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永磁伺服系统转速跟踪控制与数据驱动的参数设计方法

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电工技术学报 2024年第8期39卷 2412-2421页

作者：连传强郭力源许观达肖飞张伟伟海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室武汉430033

在永磁伺服控制系统中,传统的转速控制策略在低频段存在幅值与相位偏差问题,降低了转速跟踪控制精度。为解决该问题,该文提出了一种高精度的转速跟踪控制策略与数据驱动的参数设计方法。主要思路是在转速控制环节串联一个滞后-超前补偿... 详细信息

在永磁伺服控制系统中,传统的转速控制策略在低频段存在幅值与相位偏差问题,降低了转速跟踪控制精度。为解决该问题,该文提出了一种高精度的转速跟踪控制策略与数据驱动的参数设计方法。主要思路是在转速控制环节串联一个滞后-超前补偿器,用以校正低频段的幅值与相位;以低频段补偿后的幅值及相位误差最小为优化目标,同时约束补偿器在全频带范围内的最大幅值增益和相移,设计了一种数据驱动的补偿器参数优化方法,并对补偿后控制系统的性能进行了分析评估。实验结果表明,基于实验数据所设计的补偿器在转速指令频率小于1 rad/s的低频段区间内,转速跟踪误差小于2 r/min,相较于传统方法控制精度显著提升;在跟踪转速阶跃指令时,该文方法和传统方法的控制效果相当,这说明该文方法在改善低频段跟踪性能的同时,保持了控制系统在中高频段原有的幅频和相频特性。

关键词：永磁伺服系统转速控制滞后-超前补偿器数据驱动参数优化

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基于被动声呐音频信号的水中目标识别综述

自动化学报 2024年第4期50卷 649-673页

作者：徐齐胜许可乐窦勇高彩丽乔鹏冯大为朱博青国防科技大学计算机学院长沙410073 并行与分布处理国防科技重点实验室长沙410073

基于被动声呐音频信号的水中目标识别是当前水下无人探测领域的重要技术难题,在军事和民用领域都应用广泛.本文从数据处理和识别方法两个层面系统阐述基于被动声呐信号进行水中目标识别的方法和流程.在数据处理方面,从基于被动声呐信号... 详细信息

基于被动声呐音频信号的水中目标识别是当前水下无人探测领域的重要技术难题,在军事和民用领域都应用广泛.本文从数据处理和识别方法两个层面系统阐述基于被动声呐信号进行水中目标识别的方法和流程.在数据处理方面,从基于被动声呐信号的水中目标识别基本流程、被动声呐音频信号分析的数理基础及其特征提取三个方面概述被动声呐信号处理的基本原理.在识别方法层面,全面分析基于机器学习算法的水中目标识别方法,并聚焦以深度学习算法为核心的水中目标识别研究.本文从有监督学习、无监督学习、自监督学习等多种学习范式对当前研究进展进行系统性的总结分析,并从算法的标签数据需求、鲁棒性、可扩展性与适应性等多个维度分析这些方法的优缺点.同时,还总结该领域中较为广泛使用的公开数据集,并分析公开数据集应具备的基本要素.最后,通过对水中目标识别过程的论述,总结目前基于被动声呐音频信号的水中目标自动识别算法存在的困难与挑战,并对该领域未来的发展方向进行展望.

关键词：被动声呐信号水中目标自动识别深度学习有监督学习自监督学习

CPS-SPWM级联H桥激励的变压器铁耗快速计算方法

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西南交通大学学报 2024年第3期59卷 581-589,599页

作者：张新生王瑞田肖飞任强谢沁园海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室湖北武汉430033

针对载波移相(CPS)正弦脉宽调制(SPWM)级联H桥激励的变压器,提出一种基于经典损耗分离模型的铁耗快速计算方法.首先,结合SPWM电压波形特征定义集总占空比,并推导其关于调制比的解析模型;其次,基于经典损耗分离模型和集总占空比,构建CPS-... 详细信息

针对载波移相(CPS)正弦脉宽调制(SPWM)级联H桥激励的变压器,提出一种基于经典损耗分离模型的铁耗快速计算方法.首先,结合SPWM电压波形特征定义集总占空比,并推导其关于调制比的解析模型;其次,基于经典损耗分离模型和集总占空比,构建CPS-SPWM级联H桥的铁耗计算模型,该方法可以直接使用调制比、直流母线电压等参数对铁耗进行计算,从而避免传统方法中的谐波分析或者数值积分过程;再次,基于本文铁耗计算模型,提出了一种针对SPWM电压激励的有限元(FEM)仿真等效方法,最后,通过实验验证了本文计算方法的有效性.研究结果表明:等效仿真铁耗误差小于3.6%、仿真用时减少74.5%;最大铁耗计算误差为7.6%.

