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基于电极模态切换的半球谐振陀螺自校准方法

中国惯性技术学报 2024年第1期32卷 58-63,70页

作者：赵小明王长元陈刚杨松普贾晨凯唐明浩天津航海仪器研究所天津300131 中国船舶航海保障技术实验室天津300131

针对因受加工技术、加工条件以及外部环境因素等影响,半球谐振陀螺在力平衡模式下输出零偏稳定性及重复性变化较大的问题,提出一种基于模态切换的陀螺自校准方法。基于半球谐振陀螺二阶振动模态机理,建立理想状态下谐振子运动方程,并分... 详细信息

针对因受加工技术、加工条件以及外部环境因素等影响,半球谐振陀螺在力平衡模式下输出零偏稳定性及重复性变化较大的问题,提出一种基于模态切换的陀螺自校准方法。基于半球谐振陀螺二阶振动模态机理,建立理想状态下谐振子运动方程,并分析推导了谐振子在阻尼不均和频率裂解等非理想因素影响下的运动模型和参数控制方程。根据谐振陀螺输出漂移特性,提出了一种基于电极功能切换的半球谐振陀螺自校准方法。通过相关实验,分析比较了电极模态切换前后陀螺输出稳定性及重复性,实验结果表明,陀螺零偏稳定性提升1.8倍以上,陀螺零偏重复性提升90.5%,所提方法能有效估计及补偿陀螺漂移,提高半球谐振陀螺输出的稳定性和重复性。

关键词：半球谐振陀螺力平衡模式自校准模态切换

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水下声学导航网络节点区域最优布局方法

中国惯性技术学报 2024年第3期32卷 282-289,313页

作者：王永召赵杨陈伟刘猛天津航海仪器研究所天津300131 31529部队北京100042 中国船舶航海保障技术实验室天津300131

为实现水下声学导航网络节点满足区域定位精度需求,同时满足节点布局数量及费效比最优,提出了一种水下声学导航网络节点最优布局方法。根据节点布局间距和定位误差关系,选定满足定位精度需求的最大节点布局间距,采用2D网格生成算法控制... 详细信息

为实现水下声学导航网络节点满足区域定位精度需求,同时满足节点布局数量及费效比最优,提出了一种水下声学导航网络节点最优布局方法。根据节点布局间距和定位误差关系,选定满足定位精度需求的最大节点布局间距,采用2D网格生成算法控制节点间距在最大间距,以实现导航网络节点的自动化最优布局。考虑海底地形遮挡声源情况,利用地形开角与临界开角和小开角临界值的对比,快速确定区域布局风险区并在2D网格生成算法中设置不可布局区域,进一步优化实际海底地形导航网络节点布局。通过某实际海域导航网络区域布局的仿真实验验证,所提方法可实现100 m定位误差的预期设计需求,并满足布局节点数量最优。

关键词：水下声学导航网络节点布局射线声学海底地形

用于原子干涉仪的激光相位锁定及频率切换方法

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中国惯性技术学报 2024年第4期32卷 394-398页

作者：孔德龙陈玮婷裴栋梁王杰英李奕泽张子山天津航海仪器研究所天津300131 天津市量子精密测量技术重点实验室天津300131 中国船舶航海保障技术实验室天津300131

针对光锁相环参考频率在大范围跳变时,待锁激光器因频率响应速度不足引起的锁相失效的问题,在已有光锁相环基础上,提出了一种基于电压补偿的激光相位锁定及频率切换方法。首先基于光锁相环的环路特性构建了参考频率切换模型,分析了锁相... 详细信息

针对光锁相环参考频率在大范围跳变时,待锁激光器因频率响应速度不足引起的锁相失效的问题,在已有光锁相环基础上,提出了一种基于电压补偿的激光相位锁定及频率切换方法。首先基于光锁相环的环路特性构建了参考频率切换模型,分析了锁相拉曼光对原子干涉仪相位影响的评价方法;之后通过构建激光频率变化和压电陶瓷电压的对应关系,获取电压-频率的转换标度;最后根据实际的原子干涉仪激光频率需求,完成切换频率和补偿电压的匹配时序设计。实验结果表明当参考频率在300 MHz范围内切换时,锁相环路在0.2 ms内即可实现稳定,并在原子干涉仪上实现了干涉时间间隔为60 ms的干涉验证。所提方法为提升原子干涉仪激光系统的集成化、可靠性等提供了一种思路,有助于推动原子干涉仪的工程化研究。

