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路面不平度对遥控武器站伺服性能的影响分析

中国科学：技术科学 2024年第6期54卷 1137-1148页

作者：谢馨张连超郑杰基李宝宇范大鹏国防科技大学智能科学学院长沙410073

随着车载遥控武器站遂行作战任务的不断增加,对遥控武器站行进间射击精度提出了越来越高的要求,而车辆在行进过程中由不平整路面引入的基座扰动,会给武器火线稳定精度带来极大的影响.针对路面不平度扰动对遥控武器站稳定性能影响机理不... 详细信息

随着车载遥控武器站遂行作战任务的不断增加,对遥控武器站行进间射击精度提出了越来越高的要求,而车辆在行进过程中由不平整路面引入的基座扰动,会给武器火线稳定精度带来极大的影响.针对路面不平度扰动对遥控武器站稳定性能影响机理不明的问题,本文在分析遥控武器站系统组成、工作原理及关键技术指标基础上,建立了包含驱动、传动、控制以及路面不平度随机扰动的遥控武器站系统机电耦合全局动力学模型,分析不同路面等级、不同车速下路面不平度扰动对系统稳定精度的影响,搭建路面不平度随机扰动模拟测试平台,验证理论分析和数值仿真的有效性.仿真和实验结果表明,当车速为18 km/h时,在稳定平台作用下,稳定误差几乎不随路面等级的变化而变化.当车速为36和72 km/h时,随着路面等级提高至E级以上时,系统稳定误差呈近似指数增长,且速度越高,稳定精度恶化得越严重.

关键词：遥控武器站路面不平度机电耦合全局动力学模型稳定精度

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电动缸举升伺服机构高精度复合控制策略

控制与决策 2024年第6期39卷 1897-1908页

作者：万子平马丽莎任广安袁志华李宝宇范大鹏国防科技大学智能科学学院长沙410073 湖南大学电气与信息工程学院长沙410082

针对电动缸举升机构的高精度伺服控制的现实需求,提出结合辨识伺服环路和差分激励信号的一种基于限定记忆区间的循环最小二乘法(CLS)以及基于迭代控制器参数和观测器参数的一种变参数比例积分控制器(VPI)结合基于卡尔曼滤波器的变参数... 详细信息

针对电动缸举升机构的高精度伺服控制的现实需求,提出结合辨识伺服环路和差分激励信号的一种基于限定记忆区间的循环最小二乘法(CLS)以及基于迭代控制器参数和观测器参数的一种变参数比例积分控制器(VPI)结合基于卡尔曼滤波器的变参数比例多重积分观测器(VPMISAKF)的复合控制策略.实验结果表明:相比于最小二乘法,CLS辨识法辨识拟合的惯量和阻尼均方根误差分别下降93.61%和82.39%;相比于PI控制器,VPI结合VPMISAKF的复合控制策略使得系统的阶跃响应拟合度在空载和带载工况下分别提高至0.994和0.991;相比于VPI控制器,VPI结合VPMISAKF的复合控制策略使得系统的正弦响应误差在空载和带载工况下分别降低88.89%和86.45%.CLS辨识法和VPI结合VPMISAKF的复合控制策略对电动缸举升机构的高精度伺服控制具有一定的参考意义.

关键词：电动缸举升机构 CLS辨识法 VPI控制器 VPMISAKF观测器

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光束指向装置高分辨率传动机构

光学精密工程 2023年第3期31卷 331-339页

作者：李宝宇陈宁陈雨康谢馨范大鹏国防科技大学智能科学学院湖南长沙410073

为满足某型光束指向装置高分辨率、空间紧凑和低成本的需求,结合其负载小、转速低的实际应用特点,设计了一种偏置型扭轮摩擦传动机构。该机构的变传动比特性通过改变主动轮与从动轮的扭角实现,为优选扭角设计区间,研究了扭角对机构位移... 详细信息