关键词：载波移相正弦脉宽调制级联H桥变压器硅钢片铁耗

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激波/湍流边界层干扰中的自适应控制技术

国防科技大学学报 2024年第2期46卷 49-61页

作者：黄伟吴瀚钟翔宇杜兆波柳军国防科技大学高超声速技术重点实验室湖南长沙410073

从激波/湍流边界层干扰机理以及流动控制的迫切需求入手,从自适应涡流发生器、自适应鼓包、自适应微射流以及自适应次流循环四个方面对激波/湍流边界层干扰中的自适应控制技术研究进展进行了总结。分析认为,结合AI技术发展自适应流动控... 详细信息

从激波/湍流边界层干扰机理以及流动控制的迫切需求入手,从自适应涡流发生器、自适应鼓包、自适应微射流以及自适应次流循环四个方面对激波/湍流边界层干扰中的自适应控制技术研究进展进行了总结。分析认为,结合AI技术发展自适应流动控制技术,加速控制方式智能化,可作为新一代高超声速飞行器宽速域飞行的重要技术手段。具体来说,就是通过调节外加激励对高超声速飞行器不同区域实现局部流动加/减速、气动热防护、气动控制等功能,根据流场参数建立控制反馈回路,自适应调整局部流场结构,以满足工程实际需求。

关键词：自适应流动控制激波/湍流边界层干扰高超声速飞行器自主决策分离热流峰值

超材料梁的双阶耦合带隙调控设计与宽带减振特性

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物理学报 2024年第15期73卷 106-122页

作者：刘权兴何哲星李永强温激鸿肖勇国防科技大学智能科学学院装备综合保障技术重点实验室长沙410073

局域共振带隙和Bragg带隙可同时存在于超材料梁中,利用两种带隙之间的相互耦合效应可以实现超宽耦合带隙设计,在宽带减振领域极具应用潜力.以往研究通常考虑单振子超材料梁的单阶耦合带隙设计,因而只能实现单阶的超宽耦合带隙,无法满足... 详细信息

局域共振带隙和Bragg带隙可同时存在于超材料梁中,利用两种带隙之间的相互耦合效应可以实现超宽耦合带隙设计,在宽带减振领域极具应用潜力.以往研究通常考虑单振子超材料梁的单阶耦合带隙设计,因而只能实现单阶的超宽耦合带隙,无法满足双目标或多目标频带的宽带减振需求.为此,本文开展了双振子超材料梁的双阶耦合带隙调控设计研究,提出了一种实现双阶耦合宽带隙的设计方法,分析了所设计双阶耦合带隙相比传统单阶耦合带隙的带宽优势,并探究了双振子质量分配比对双阶耦合带隙总宽度的影响,进一步设计出最优的质量分配比,使得实现的双阶耦合带隙的总宽度最宽.此外,还采用谱元法研究了基于双阶耦合带隙设计的双振子超材料梁的减振特性,通过与有限元法进行对比,验证了谱元法的准确性,研究表明基于双阶耦合带隙设计可以实现两个宽频带范围的高效减振.

关键词：超材料梁弯曲波带隙耦合带隙宽带减振

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高光束质量保持的(6+1)×1泵浦/信号合束器研制

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中国激光 2024年第6期51卷 48-56页

作者：王嘉伟李智贤付敏田鑫饶斌裕陈子伦王泽锋国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室湖南长沙410073 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室湖南长沙410073

研制了一款输入输出均为50μm大芯径信号光纤的高泵浦光耦合效率、高光束质量保持的(6+1)×1反向泵浦/信号合束器。利用仿真软件分析了锥区长度、拉锥比例以及玻璃管折射率对泵浦光耦合效率的影响,纤芯轴向偏移量对信号光传输效率及光... 详细信息

研制了一款输入输出均为50μm大芯径信号光纤的高泵浦光耦合效率、高光束质量保持的(6+1)×1反向泵浦/信号合束器。利用仿真软件分析了锥区长度、拉锥比例以及玻璃管折射率对泵浦光耦合效率的影响,纤芯轴向偏移量对信号光传输效率及光束质量的影响。合束器的制作中,使用半掺氟的薄壁玻璃管提高泵浦臂性能,泵浦耦合效率大于98.5%,无主动制冷情况下温升小于10℃/kW。采用包层腐蚀变径技术保证信号光纤在组束过程中纤芯不变形,并通过光束质量因子反馈对准熔接,实现了高光束质量保持的合束器的研制,光束质量退化比仅为3.4%。在合束器信号光纤尾端制作包层光滤除器并熔接端帽构成一体化器件,应用于单级主振荡功率放大结构的窄线宽激光系统中,实现了4.1 kW近单模输出,拉曼抑制比为40.5 dB。

