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单脉冲测角的二维分级主旁瓣干扰联合抑制方法

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电子与信息学报 2024年第1期46卷 213-221页

作者：张仁李朱蕾邱爽盛卫星南京理工大学电子工程与光电技术学院南京210094

针对矩形平面阵列天线同时存在主、旁瓣干扰的单脉冲测角问题,该文设计了2维分级自适应单脉冲波束形成算法(TDHJ-ADBF)。TDHJ-ADBF算法将矩形平面阵分为方位维和俯仰维两个正交维度,采用2维分级处理架构:第1级处理在测角维进行,采用低... 详细信息

针对矩形平面阵列天线同时存在主、旁瓣干扰的单脉冲测角问题,该文设计了2维分级自适应单脉冲波束形成算法(TDHJ-ADBF)。TDHJ-ADBF算法将矩形平面阵分为方位维和俯仰维两个正交维度,采用2维分级处理架构:第1级处理在测角维进行,采用低运算量的压缩多重信号分类法对测角维主瓣干扰进行快速识别与方向估计,构造阻塞矩阵滤除主瓣干扰,获得仅含旁瓣干扰和噪声的协方差矩阵,进而对和、差波束方向图进行指向与鉴角曲线联合约束,完成测角维旁瓣干扰抑制与波束形成处理;第2级在非测角维对残留的测角维主瓣干扰进行抑制。通过2维分级处理实现主、旁瓣干扰联合对抗,并保持单脉冲测角的鉴角曲线线性度。仿真结果表明,TDHJ-ADBF算法实现了对主、旁瓣干扰联合抑制,具有高精度的单脉冲测角性能。

关键词：自适应单脉冲 2维分级波束形成压缩多重信号分类主瓣干扰估计干扰联合对抗

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一种PMSM位置伺服系统的动态建模与控制

仪器仪表学报 2024年第4期45卷 226-233页

作者：王禹智吴志强徐世超南京理工大学中法工程师学院南京210014 南京理工大学机械工程学院南京210014

本文根据永磁同步电机(PMSM)的基本电磁关系及其动态数学模型建立了位置伺服控制模型,按照闭环负反馈控制原理,设计了具有电流、速度、位置三闭环的位置控制系统。首先,根据PMSM矢量控制的特性,利用3S/2S和2S/2R的坐标变换理论,建立了... 详细信息

本文根据永磁同步电机(PMSM)的基本电磁关系及其动态数学模型建立了位置伺服控制模型,按照闭环负反馈控制原理,设计了具有电流、速度、位置三闭环的位置控制系统。首先,根据PMSM矢量控制的特性,利用3S/2S和2S/2R的坐标变换理论,建立了位置伺服系统在同步坐标系下的动态数学模型,同时给出了按照转子磁场定向的位置控制策略和算法;其次,研究了基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的数字实现,并根据电机的数学模型,在MATLAB/Simulink环境中构建了三环模型,同时搭建了基于DSP实验样机。在仿真和实验中直轴、交轴以及速度和位置均采用PI控制,在控制参数的整定过程中,遵循先内环(电流环),后速度环,再位置环的增量调试原理,实现了同步电机的位置闭环控制;最后,对仿真结果和试验结果进行了对比分析,说明了模型的正确性和有效性。

关键词：永磁同步电机位置伺服系统空间矢量脉宽调制矢量控制增量调试原理

基于压缩感知的快速激光超声合成孔径聚焦技术

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中国激光 2024年第2期51卷 28-38页

作者：何志同应恺宁戴鹭楠倪辰荫南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094 南京理工大学理学院江苏南京210094

传统激光超声合成孔径聚焦技术(LU-SAFT)通常需要在待测样品表面以小步长扫描来提高横向分辨率,但小扫描步长会导致总检测时间过长,影响检测效率。针对这一问题,笔者提出了基于压缩感知的LU-SAFT方法,以提升扫描效率。该方法首先使用压... 详细信息

传统激光超声合成孔径聚焦技术(LU-SAFT)通常需要在待测样品表面以小步长扫描来提高横向分辨率,但小扫描步长会导致总检测时间过长,影响检测效率。针对这一问题,笔者提出了基于压缩感知的LU-SAFT方法,以提升扫描效率。该方法首先使用压缩感知根据稀疏扫描点处A扫信号的最大强度恢复出全场的扫描点A扫信号最大强度,进而确定样品表面的最优扫描区域,然后在最优扫描区域内进行扫描,最后对缺陷进行SAFT图像重建。在实验中,笔者采用脉冲激光在含有缺陷的样品表面激发超声,使用激光多普勒测振仪探测超声,并利用基于压缩感知的LU-SAFT方法对样品内部缺陷进行检测,以验证所提方法的可行性。实验结果显示:针对相同的扫描区域,传统LU-SAFT需要扫查500个点,花费3.15 min;与传统LU-SAFT相比,本文所提方法在扫描点数上减少了80%,在扫描时间上缩短了80%,并且缺陷的SAFT成像信噪比提高了约42%。本文研究内容及结果可为激光超声无损检测提供更快速的检测方案。