为满足某型光束指向装置高分辨率、空间紧凑和低成本的需求,结合其负载小、转速低的实际应用特点,设计了一种偏置型扭轮摩擦传动机构。该机构的变传动比特性通过改变主动轮与从动轮的扭角实现,为优选扭角设计区间,研究了扭角对机构位移特性的影响。在分析偏置型扭轮摩擦传动机构运动学特性及扭轮接触区受力、变形情况的基础上,建立了偏置型扭轮摩擦传动的刚柔耦合动力学模型,通过物理样机试验和多体动力学仿真分析,开展了扭角对输出角速度稳定性和角位移分辨率的影响。结果表明:扭角越大,机构输出角速度的波动范围也较大,传动越不平稳。设计的传动机构在扭角不大于80°时能实现平稳传动,且在大扭角条件下,机构能实现0.005°(18″)的低速微步进运动,输出分辨率优于单级圆柱齿轮传动。上述分析为偏置型扭轮摩擦传动机构在光束指向装置传动系统中的应用提供了一种新的思路。

关键词：光电跟踪偏置型扭轮摩擦传动刚柔耦合动力学模型扭角分辨率

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高分辨率三维地震资料采集技术研究

石化技术 2022年第9期29卷 67-69页

作者：李宝宇中石化地球物理公司华东分公司江苏南京210009

为了推动我国高分辨率三维地震资料采集技术的进一步发展,本次研究首先对地震勘探作业的难点进行分析,提出三维观测系统设计方案,对高分辨率激发技术和高分辨率接收技术分别进行全面研究,为推动高分辨率三维地震资料的采集效果奠定基础... 详细信息

为了推动我国高分辨率三维地震资料采集技术的进一步发展,本次研究首先对地震勘探作业的难点进行分析,提出三维观测系统设计方案,对高分辨率激发技术和高分辨率接收技术分别进行全面研究,为推动高分辨率三维地震资料的采集效果奠定基础。研究表明:对于我国某些地区而言,由于地质情况相对较为复杂,因此进行高分辨率三维地震资料采集的难度相对较大,需要对三维观测系统进行合理的设计,同时,需要从激发井深的选择、激发药量的选择、山地激发耦合技术的应用以及特殊地段激发技术的应用等角度出发,提高高分辨率激发技术的应用质量,从吸收或衰减技术、检波器埋置耦合技术以及检波器组合及压噪技术等角度出发,提高高分辨率接收技术的应用质量,最终推动我国高分辨率三维地震资料采集技术的进一步发展。

关键词：高分辨率三维地震资料系统设计激发技术采集技术

下扬子句容地区极浅层高密度数字采集技术研究

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下扬子句容地区极浅层高密度数字采集技术研究

作者：李宝宇中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

数字地震勘探技术采用高密度采集、宽频接收是提高分辨率、保真度和地震成像精度的有效途径,也是地震勘探的发展方向。国内进行了一些高精度勘探和数字化采集,在四川、新疆、山东等地均进行了数字化地震勘探试验,取得了较好的效果。本... 详细信息

数字地震勘探技术采用高密度采集、宽频接收是提高分辨率、保真度和地震成像精度的有效途径,也是地震勘探的发展方向。国内进行了一些高精度勘探和数字化采集,在四川、新疆、山东等地均进行了数字化地震勘探试验,取得了较好的效果。本文以下扬子句容地区地震采集项目为依托,着重研究了该区极浅层地震采集方法和高密度数字采集技术,首先在该区进行二维高密度数字先导试验,采用超小道距的观测系统,对观测系统进行退化处理,选择出最优的接收道距及线面元,并对偏移距、炮距、覆盖次数进行了详尽的分析和研究,初步形成了该区的采集和处理方法,对数字检波器和模拟检波器进行了详细的对比和分析,数字检波器有效的提高了该区目的层的分辨率,通过室内组合后接收效果优于模拟检波器。在二维先导试验的基础上,针对极浅目的层进行了三维地球物理模型建立与分析,对观测系统进行了论证和优化,并着重对复杂地表障碍物下观测系统的有效实施进行了研究,对可控震源与炸药震源的联合施工进行了总结和分析,形成了句容地区极浅目的层地震勘探技术流程。

关键词：句容地区极浅层高密度数字采集观测系统

串联双光子光折变晶体中独立空间孤子对的传输特性

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串联双光子光折变晶体中独立空间孤子对的传输特性

作者：李宝宇哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

当光折变材料的自聚焦效应与光束的衍射发散作用相平衡时,光束能在介质中保持形状不变,形成光折变空间光孤子。光折变空间孤子的传播特性使其在光学信息处理、光开关、集成光学、光互联及光学计算等诸多方面都有广阔的应用前景,近些年来... 详细信息