关键词：泵浦/信号合束器高功率光纤激光光束质量

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倾斜可控阵列光场的二维扫描技术研究

中国激光 2024年第2期51卷 84-96页

作者：殳博王张雨秋常洪祥常琦马鹏飞冷进勇周朴国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室湖南长沙410073 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室湖南长沙410073

以19路、127路和919路激光相干阵列为模型,通过倾斜波前调控技术对阵列光场的子阵元施加倾斜相位控制,对倾斜可控阵列光场的大角度二维扫描特性进行了理论和实验研究。结果表明,所提出的方法可实现大视场范围内任意位置的单点扫描,同时... 详细信息

以19路、127路和919路激光相干阵列为模型,通过倾斜波前调控技术对阵列光场的子阵元施加倾斜相位控制,对倾斜可控阵列光场的大角度二维扫描特性进行了理论和实验研究。结果表明,所提出的方法可实现大视场范围内任意位置的单点扫描,同时得到能量分布均匀的二维连续扫描路径,实现特殊光场图案定制。此外,该方法具有扫描范围不受限制、扫描模式准连续以及衍射效率高等特点,在提升输出功率和扫描精度等方面具有优势。

关键词：激光光学激光阵列相干合成倾斜调控二维扫描光场定制

面向大规模异构计算平台的MiniGo高效训练方法

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国防科技大学学报 2024年第5期46卷 209-218页

作者：李荣春贺周雨乔鹏姜晶菲窦勇李东升国防科技大学并行与分布计算全国重点实验室湖南长沙410073

提出一种适用于大规模异构计算平台训练MiniGo智能体的高效多级并行训练方法,包括节点间任务级并行、中央处理器-数字信号处理器(central processing unit-digital signal processor, CPU-DSP)异构并行、DSP核内并行。实现了高效的输入... 详细信息

提出一种适用于大规模异构计算平台训练MiniGo智能体的高效多级并行训练方法,包括节点间任务级并行、中央处理器-数字信号处理器(central processing unit-digital signal processor, CPU-DSP)异构并行、DSP核内并行。实现了高效的输入/输出部署,消除网络通信瓶颈。提出了面向CPU-DSP共享内存结构的异构计算内存管理,减少异构设备间的数据搬运。实现了共享内存编程优化,并利用DSP实现密集卷积计算算子加速优化。结果表明,与16核CPU计算相比,单核DSP算子加速最大加速比达16.44;该方法实现计算节点规模从1 067扩展至4 139,得到达到给定终止条件所需时间从43.02 h降至16.05 h,可扩展效率为69.1%。评估表明,该方法能够实现MiniGo在大规模异构计算平台的高效并行训练。

关键词： MiniGo 大规模异构计算平台数字信号处理器

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基于随机光纤激光器的多奇点涡旋光束

光学学报 2024年第10期44卷 393-403页

作者：马小雅叶俊梁峻锐何俊鸿张扬许将明周朴姜宗福国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室湖南长沙410073 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室湖南长沙410073

部分相干结构光束具有抗湍流闪烁和抑制散斑等特性,在大气传输和成像等领域具有广泛的应用潜力。提出并展示了基于随机光纤激光器产生的部分相干多奇点涡旋光束。对不同拓扑荷数涡旋光束的相干叠加进行仿真研究,发现叠加过程可产生具有... 详细信息

部分相干结构光束具有抗湍流闪烁和抑制散斑等特性,在大气传输和成像等领域具有广泛的应用潜力。提出并展示了基于随机光纤激光器产生的部分相干多奇点涡旋光束。对不同拓扑荷数涡旋光束的相干叠加进行仿真研究,发现叠加过程可产生具有多个奇点的复杂相位分布。采用中心波长为1081.3 nm的随机光纤激光器作为照明光源,通过搭建空间干涉环路实现多奇点涡旋光束的产生。奇点数目可通过改变参与干涉的涡旋拓扑荷数来实现灵活调控。该工作有望为多粒子控制、涡旋光通信、光学计算和成像等领域提供重要参考。

关键词：激光器随机光纤激光器多奇点涡旋涡旋叠加奇点可控部分相干