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基于DDS-PLL技术的MEMS陀螺仪闭环驱动系统设计

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中国惯性技术学报 2024年第1期32卷 71-78页

作者：姜波郑雄斌周怡周同苏岩南京理工大学机械学院南京210094

为了提高科氏振动陀螺仪驱动模态的控制精度与稳定性,设计了基于DDS-PLL技术的MEMS陀螺仪闭环驱动系统。利用基于直接数字频率合成器(DDS)算法的数字锁相环实现对陀螺谐振频率和相位的跟踪,采用数字自动增益模块(AGC)实现驱动幅值的稳... 详细信息

为了提高科氏振动陀螺仪驱动模态的控制精度与稳定性,设计了基于DDS-PLL技术的MEMS陀螺仪闭环驱动系统。利用基于直接数字频率合成器(DDS)算法的数字锁相环实现对陀螺谐振频率和相位的跟踪,采用数字自动增益模块(AGC)实现驱动幅值的稳定控制。实验结果表明,通过DDS算法实现的闭环驱动系统具有更高的控制精度,驱动幅值变化的均方差缩小到0.0011 mV,幅度稳定性为183 ppm,谐振频率变化的均方差缩减至0.07 Hz,频率稳定性为3.48 ppm,陀螺仪驱动模态的幅值和频率控制精度得到了提高。

关键词：陀螺仪锁相环均方差频率稳定性

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考虑交通梗塞的合流区交通状况诊断

吉林大学学报（工学版） 2024年第2期54卷 478-484页

作者：张鑫胡启洲何君吴啸宇南京理工大学自动化学院南京210094

为了从交通梗塞角度诊断合流区交通状况,以交通流breakdown概率为交通梗塞指标并提出了合流区交通状况诊断模型。基于该模型,一方面探究了模型参数的满足条件;另一方面结合控制变量法和标定后的模型探究了交通状况,同时讨论了分析结果... 详细信息

为了从交通梗塞角度诊断合流区交通状况,以交通流breakdown概率为交通梗塞指标并提出了合流区交通状况诊断模型。基于该模型,一方面探究了模型参数的满足条件;另一方面结合控制变量法和标定后的模型探究了交通状况,同时讨论了分析结果并提出了管控策略。结果表明:车流在v较小时难以及时驶离合流区,此时q或r继续增大将增大P;车流在v较大时可及时驶离合流区,P相对较小,但随着q或r继续增大而增大;在已知交通流时,适当调整v可有助于降低P。

关键词：交通工程交通状况交通梗塞合流区控制变量法

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含有输入时滞的非线性系统的输出反馈采样控制

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自动化学报 2024年第9期50卷 1772-1784页

作者：马倩盛兆明徐胜元南京理工大学自动化学院南京210094

针对含有输入时滞和低阶非线性项的非线性系统,提出一种基于采样机制的无记忆输出反馈控制方法.该方法移除了传统预测控制方法预测映射难以确定的限制,同时避免了时滞依赖方法对过去时刻状态信息的依赖性,在实际中更易实现.首先,根据系... 详细信息

针对含有输入时滞和低阶非线性项的非线性系统,提出一种基于采样机制的无记忆输出反馈控制方法.该方法移除了传统预测控制方法预测映射难以确定的限制,同时避免了时滞依赖方法对过去时刻状态信息的依赖性,在实际中更易实现.首先,根据系统输出在采样时刻的信息,利用加幂积分技术和齐次占优思想设计了无记忆输出反馈采样控制器.然后,利用齐次系统理论提出了闭环系统的稳定性条件.最后,仿真结果验证了所提方法的有效性和优越性.

关键词：无记忆采样控制输出反馈低阶非线性项输入时滞

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基于地标点匹配的高精度室内定位算法

中国惯性技术学报 2024年第2期32卷 132-138页

作者：周凌柯鲜委龚文龙李胜南京理工大学自动化学院南京210094

针对基于惯导的行人室内定位算法定位误差大的问题,提出了一种基于地标点匹配的行人高精度三维室内定位算法。该算法仅使用惯性测量单元(IMU)这一单一传感器,包含速度约束、航向角约束、水平位置约束和高度约束四个模块。水平位置约束... 详细信息

针对基于惯导的行人室内定位算法定位误差大的问题,提出了一种基于地标点匹配的行人高精度三维室内定位算法。该算法仅使用惯性测量单元(IMU)这一单一传感器,包含速度约束、航向角约束、水平位置约束和高度约束四个模块。水平位置约束模块可根据航向角变化实时检测并建立地标点,并设计了一种地标点匹配度函数,提高了地标匹配的准确度。多楼层行走实验表明所提算法能够提升行人室内定位精度,其终点误差为0.3421 m,相较于ZUPT算法和ZUPT+HDE算法分别减小了82.6%和68.3%,具有一定的工程应用价值.

关键词：室内定位卡尔曼滤波航向角约束地标点

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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

电动汽车用新型模块化聚磁转子永磁电机设计及其对比分析

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中国电机工程学报 2024年第3期44卷 1184-1194,I0028页

作者：王晶耿伟伟刘东旭吴彩权李磊李强郭健南京理工大学江苏省南京市210094

将轮辐型内置式转子和Halbach永磁阵列结合,并取消转子铁心加强筋,减小漏磁达到高聚磁同时兼顾凸极比,实现高转矩/功率密度和宽调速范围。在保证永磁体用量相同的情况下,建立新型高凸极比聚磁转子和V型转子两种电机模型,针对两者的分段... 详细信息

