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零动量轮三轴稳定卫星姿态控制系统设计及优化

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零动量轮三轴稳定卫星姿态控制系统设计及优化

作者：程乾坤国防科学技术大学

学位级别：硕士

提高卫星姿态控制系统的控制精度和可靠性等性能是现代卫星的现实需求。零动量轮简单可靠、精度较高，在卫星稳态运行期间常作为姿态控制的执行机构。本文以三轴稳定卫星稳态运行期间的姿态控制为研究对象，主要研究了卫星姿态控制系统... 详细信息

提高卫星姿态控制系统的控制精度和可靠性等性能是现代卫星的现实需求。零动量轮简单可靠、精度较高，在卫星稳态运行期间常作为姿态控制的执行机构。本文以三轴稳定卫星稳态运行期间的姿态控制为研究对象，主要研究了卫星姿态控制系统的控制算法和基于遗传多目标优化的零动量轮系力矩分配策略，目的是在卫星有效载荷控制能力的约束下，最大限度地提高卫星控制系统的效率和性能。主要研究内容如下：（1）研究建立了三轴稳定卫星姿态控制模型。基于常用的坐标系和卫星姿态描述方法，建立了完整的卫星多刚体姿态动力学模型，并给出了卫星稳态运行时的简化模型。同时建立了重力梯度力矩、气动力矩、太阳光压力矩和剩磁力矩等空间环境干扰力矩模型。（2）分析并比较了3种卫星姿态控制的控制算法。首先，分析研究了PID控制及其常规参数整定方法，随后，将模糊算法引入到PID控制，给出了模糊自适应PID控制算法的算法原理和流程，最后，详细设计了基于改进遗传算法的PID控制，并将基于遗传算法的PID控制应用到某卫星控制系统模型中，与单纯PID的控制结果进行了对比，仿真验证了基于遗传算法的PID控制的可行性和先进性。（3）设计研究了零动量轮系力矩分配的优化策略。首先给出了零动量轮系常见的安装结构以及均匀斜装构型零动量轮的最佳安装角。以此为基础，提出了应用基于遗传算法的多目标优化方法对飞轮的力矩分配策略进行设计和优化，仿真验证了设计的可行性，结果能够满足各个指标的性能要求。论文的研究是对三轴稳定卫星姿态控制理论的进一步丰富和发展，具有一定的理论意义;所研究的理论和算法考虑了实际工程约束，具有一定的工程实践价值。

关键词：三轴稳定卫星姿态控制多刚体建模改进PID控制遗传多目标优化零动量轮安装结构力矩分配

消失模铸造焚烧炉炉排冷隔夹杂缺陷产生的原因及对策

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特种铸造及有色合金 2012年第1期32卷 69-70页

作者：张伟全小兵程乾坤常州宝菱重工机械有限公司

针对消失模铸造焚烧炉炉排的冷隔、夹杂缺陷,从白模密度、浇注温度、浇注方式等多个方面进行综合分析。经多次试验表明,提高浇注温度至1620℃,采用侧注式浇注可以有效避免冷隔夹杂缺陷的产生。

关键词：消失模铸造冷隔缺陷措施

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基于修正窗口内在变差的结构保持滤波算法

科学技术与工程 2023年第15期23卷 6522-6527页

作者：张琰聂栋栋程乾坤燕山大学理学院秦皇岛066000 济南二机床集团有限公司压力机及自动化公司济南250000

针对现有结构保持滤波算法中结构与纹理的分离能力的不足,提出了一种结构似然性度量算子——修正窗口内在变差。该算子通过构造局部加权内在变差,并结合变差修正算子来衡量每个像素点属于边缘结构的似然度;然后将之与双尺度高斯滤波结... 详细信息

针对现有结构保持滤波算法中结构与纹理的分离能力的不足,提出了一种结构似然性度量算子——修正窗口内在变差。该算子通过构造局部加权内在变差,并结合变差修正算子来衡量每个像素点属于边缘结构的似然度;然后将之与双尺度高斯滤波结合构建高质量引导图,并作为联合双边滤波的初始值;通过双边滤波多次迭代获得最终的输出结果。实验结果证实,相较于几种经典算法,本文方法能够在平滑纹理的同时更好地保护图像的精细结构,对边缘结构的处理也更加干净、清晰。

关键词：修正窗口内在变差变差修正算子双尺度引导图

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聚丙烯挤出成型工艺探讨

冶金与材料 2019年第1期39卷 89-90页

作者：程乾坤常州宝菱重工机械有限公司江苏常州213019

由于聚丙烯的成型能力非常强,工作效率非常高,在工业领域中可以创造比较高的经济效益。但是在材料成型的过程中,由于工艺复杂,要控制好质量是非常重要的。本论文针对聚丙烯挤出成型工艺展开研究。

关键词：聚丙烯挤出成型工艺

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改性蔗渣纤维对稀土离子吸附特性研究

中国稀土学报 2017年第2期35卷 231-237页

作者：张红云杨慧珠薛印程乾坤石太宏中山大学环境科学与工程学院广州广东510006

为了提高甘蔗渣的吸附量,通过均苯四甲酸二酐(PMDA)改性蔗渣纤维制备PMDA-SCB以提高其吸附回收稀土离子的能力。FTIR和SEM表征分析,蔗渣纤维表面接枝了大量的羧基基团,为吸附目标离子提供大量的活性位点。实验结果表明:pH值对吸附剂吸... 详细信息