当光折变材料的自聚焦效应与光束的衍射发散作用相平衡时,光束能在介质中保持形状不变,形成光折变空间光孤子。光折变空间孤子的传播特性使其在光学信息处理、光开关、集成光学、光互联及光学计算等诸多方面都有广阔的应用前景,近些年来,引起人们广泛的关注。本文介绍了基于Castro-Camus模型推导串联双光子光折变晶体回路中独立空间孤子对的耦合理论,并推导出屏蔽双光子光折变晶体回路中独立空间孤子对的耦合系数表达式,同时讨论了温度对耦合性质的影响。通过数值模拟,对串联回路中屏蔽空间孤子对的耦合特性进行分析,从理论上预言了在串连光折变晶体回路中能够形成光折变空间孤子对,共有亮-亮,亮暗和暗-暗独立空间孤子对三种类型。这种孤子对中两个孤子之间可以发生相互作用。当入射光束的空间展宽尺寸远小于晶体尺寸时,孤子对中的暗孤子可以影响到另一个孤子,亮孤子也可以影响到另一个孤子。得出结论:在考虑温度情况下,通过串联回路耦合,暗孤子可以影响亮、暗孤子;同时亮孤子也可以影响亮、暗孤子。这与在不考虑温度情况下,亮孤子不能影响亮、暗孤子的行为是不同的。究其原因,是由于是温度对晶体暗辐射强度影响很大,光折变空间孤子源于介质的光折变效应,介质的暗辐射在光折变过程中起着一定的作用,因此介质的暗辐射对光折变孤子的形成有影响,则温度对光折变孤子也具有一定的影响。所以在考虑温度时,得到了不同的结果。同时讨论了串联回路中独立双光子光折变屏蔽光伏孤子对的演化特性,并数值模拟了串联回路双光子光折变晶体中孤子对的耦合过程。以亮-暗独立空间孤子对为例,对孤子对发生耦合时的现象进行了分析。

关键词：非线性光学双光子光折变效应空间孤子对温度特性

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进给系统预紧对动态特性影响规律的研究

进给系统预紧对动态特性影响规律的研究

作者：李宝宇天津大学

学位级别：硕士

进给系统作为数控机床的关键性组成,其响应特性的好坏直接决定了数控机床的加工精度与切削效率。滚珠丝杠和滚动轴承作为数控机床进给系统的关键功能部件,其预载荷在很大程度上决定了滚珠丝杠副系统的刚性和定位精度,进而影响数控机床... 详细信息

进给系统作为数控机床的关键性组成,其响应特性的好坏直接决定了数控机床的加工精度与切削效率。滚珠丝杠和滚动轴承作为数控机床进给系统的关键功能部件,其预载荷在很大程度上决定了滚珠丝杠副系统的刚性和定位精度,进而影响数控机床的加工精度及效率。基于进给系统动态特性试验和进给系统机电耦合仿真分析相结合的方法,能够完整的描述进给系统滚珠丝杠预紧对进给系统动态特性的影响规律。本文以仿真分析和试验相结合的方法,系统研究预紧力对进给系统动态性能的影响规律,主要研究内容如下:在系统归纳总结进给系统驱动单元的预紧方法基础上,以进给系统试验台为对象,通过理论分析,研究了螺母预紧及轴承预紧对进给传动刚度的影响规律。提出量化的进给系统动态性能多指标综合评价方法,建立了进给系统机电耦合动力学模型,通过仿真分析及试验,验证了机电耦合动力学模型的有效性。以进给试验台为研究对象,通过仿真分析,系统研究了轴承及螺母预紧对进给系统动态性能的影响规律,得到了最佳的轴承及螺母副预载荷施加范围,为进给系统装配及动态性能提升提供了理论依据。在上述工作基础上,以一台高精度卧式加工中心为实例,基于模态缩减法建立了该机床的进给系统机电耦合动力学模型,通过仿真分析,得到了最佳的滚珠丝杠螺母副预紧范围和轴承预紧范围,为该机床进给驱动单元的安装及调整奠定了基础。

关键词：进给系统进给驱动单元预载荷机电耦合动态性能

云存储中基于访问控制树的可搜索属性加密方案研究

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云存储中基于访问控制树的可搜索属性加密方案研究

作者：李宝宇西安理工大学

学位级别：硕士

为了保障企业和个人在云服务器上存储数据的安全及用户隐私,数据通常以密文的形式存储在服务器上。在关键词可搜索加密中,当用户检索存储在云服务器上的密文数据时,用户指定搜索令牌,服务器搜索用户感兴趣的密文,但服务器不知道用户搜... 详细信息