将轮辐型内置式转子和Halbach永磁阵列结合,并取消转子铁心加强筋,减小漏磁达到高聚磁同时兼顾凸极比,实现高转矩/功率密度和宽调速范围。在保证永磁体用量相同的情况下,建立新型高凸极比聚磁转子和V型转子两种电机模型,针对两者的分段转子拓扑,开展电磁性能对比分析,包括气隙磁密、凸极比、功率以及弱磁扩速能力等。同时,考虑到无转子铁心加强筋会导致转子分段存在结构强度问题,仿真验证新型高凸极比聚磁转子结构在最高转速6000 r/min时给予碳纤维护套保护下转子结构强度的可靠性;分析温度限制下新型高凸极比转子电机的功率输出。另外,对比两种不同电机结构的振动噪声情况。最后,研制一台16极/72槽新型高凸极比转子永磁电机样机,实验验证有限元分析结果的准确性。进一步说明了新型高凸极比转子永磁电机在转矩/功率密度和宽调速运行等方面的性能优势。

关键词：聚磁转子宽调速范围分段转子弱磁扩速碳纤维护套减小漏磁高凸极比

HMFuzzer:一种基于人机协同的物联网设备固件漏洞挖掘方案

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计算机学报 2024年第3期47卷 703-716页

作者：况博裕张兆博杨善权苏铓付安民南京理工大学网络空间安全学院南京210094 南京理工大学计算机科学与工程学院南京210094

模糊测试是一种针对物联网设备固件漏洞挖掘的主流方法,能够先攻击者一步发现安全威胁,提升物联网设备的安全性.但是目前大部分的模糊测试技术关注于如何自动化地实现漏洞挖掘,忽略了专家经验对于设备固件漏洞挖掘工作的优势.本文提出... 详细信息

模糊测试是一种针对物联网设备固件漏洞挖掘的主流方法,能够先攻击者一步发现安全威胁,提升物联网设备的安全性.但是目前大部分的模糊测试技术关注于如何自动化地实现漏洞挖掘,忽略了专家经验对于设备固件漏洞挖掘工作的优势.本文提出一种基于人机协同的物联网设备固件漏洞挖掘方案HMFuzzer,设计了基于设备固件前后端交互的设备固件关键信息提取方法,通过模拟设备固件、设备管理界面以及用户三方交互模式获取固件潜在的关键信息,并通过二进制文件定位和函数分析技术解析出固件关键函数.此外,HMFuzzer通过在模糊测试的预处理、测试和结果分析阶段引入专家经验,利用上一阶段获取的关键信息,结合强化学习算法,优化种子变异和模糊测试流程,显著提升了模糊测试的覆盖率、效率以及漏洞挖掘能力.实验结果表明,相比于现有的固件漏洞挖掘方法,HMFuzzer的漏洞识别成功率能提高10%以上,具备更强的漏洞检测能力.特别是,针对真实厂商的物联网设备测试,HMFuzzer发现了多个0-day漏洞,其中已获得4个CVE/CNVD高危漏洞.

关键词：物联网漏洞挖掘模糊测试人机协同设备固件强化学习

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狄拉克材料高次谐波的反常椭偏依赖(特邀)

光子学报 2024年第6期53卷 3-12页

作者：钱晨陆瑞锋南京理工大学物理学院南京210094

基于半导体布洛赫方程模拟了石墨烯和拓扑绝缘体在不同椭偏度激光驱动下的高次谐波辐射强度,分析了狄拉克锥附近电子独特的跃迁动力学,阐明了反常椭偏依赖高次谐波的物理机制,建立了狄拉克电子结构与高次谐波反常椭偏依赖现象的直接联系... 详细信息

基于半导体布洛赫方程模拟了石墨烯和拓扑绝缘体在不同椭偏度激光驱动下的高次谐波辐射强度,分析了狄拉克锥附近电子独特的跃迁动力学,阐明了反常椭偏依赖高次谐波的物理机制,建立了狄拉克电子结构与高次谐波反常椭偏依赖现象的直接联系,为利用高次谐波光学表征狄拉克材料以及探测狄拉克电子的超快非线性光学特性提供理论参考。

关键词：高次谐波反常椭偏依赖狄拉克锥石墨烯跃迁偶极矩

考虑氯离子侵蚀的预应力节段桥墩时变地震易损性分析

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工程力学 2024年第S1期41卷 74-82页

作者：许家琳张于晔左晓宝南京理工大学安全科学与工程学院南京210094

基于氯离子扩散特性,研究了预应力节段桥墩的时变腐蚀形态,及其全寿命周期内的地震易损性。该文以一近海桥梁结构为研究背景,在原始桥墩基础上设计具有等效抗震能力的预应力节段桥墩,并采用OpenSEES有限元软件进行数值模拟;将预制节段... 详细信息

基于氯离子扩散特性,研究了预应力节段桥墩的时变腐蚀形态,及其全寿命周期内的地震易损性。该文以一近海桥梁结构为研究背景,在原始桥墩基础上设计具有等效抗震能力的预应力节段桥墩,并采用OpenSEES有限元软件进行数值模拟;将预制节段桥胶接缝界面区的氯离子传输特性应用于预应力节段墩,同时综合考虑各类钢筋材料的均匀锈蚀与点蚀,依次使用Pushover分析方法和增量动力分析方法,计算并评定受侵蚀预应力节段桥墩的时变抗震性能与地震需求。研究结果表明:接缝界面区氯离子传输特性改变了桥墩不同高度处的时变腐蚀状态,造成了沿墩高的不均匀腐蚀形态;综合考虑均匀锈蚀和点蚀后,钢筋劣化速度明显高于传统整体现浇墩内部纵筋;全寿命周期内,预应力节段桥墩和整体现浇桥墩的地震易损性呈现不同的变化特征。

关键词：预应力节段桥墩氯离子侵蚀增量动力分析非均匀锈蚀时变易损性