关键词：激光光学压缩感知合成孔径聚焦技术激光超声缺陷检测

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平行平板光学参数的快速高精度测量方法

光学学报 2024年第3期44卷 115-128页

作者：钱宇郭仁慧蒋金威薛亮刘杨李建欣南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094

提出一种基于特征多项式的波长移相干涉测量方法。首先,将该方法与两步绝对测量法结合,对多表面干涉技术进行理论研究;然后,以特征图和特征多项式理论为基础设计出一种加权多步波长移相算法,用于对平板的表面面形、光学厚度变化以及光... 详细信息

提出一种基于特征多项式的波长移相干涉测量方法。首先,将该方法与两步绝对测量法结合,对多表面干涉技术进行理论研究;然后,以特征图和特征多项式理论为基础设计出一种加权多步波长移相算法,用于对平板的表面面形、光学厚度变化以及光学均匀性信息进行提取计算,并通过移相算法的评价函数及其傅里叶表达式展示了算法对误差的抗扰度;最后,将该算法与OPL算法进行对比。结果表明,所提方法在不同厚度平行平板光学均匀性的测量上具有速度快、精度高的优势。

关键词：测量波长移相特征多项式光学均匀性

基于非均匀快速傅里叶变换的抗振动白光干涉测量方法

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光学学报 2024年第4期44卷 196-206页

作者：薛亮郭仁慧刘杨钱宇蒋金威李建欣南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094

由于白光干涉测量技术易受环境振动而产生干扰,提出了一种基于非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)的抗振动白光干涉测量方法。该方法将白光干涉测量光路分为两个成像通道,首先通过准单色光干涉图求解移相间隔,通过移相间隔以及NUFFT算法对白... 详细信息

由于白光干涉测量技术易受环境振动而产生干扰,提出了一种基于非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)的抗振动白光干涉测量方法。该方法将白光干涉测量光路分为两个成像通道,首先通过准单色光干涉图求解移相间隔,通过移相间隔以及NUFFT算法对白光干涉图进行校正,最后利用校正的白光干涉图和七步移相算法复原出待测物体的三维形貌,实验结果表明,所提方法具有良好的抗振动性能。

关键词：测量形貌测量白光干涉抗振动非均匀快速傅里叶变换

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基于偏振光栅的同步移相剪切干涉测量方法

光学学报 2024年第3期44卷 103-114页

作者：蒋金威郭仁慧钱宇刘杨薛亮李建欣南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094

针对在波前测试时,参考镜面自身面形误差、光能利用率不足、环境振动和空气扰动等对干涉测量结果的影响,提出一种基于偏振光栅(PG)分光的同步移相剪切干涉测量方法,通过将横向剪切干涉与同步相移技术相结合实现待测波面的准共光路相移... 详细信息

针对在波前测试时,参考镜面自身面形误差、光能利用率不足、环境振动和空气扰动等对干涉测量结果的影响,提出一种基于偏振光栅(PG)分光的同步移相剪切干涉测量方法,通过将横向剪切干涉与同步相移技术相结合实现待测波面的准共光路相移测量。该方法采用1/4波片、PG和平面反射镜的组合作为横向剪切结构,可获得两束剪切的正交线偏振光,线偏振光经二维相位光栅、透镜、小孔光阑和相位延迟阵列构成的同步移相结构后,在CCD上可同时采集到4幅移相剪切干涉图。对x和y方向的剪切干涉图采用基于相位相关的图像配准算法、四步移相算法以及基于离散余弦变换法(DCT)的相位解包裹算法进行处理,得到差分相位分布,再用基于差分Zernike多项式的最小二乘波前重构算法对其进行重构,得到待测波面。通过搭建实验装置对一块透镜和凹面反射镜进行测量,结果表明,该方法的测量结果具有准确性和稳定性,该方法能够很好地应用于波前动态测量,对透射波前和光学元件的面形检测具有重要意义。

关键词：测量波面检测剪切干涉同步移相相位复原与重构算法

发挥蝙蝠翼高频脉冲特性的微结构线宽超分辨测量方法

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光学学报 2024年第13期44卷 137-144页

作者：徐志毅范筱昕张佳乐周圣航郭珍艳朱丹高志山袁群南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094

