测试转台OFF状态系统设计方法及特点

本文详细讨论了测试转台ＯＦＦ状态下的系统设计方法及设计特点；对如何选择控制器结构及参数进行了深入分析，并给出了其参数选取原则；最后对文中的结论进行了仿真，验证了其正确性。     

旋转导向钻具组合力学分析

旋转导向系统代表了当今定向钻井的先进水平,是井眼轨道控制技术的发展方向. 为了解决旋转导向钻井轨道控制问题,进行了旋转导向钻具组合(rotary steering bottom hole assembly, RS-BHA) 力学分析. 应用纵横弯曲法建立了典型的柔性RS-BHA 三维力学分析模型,得到了钻头侧向力和导向参数间的相互关系,进而根据极限曲率法可预测旋转导向工具的造斜能力,并计算设计井眼轨道需要的导向参数. 通过力学分析,可以优化RS-BHA,了解井眼轨道控制规律,为旋转导向工具设计和定向钻井自动控制提供理论依据.     

旋转流体侵入型异重流实验研究

文中介绍了对旋转系统中侵入型异重流特征的若干实验室观察结果,在Coriolis力作用下,异重流取沿岸(壁)流形式,其宽度与其Rossby变形半径成比例,在实验的参数范围内,这种沿岸流均为不稳定的,在其演化过程中产生出气旋——反气旋涡对,乃至与岸壁分离与再附的大弯曲,本文还初步考察了波长、相对厚度与Frou de数之间的关系。     

旋转IMU在光纤捷联航姿系统中的应用

惯性测量单元输出信号的精度直接影响捷联惯性导航系统的精度,为了提高捷联系统的精度,以舰船光纤捷联惯性航姿系统为应用对象,采用了双轴旋转机构连续匀速旋转IMU的系统方法,把惯性测量单元输出信号中的漂移误差调制成正弦信号,通过捷联算法中的积分运算可以有效地消除陀螺和加速度计中的漂移误差,从而有效地提高捷联惯性航姿系统的精度,并进行了系统仿真实验。仿真结果表明:经过旋转以后的IMU输出信号误差较传统非旋转方法可以减小一个数量级。基于双轴旋转IMU的系统方法可以有效地减小IMU输出信号漂移误差和提高捷联惯性航姿系统的精度。     

旋转导向系统底部钻具组合力学计算新方法

底部钻具组合(Bottom Hole Assembly, BHA)的力学计算是进行旋转导向系统钻具组合设计和井眼轨迹控制的基础．本文在纵横弯曲法、加权余量法和有限元法的基础上,提出了一种基于管柱单元组合的BHA力学求解方法．该方法以保持微分方程特解相同的条件作为管柱单元划分依据,对底部钻具组合进行单元划分;将管柱单元的挠曲线通解替代传统加权余量法的试函数,结合单元节点类型和组合关系,构建出包含边界条件和通解系数的线性方程组．对于边界条件未知问题,以支点反力符号条件为约束条件,以挠曲线越界程度、切点处弯矩平衡条件为目标函数,建立了以边界条件未知量为变量的多目标优化数学模型．应用多目标优化算法求解出边界变量,进而得出通解系数;最后,得出管柱单元内各点位移和载荷．以推靠式旋转导向系统BHA力学计算为案例,对比本文方法与加权余量法的计算结果,发现两者计算结果相差较小,表明本文方法可用于旋转导向系统底部钻具组合的力学计算．     

大速率光纤惯性测量装置全温测试系统设计

阐述了“光纤惯性测量装置”的测试要求、测试系统的功能特点和设计方案，对该系统进行了软硬件设计，分析了测试程序的特点。通过对软硬件进行部分修改，该系统可以完成不同类型惯性测量装置的误差建模和综合测试。     

考虑旋转调制 INS 轴角误差的船体变形测量方法

旋转调制式惯导已成为舰船主惯导,在采用旋转调制式惯导进行船体变形角测量时,由于旋转轴与惯性测量组件的坐标系不完全重合,导致船体变形角中被引入与旋转相关的波动误差。针对这一问题,提出了考虑旋转调制惯导转轴倾角误差的船体变形测量方法。推导了单轴旋转系统转轴倾角误差与船体变形测量之间的数学关系,构建了含有轴角误差的状态观测数学模型,利用卡尔曼滤波器实现了船体变形测量的同时对转轴倾角进行估计。实验结果表明,所提方法可以估计出旋转调制惯导中存在的转轴倾角大小,有效提高测得船体变形角精度,其中水平方向提升到6″,纵向方向提升到6″,为利用旋转调制式惯导进行船体变形测量提供参考。     