为了提高甘蔗渣的吸附量,通过均苯四甲酸二酐(PMDA)改性蔗渣纤维制备PMDA-SCB以提高其吸附回收稀土离子的能力。FTIR和SEM表征分析,蔗渣纤维表面接枝了大量的羧基基团,为吸附目标离子提供大量的活性位点。实验结果表明:pH值对吸附剂吸附效果影响较大,最佳pH值为6。PMDA-SCB对La^(3+),Gd^(3+),Y^(3+)的Langmuir等温吸附量分别为74.85,88.90和43.30 mg·g^(-1),是未改性蔗渣SCB的9.2,9.1和10倍。准二级动力学方程能更好地描述吸附方程,其R2大于0.999。PMDA-SCB经过4次吸附解析循环后,其吸附量降低率比较少,说明PMDA-SCB能有效去除并回收废液中的稀土离子。

关键词：蔗渣纤维改性吸附稀土离子 La3+,Gd3+,Y3+

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材料成型与控制工程模具制造的工艺探析

冶金与材料 2018年第6期38卷 113-113,115页

作者：程乾坤常州宝菱重工机械有限公司江苏常州213019

近些年以来,材料成型与控制工程日益实现了综合性的转型与改进,而与之有关的模具制造工艺也在逐步达到完善。从模具制造的视角来看,应当能够紧密结合材料成型工程的相关特征来选择相应工艺,最终确保达到优良的模具制造实效性。因此可以... 详细信息

近些年以来,材料成型与控制工程日益实现了综合性的转型与改进,而与之有关的模具制造工艺也在逐步达到完善。从模具制造的视角来看,应当能够紧密结合材料成型工程的相关特征来选择相应工艺,最终确保达到优良的模具制造实效性。因此可以得知,关于当前的模具制造手段与制造工艺仍然需要着眼于全面加以优化,从而获得材料成型以及材料控制的良好效果。

关键词：材料成型与控制工程模具制造具体工艺

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交联壳聚糖包膜对黄铁矿化学氧化的抑制

环境工程学报 2016年第10期10卷 5573-5578页

作者：石太宏程乾坤张红云周毅杨娣叶进鹏中山大学环境科学与工程学院广州510275 广东省环境污染控制与修复技术重点实验室广州510275

通过测试交联壳聚糖包膜处理后的黄铁矿物表面润湿性的改变以及采用扫面电镜和红外光谱等表征方法,证明在样品矿物表面形成了一层保护膜;通过采用加速浸泡法处理包膜前后的黄铁矿,探讨钝化剂浓度、pH、氧化条件等因素对钝化效果的影响,... 详细信息

通过测试交联壳聚糖包膜处理后的黄铁矿物表面润湿性的改变以及采用扫面电镜和红外光谱等表征方法,证明在样品矿物表面形成了一层保护膜;通过采用加速浸泡法处理包膜前后的黄铁矿,探讨钝化剂浓度、pH、氧化条件等因素对钝化效果的影响,结果表明与空白样相比,经包膜处理的黄铁矿的化学氧化程度降低了50%~70%。

关键词：交联壳聚糖包膜黄铁矿化学氧化

扫描电子束除锈柱状件能量分布的影响及试验分析

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热加工工艺 2023年

作者：夏腾辉杜春平贾登峰程乾坤莫训华桂林航天工业学院工程综合训练中心桂林电子科技大学机电工程学院

为了探究柱状件在电子束除锈中基体表面能量的分布规律，采用理论分析讨论法建立柱状件表面除锈的电子束能量分布的物理数学模型；利用COMSOL Multiphysics6.0软件中的金属加工模块探究沿着基体的梯度方向能量分布与作用时间的关系。结... 详细信息

为了探究柱状件在电子束除锈中基体表面能量的分布规律，采用理论分析讨论法建立柱状件表面除锈的电子束能量分布的物理数学模型；利用COMSOL Multiphysics6.0软件中的金属加工模块探究沿着基体的梯度方向能量分布与作用时间的关系。结果表明，扫描电子束除锈可以精确的作用于被处理材料表面区域；电子除锈的热作用过程是快速加热；在电子束除锈热作用区域，表面温度场处于动态平衡。7 m A时除锈，试样表面呈现金属光泽。除锈处理后的表面粗糙度比原始表面粗糙度降低了73.2%，耐磨性也得到提升。

关键词：柱状件扫描电子束表面除锈表面粗糙度

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一种基于形态学的结构图提取方法

微电子学与计算机 2021年第6期38卷 66-71,76页

作者：程乾坤聂栋栋燕山大学理学院河北秦皇岛066000

针对传统的结构图提取方法难以在纹理平滑的同时更好的保持结构这一问题,采用迭代重加权最小二乘优化框架构建优化模型.针对图像中纹理与结构的梯度的不同,提出了相对极值变分.首先通过形态学中的闭合运算提取梯度图的极值图,然后扩展... 详细信息

针对传统的结构图提取方法难以在纹理平滑的同时更好的保持结构这一问题,采用迭代重加权最小二乘优化框架构建优化模型.针对图像中纹理与结构的梯度的不同,提出了相对极值变分.首先通过形态学中的闭合运算提取梯度图的极值图,然后扩展了窗口内在变分的指数权重,进而构建了新的优化模型.最后根据模型的非凸性,构建了Toeplitz矩阵进行数值求解.实验结果表明所提算法可以有效的移除图像纹理,更好的保持边缘结构与对比度,在图像质量分析方面也展现了较好的优势.

关键词：纹理平滑迭代重加权最小二乘优化相对极值变分边缘结构