSOL Multiphysics下的T-A公式计算方法,通过对三相同轴超导电缆主要结构参数的设计,并建立稳态下超导电缆电磁场模型。此外,分析了导体层绕制角与电磁损耗之间的变化规律。结果表明,各相导体层绕制角均为20°情况下电缆本体总电磁损耗为0.203 W/m,满足设计要求。在此基础上,增加各相绕制角均可减少电缆电磁损耗,其中增加C相绕制角时损耗降低幅值最大。然而增加绕制角将增加电缆制造成本,综合考虑其对电缆制造成本与运维成本的影响,计算得到最佳绕制角为38°。     

基于加速度反馈的上反稳瞄系统最优控制研究

针对某车载上反稳瞄系统中火炮瞄准线稳定精度0.2 mrad的要求,提出在惯性速率稳定闭环内增加高增益的加速度闭环校正,形成多闭环的控制回路,并通过ITAE(integral of time-weightde absolute error)最优控制对系统控制回路的PID参数进行整定。对上反稳瞄系统构成进行分析,对控制系统的负载、陀螺和无刷力矩电机等闭环回路进行建模仿真;利用ITAE最优控制器对多闭环控制系统的PID控制参数进行调节;对系统添加随机干扰和单位阶跃响应,测试其相关性能。测试结果表明:相比传统的调整PID参数和单速度环控制系统,基于加速度多闭环ITAE最优控制器可以使系统抗扰动性能提高约78%,超调量减小约23%,摇摆稳定精度提高约29%,可较好地满足上反稳瞄系统稳定性能的要求。     

大学物理实验虚实结合实验教学模式的实践与探索

根据学校大学物理实验授课的经验,分析在实践教学中实操实验和虚拟仿真实验各自的优劣,在当前线上+线下虚实结合实验教学模式下,提出优化虚实结合实验教学模式的建议,提高实验教学效果。