旋转式光学陀螺捷联惯导系统的旋转方案设计

在光学陀螺捷联式惯性系统中,利用系统旋转补偿技术可对陀螺组件和加速度计组件的输出误差进行调制,从而抑制系统的误差发散,提高导舷精度.通过分析惯性测量组件的误差模型和旋转式捷联系统误差传播方程,解释了旋转误差补偿的机理.针对惯性测量组件输出误差的特性,设计单轴正反转停和双轴转位的系统旋转方案.在摇摆状态下分别对无旋转、单轴和双轴三种方案进行长时间导航仿真,对旋转补偿误差的能力进行了比较.结果表明:旋转能够抑制长期的定位误差发散,在角运动状态下旋转系统能比无旋转系统保持更好的姿态精度.     

旋转导向钻井工具姿态测量陀螺仪故障估计与处理方法

针对旋转导向钻井工具姿态测量系统陀螺仪故障问题,提出一种陀螺仪加性故障估计与处理方法.首先将陀螺仪故障增广为状态变量,融合加速度计测量信息建立非线性测量模型;然后针对由于模型线性化、陀螺仪漂移、钻井过程的高温、高压、强振动等因素导致卡尔曼滤波算法估计精度变差的问题,将测量误差等效为幅值有界但分布未知的误差,提出了一种自...     

抗差自适应滤波的导向钻具动态姿态测量方法

针对钻井工程中,导向钻井工具在近钻头振动条件下,由于底部钻具振动对导向工具姿态测量造成严重干扰,使得姿态参数失真,导致姿态测量不准确的问题。为了消除或削弱振动对空间姿态测量的不利影响,快速解算出准确的钻具姿态参数,提出一种抗差自适应滤波的动态姿态测量方法,利用等价权函数和自适应因子合理的分配信息,有效地滤除钻具振动对动态姿态测量的影响。仿真实验和实钻井数据试验证明,采用该算法能滤除近钻头振动干扰信号,井斜角控制在5.5°左右,工具面角测量误差小于6°,有效地提高了导向钻井工具姿态参数的动态测量精度,解决动态测量时姿态参数测不准的问题。     

静电悬浮系统的数字控制与实验研究

介绍了一种基于DSP的数字控制器的总体结构及控制器算法的设计。在此基础上构建了三轴静电悬浮系统，并通过仿真和实验讨论了不同采样频率对系统性能的影响。实验结果表明，系统带宽达到750Hz，谐振峰小于3dB，刚度等各项性能均满足静电悬浮系统的指标要求。     

陆用定位定向系统定位精度标准检测线设计

定位定向系统是自行火炮的核心设备,其定位精度直接影响火控系统射击诸元计算的准确性,是关键的战术技术指标。针对定位定向系统的定位精度在不同路线上的试验结果表现出的较大差异且陆用定位定向系统鉴定领域检测线不规范等问题,研究定位定向系统的定位误差产生机理,根据里程计标度因数误差和航向角误差这两种主要误差与定位误差定量关系,分析检测路形、路况对定位精度的影响,并通过行车实验验证了理论分析的准确性。考虑到建造成本和试验成本的实际问题,同时兼顾测试效率和工程可实现性,设计了一条简洁等效定位精度标准检测线,提出了定位定向系统定位精度试验场建设方案和选取最优原则,为科学鉴定定位定向系统的定位精度提供理论依据。     

惯性测量系统火箭橇试验振动传递特性

惯性测量系统火箭橇试验过程中,惯性测量系统根据试验要求安装于减振平板上,而减振平板通过金属减振器安装于橇体上。通过振动传感器实时测量和记录橇体、减振平板和惯性测量系统的振动和冲击信号,待试验结束后读取记录存储的数据并进行振动量级、振动传递和减振效果分析。提出了一种描述惯性测量系统火箭橇试验振动传递特性的方法,包括振动谱图例对比、振动谱比值对比和基于AR模型幅值修正的传递函数描述方法。通过对各部分数据进行比较,验证了数据处理方法的正确以及描述惯性测量系统火箭橇试验振动传递特性的有效性。     