白光显微干涉是阶跃型微结构三维形貌无损测量的经典方法,但其低通滤波特性使阶跃边缘本应突变的三维形貌被平滑,导致边缘定位困难,影响线宽参数的计算提取。当微结构深度在光源相干长度内时,蝙蝠翼效应使阶跃边缘处的复原形貌产生尖锐... 详细信息

白光显微干涉是阶跃型微结构三维形貌无损测量的经典方法,但其低通滤波特性使阶跃边缘本应突变的三维形貌被平滑,导致边缘定位困难,影响线宽参数的计算提取。当微结构深度在光源相干长度内时,蝙蝠翼效应使阶跃边缘处的复原形貌产生尖锐脉冲。蝙蝠翼脉冲是三维形貌中的伪信号,但其高频特性更利于阶跃边缘的识别。微结构线宽为两阶跃边缘各自对应蝙蝠翼脉冲高度峰值位置的间距。然而,三维形貌空间采样频率受成像艾里斑和探测器像素大小限制,在线宽测量方向上通常仅有数个像素点受蝙蝠翼效应影响,通过蝙蝠翼脉冲高度峰值定位,线宽测量精度仅有像素级别。本文建立了针对蝙蝠翼效应及其离散采样特性的白光干涉信号数值仿真模型,发掘了线宽正交方向上样品阶跃边缘形貌的空域缓变特性,等效提高了蝙蝠翼脉冲在该方向的采样频率。据此提出了一种基于蝙蝠翼高度峰值位置高精度定位的微结构线宽超分辨白光干涉测量方法,并依据实测条件分析了样品位姿对测量精度的影响。以RSN标定板为样品,采用成像艾里斑半径约为0.590μm的测量系统,利用本文方法实测标定线宽2~6μm的光栅区域线宽结果与标定值偏差小于0.021μm,实验结果证明,该方法可以实现远高于系统横向分辨率的线宽超分辨测量。

关键词：线宽测量超分辨白光干涉蝙蝠翼效应信号采样

基于神经网络的比例伺服阀阀芯液动力补偿鲁棒智能控制

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机械工程学报 2024年第4期60卷 126-133页

作者：周宁姚建勇邓文翔南京理工大学机械工程学院南京210094

比例伺服阀广泛应用于智能工程机械、国防装备等高端液压系统中。对于智能比例伺服阀而言,液动力是限制其智能化程度提升最主要的因素。针对上述问题,提出一种基于神经网络的阀芯液动力补偿鲁棒控制器(Flow force compensation neural n... 详细信息

比例伺服阀广泛应用于智能工程机械、国防装备等高端液压系统中。对于智能比例伺服阀而言,液动力是限制其智能化程度提升最主要的因素。针对上述问题,提出一种基于神经网络的阀芯液动力补偿鲁棒控制器(Flow force compensation neural network-based robust controller,FF-NNRC)。首先利用Fluent软件,获取在不同阀芯位移、压力边界条件下的液动力信息,用于模拟真实工况下的液动力扰动。设计神经网络学习逼近液动力扰动,从而在模型前馈补偿项构建液动力动态补偿项,针对系统其他扰动及神经网络估计误差设计鲁棒项加以克服。Lyapunov稳定性理论证明提出的控制策略可以实现系统的有界稳定。仿真结果表明,与传统的PID控制器和基于名义值模型补偿的鲁棒控制器(Model compensation robust controller,MC-RC)相比,所提出的控制器具有更高的控制精度和抗干扰能力。

关键词：液动力计算流体动力学神经网络模型补偿鲁棒控制

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爆炸冲击波作用后变形机翼模态数值模拟

北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 341-349页

作者：肖良丰周兰伟李向东南京理工大学机械工程学院南京210094

为研究典型机翼在爆炸冲击波作用下的毁伤效应及其损伤后的结构动力学特性,基于有限元方法,研究了爆炸当量、爆炸方位及爆炸距离等对典型机翼损伤程度的影响,并分析了机翼结构变形程度与模态的关系。研究结果表明:冲击波强度和作用位置... 详细信息

为研究典型机翼在爆炸冲击波作用下的毁伤效应及其损伤后的结构动力学特性,基于有限元方法,研究了爆炸当量、爆炸方位及爆炸距离等对典型机翼损伤程度的影响,并分析了机翼结构变形程度与模态的关系。研究结果表明:冲击波强度和作用位置的变化对机翼结构的损伤及模态频率会产生不同程度的影响;随着冲击波强度的增加,机翼结构越早产生变形,对应的各阶模态频率下降越大,其中,二阶频率最大减少了15.02%;爆炸点位于机翼中心正上方时,机翼的变形最大;与无损伤机翼模态固有频率相比,爆炸冲击波作用在机翼中心位置时,各阶模态频率减小幅度最大,减少幅度为8.29%~15.02%。

关键词：爆炸冲击波冲击损伤机翼模态数值仿真