为了保障企业和个人在云服务器上存储数据的安全及用户隐私,数据通常以密文的形式存储在服务器上。在关键词可搜索加密中,当用户检索存储在云服务器上的密文数据时,用户指定搜索令牌,服务器搜索用户感兴趣的密文,但服务器不知道用户搜索的关键词。基于属性的加密(ABE)可通过用户的属性实现细粒度的访问控制,当且仅当用户属性满足预先制定的访问策略时,该用户即可解密密文。将基于属性的访问控制机制与关键词可搜索加密相结合,可有效的解决上述问题。本文主要对基于属性的可搜索加密机制进行了研究,主要工作如下:1.基于Lv等人提出的具有外包密钥生成和解密的带撤销的ABE方案,构造了一种针对云存储的基于属性的可搜索加密方案。本文方案设计了新的包含关键词的索引结构和搜索令牌,从而将基于属性的访问控制与关键词可搜索加密良好的结合在一起,保证用户搜索到的密文解密后即是其感兴趣的消息;方案从数据保密性、抵抗共谋攻击和索引结构安全性三方面给予安全性分析;由实验结果及相关分析可以得出本文方案在一定程度上具有比原方案更好的实际工作效率。2.基于Zhang等人提出的支持用户属性撤销和属性更新的访问控制方案,本文构造了一种带撤销的基于属性的可搜索方案。首先,本文方案将属性访问控制与关键词可搜索相结合,构造了新的关键词索引结构和搜索令牌;其次,对Zhang的方案中的公共参数、主密钥、用户私钥等参数进行了优化,根据用户属性的变更情况,给出了一个高效的属性撤销和增加方法;最后,根据与原方案的复杂度分析和实验结果对比,可以分析得出本文方案有效的降低了运算复杂度,具有比原方案更高的工作效率。

关键词：云存储基于属性的加密关键词可搜索属性撤销

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基于数字孪生模型的直驱部件高精度控制方法

机械工程学报 2021年第17期57卷 98-109页

作者：江献良陈凌宇郑杰基谭若愚李宝宇范大鹏国防科技大学智能科学学院长沙410073

直驱部件以结构紧凑、失动量小和无间隙传动的优势在高档数控机床、航空航天精密伺服机构等重大装备中得到了广泛应用。直驱部件的伺服控制精度和动态响应特性是伺服系统的重要指标,针对负载惯量摄动和装配特性的变化造成系统伺服性能... 详细信息

直驱部件以结构紧凑、失动量小和无间隙传动的优势在高档数控机床、航空航天精密伺服机构等重大装备中得到了广泛应用。直驱部件的伺服控制精度和动态响应特性是伺服系统的重要指标,针对负载惯量摄动和装配特性的变化造成系统伺服性能的下降甚至失稳的现象,提出一种基于数字孪生模型的复合控制方法,以物理实体数据驱动数字孪生模型参数同步,以数字孪生模型优化物理实体的伺服控制参数。首先提取了直驱系统的关键特征参数,用集总参数模型描述线性环节,用非线性参数模型描述非线性特征,建立了直驱部件的虚拟物理模型;采集物理实体状态数据,提出了基于递推增广最小二乘算法的数字孪生模型参数更新方法,实现了模型特征的自适应同步;利用同步参数优化系统控制参数,提出了指标约束下的速度控制器和扩张状态卡尔曼滤波器设计方法,形成了数字孪生驱动的复合控制策略。实验表明,提出的方法具有更好的抵抗惯量摄动能力,模型同步算法能准确快速地辨识直驱系统的惯量变化;相对传统方法,跟随20°/s&1 Hz正弦信号的速度残差均方根由5.88°/s减少为1.76°/s,优化了70%;阶跃响应过程的调整时间始终满足设计指标0.1 s,实际响应曲线与理论响应曲线的Pearson相关系数由0.957提高到了0.993。研究成果为进一步细化数字孪生模型颗粒度和推进数字孪生模型在运动控制中的应用提供参考。

关键词：数字孪生模型惯量摄动状态观测器参数同步方法复合控制