MIMS/GPS组合导航系统中卡尔曼滤波器设计与实验研究

对MIMS／GPS组合导航系统进行了研究，设计了卡尔曼滤波器，采用状态和偏差去耦方法进行估算，完成了仿真和车载实验。该算法计算量小，估计精度高，特别适用于偏差项较多的场合，在本系统中有效地抑制了陀螺和加速度计动态偏差的影响。此外，在开环卡尔曼滤波器结构基础上引入了姿态阵修正，进一步减小捷联系统姿态角误差对导航定位精度的影响。仿真和车载实验结果表明，样机具有较高的定位精度和较好的重复性。     

Evaluation for energy-saving effect of hybrid drilling rig system based on the logic threshold method

A simulation model of the current rotary drilling rig (RDR) system was built according to the basic configuration of the TR160D-type rotary drilling rig, and the test-rig based on the working principle of the RDR system was built. The results show that simulation model of the RDR system was accurate and reasonable by means of comparative analysis between theoretical computation and test data. The working principle and logic threshold control method of the HDR system were presented to reduce the fuel consumption and improve energy-saving efficiency via the analysis of energy flow of the RDR system, which mainly includes engine, electric motor/generator, super capacitor, AC–DC rectifier/DC–AC inverter and torque coupler, etc. Finally, the comparative analysis of the fuel economy between the RDR and the hybrid drilling rig (HDR) system was completed in the same overall typical operating conditions. The results show that energy-saving efficiency of HDR system is at 18.8% and total fuel economy efficiency of HDR reaches 15.9% relatively in a typical operating condition.     

一种多源试验条件下惯导误差系数融合的新方法

为充分利用各种系统级试验信息提高惯导系统误差模型准确性,提出一种多源试验条件下惯导误差系数融合的新方法.根据各试验中误差系数对总误差的贡献比重来确定误差模型中可分离的误差系数.然后将各试验中分离出的误差系数分为独立系数和公共系数分别进行融合.其中,独立系数作为信任值保留,公共系数的加权融合采用以估计方差阵的迹作为代价函数的随机搜索算法来确定其融合权重.利用某型惯导系统车载、机载和火箭橇试验信息进行融合的结果表明,该方法效果较好,可行性强.     

静电陀螺测试转台电气部分方案设计

叙述了静电陀螺三环测试转台电气部分的方案设计要点。该电气部分包括静电陀螺启动与控制系统，转台控制系统，计算机三大部分，测角分系统采用粗精耦合式角位置传感器。双轴伺服分系统采用带有纯积分环节的一阶无差控制系统，三轴位置控制分系统采用一阶无差数字控制的方案，从而确保转台满足精度指标。     

Electro-hydraulic tillage depth control system for rotary implements mounted on agricultural tractor Design and response experiments of control system

A tillage depth control system for rotary implements mounted on an agricultural tractor was designed and constructed to improve accuracy of tillage depth. The control system was composed of five main units: (1) a detecting unit to measure the tilting angle (position) of the lift arm, the pitching angle of the tractor and heights of sensors from ground surface, (2) a controlling unit, (3) a hydraulic unit to operate a three-point hitch linkage by a lift arm cylinder, (4) a three-point hitch linkage and rotary implements, and (5) a setting unit to put the reference tillage depth and a dead zone into the control circuit. The tillage depth was controlled by an on/off operation of a solenoid valve, of which time was proportional to the controlling time. Experiments to evaluate the response characteristics of the control system were conducted under various engine speeds, i.e. various flow rates of hydraulic oil, various tillage depths and some input frequencies. The results of the response experiments of the control system are discussed in this paper.     

Design of a focal-plane array thermographic system for stress analysis

A state-of-the-art thermographic system has been developed based on a 512×512 focal-plane array thermal imager. The system, dubbed FAST (for focal-plane array for synchronous thermography) is able to deliver high-resolution full-field thermoelastic stress scans in minutes rather than hours. The paper itemizes the hardware components together with their functions.The digital signal processing required is described in detail as well as some of the problems encountered and how they were solved. Finally a thermoelastic image is displayed illustrating the capability of this system.Permission is granted toExperimental Mechanics to publish the paper on a nonexclusive one-time basis in the journal. This agreement is subject to the Commonwealth of Australia retaining Copyright of the paper, the author and source of the paper has been acknowledged. No meaningful changes have been made to the paper without the prior consent of the author.