关键词：原子干涉激光系统相位锁定电压补偿

考虑间隙水体阻尼修正的过驳双船系统动力响应研究

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船舶力学 2024年第6期28卷 856-865页

作者：刘利琴刘依伦王岭郭颖孟春蕾天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 天津航海仪器研究所天津300131

利用阻尼修正的势流理论对过驳双船系统进行研究。建立了过驳双船系统CFD数值计算模型,通过在双船间隙自由水面施加粘性阻尼盖的方法对势流理论进行修正。对双船过驳系统在考虑与不考虑修正两种情况下的时域结果进行对比分析,结果表明:... 详细信息

利用阻尼修正的势流理论对过驳双船系统进行研究。建立了过驳双船系统CFD数值计算模型,通过在双船间隙自由水面施加粘性阻尼盖的方法对势流理论进行修正。对双船过驳系统在考虑与不考虑修正两种情况下的时域结果进行对比分析,结果表明:双船各自由度的运动响应以及各系缆护舷的受力,在不计及粘性修正时的计算结果皆高于修正后的结果,因而考虑流体粘性的修正是非常必要的。

关键词：过驳系统粘性修正时域分析势流理论

基于MPA-BP神经网络和ARIMA模型的港口货物吞吐量预测

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上海海事大学学报 2024年

作者：戴红伟王博文交通运输部东海航海保障中心上海海事测绘中心

为提高港口货物吞吐量预测的准确性，分别构建由海洋捕食者算法（marine predators algorithm， MPA）优化的反向传播（back propagation， BP）神经网络预测模型和自回归综合移动平均（autoregressive integrated moving average， AR... 详细信息

为提高港口货物吞吐量预测的准确性，分别构建由海洋捕食者算法（marine predators algorithm， MPA）优化的反向传播（back propagation， BP）神经网络预测模型和自回归综合移动平均（autoregressive integrated moving average， ARIMA）预测模型。以宁波港的港口货物吞吐量为分析和预测对象，在灰色关联分析和Spearman相关分析的基础上，利用MPA优化的BP神经网络对港口货物吞吐量进行预测。对时间序列进行平稳性检验和自相关检验后，建立ARIMA模型对港口货物吞吐量进行预测。分别以2021—2022年、2015—2022年为预测区间，比较BP神经网络、MPA优化的BP神经网络和ARIMA模型的预测效果。结果表明：地区生产总值等因素对宁波港港口货物吞吐量具有显著影响；MPA优化的BP神经网络模型具有一定的寻优能力，可提升BP神经网络的预测准确性；在数据序列整体波动不剧烈的情况下，短期预测更适用ARIMA模型，中长期预测更适用神经网络模型。

关键词：港口货物吞吐量预测反向传播(BP)神经网络海洋捕食者算法(MPA) 自回归综合移动平均(ARIMA)模型

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反洗过滤器冲洗装置仿真分析

造纸装备及材料 2024年第3期53卷 7-10页

作者：胡继敏张小海龚涛武永前海装驻上海地区第一军事代表室上海201913 海装驻上海地区第八军事代表室上海201913 天津航海仪器研究所天津300130

反洗过滤器对延长下游设备的使用寿命和滑油系统安全可靠的运行有着重要意义,其减速机构驱动能力决定了滤器自洗效果。基于此,文章利用ANSYS CFX软件采用浸入式实体法对叶轮和旋转喷嘴进行不同流量和转速下仿真,分析流体对旋转体产生力... 详细信息

反洗过滤器对延长下游设备的使用寿命和滑油系统安全可靠的运行有着重要意义,其减速机构驱动能力决定了滤器自洗效果。基于此,文章利用ANSYS CFX软件采用浸入式实体法对叶轮和旋转喷嘴进行不同流量和转速下仿真,分析流体对旋转体产生力矩。结合整个减速驱动机构负载分析,绘制叶轮负载特性曲线,确定反洗过滤器在入口流量为100 m3/h时,叶轮转速为715.5 r/min,在入口流量为20 m3/h时,叶轮转速为121.0 r/min。通过自洗滤器全模型和简化模型力矩仿真结果对比发现,简化模型在保证高精度的同时缩短了仿真时间。

关键词：反洗过滤器冲洗装置 CFX浸入式实体法叶轮负载力矩

平面磨削GT35残余应力形成机理与可控工艺方案

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制造技术与机床 2024年第1期 151-157页

作者：付天章李媛陈明尹滦李立杰杨纪东天津航海仪器研究所天津300131

陀螺仪电机轴承套等钢结硬质合金GT35材料零件由于加工过程中的微应力控制不当经常出现表面开裂、尺寸变形等质量问题,给陀螺仪的生产带来了不小的困扰。为了探究平面磨削加工工艺参数对表面残余应力的影响,实现低残余应力加工的可控工... 详细信息

陀螺仪电机轴承套等钢结硬质合金GT35材料零件由于加工过程中的微应力控制不当经常出现表面开裂、尺寸变形等质量问题,给陀螺仪的生产带来了不小的困扰。为了探究平面磨削加工工艺参数对表面残余应力的影响,实现低残余应力加工的可控工艺方案,文章分析了平面磨削GT35残余应力的形成机理,采用KP-36精密磨床开展了磨削试验,对砂轮线速度、径向磨削深度、工件进给速度以及砂轮结合剂种类等工艺参数进行了因素轮换法试验分析,并采用X射线衍射进行了残余应力检测。试验研究结果表明,在GT35钢结硬质合金平面磨削工艺参数中径向磨削深度影响程度占比49%、工件进给速度占比25%、结合剂种类占比16%、砂轮线速度占比10%;工件进给速度为18 m/min时残余应力最小;树脂结合剂砂轮比青铜结合剂砂轮加工后零件残余应力平均小10%。GT35材料零件平面磨削残余应力可控工艺方案为采用青铜结合剂金刚石砂轮并选用0.002 mm的径向磨削深度、18 m/min的工件进给速度以及30 m/s的砂轮线速度。

关键词：残余应力 GT35 平磨开裂变形

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基于DMPC的船舶航向控制算法研究

舰船科学技术 2024年第7期46卷 46-51页

作者：张子昌谌兴良孙灵远沈东欧阳盼天津航海仪器研究所天津300130

针对船舶高航速下强机动时易出现大横倾和高海况下的频繁操舵问题,采用离散型模型预测控制(DMPC)理论提出一种基于转向速率和舵角舵速约束条件下的航向机动控制策略,通过控制转向过程中的航向速率限制高速转向过程中的最大横倾。针对海... 详细信息

针对船舶高航速下强机动时易出现大横倾和高海况下的频繁操舵问题,采用离散型模型预测控制(DMPC)理论提出一种基于转向速率和舵角舵速约束条件下的航向机动控制策略,通过控制转向过程中的航向速率限制高速转向过程中的最大横倾。针对海浪干扰特性,通过忽略舵角舵速的约束条件得到线性的DMPC控制器形式并引入辅助滤波器,校正控制器在海浪干扰频率段的频响特性,达到减小无效操舵的目的。仿真数据表明,所设计的基于内环航向速率的航向控制算法能有效地解决船舶高航速机动时的大横倾问题,引入辅助滤波器之后能有效减少船舶在海浪干扰下的操舵频率,显著提高了船舶快速机动时的平稳性和安全性。

关键词：船舶航向控制模型预测控制辅助滤波器

无人集群中基于UKF的无线电测距协同定位方法

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舰船科学技术 2024年第16期46卷 186-189页

作者：栾厚斌庞志超傅金琳海军装备部沈阳局驻大连地区第一军事代表室辽宁大连116005 天津航海仪器研究所天津300131 中国舰船集团有限公司航海保障技术实验室天津300131

针对无人集群中基于无线电测距的协同定位信息融合中面临的非线性问题,提出基于UKF的协同定位方法。该方法利用无迹卡尔曼滤波(UKF)非线性拟合特点来构造非线性的协同定位量测模型,避免了基于卡尔曼滤波(KF)的协同定位方法中将量测模型... 详细信息

针对无人集群中基于无线电测距的协同定位信息融合中面临的非线性问题,提出基于UKF的协同定位方法。该方法利用无迹卡尔曼滤波(UKF)非线性拟合特点来构造非线性的协同定位量测模型,避免了基于卡尔曼滤波(KF)的协同定位方法中将量测模型线性化带来的定位误差,从而提升了基于无线电测距的协同定位的位置精度。基于无线电测距设备搭建无人集群中基于UKF的无线电测距协同定位方法的验证系统,实验结果表明,相比基于KF的协同定位方法,基于UKF的协同定位方法在纬度方向位置误差改善了28.92%,经度方向位置误差改善了54.34%。

关键词：无线电测距协同定位无迹卡尔曼滤波无人集群