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基于MPC-PIO的无人飞行器集群编队重构控制

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北京航空航天大学学报 2024年第5期50卷 1541-1550页

作者：廖剑高向阳闫实周绍磊王东来康宇航赣南师范大学物理与电子信息学院赣州341000 中国科学院深圳先进技术研究院深圳518055 海军航空大学航空基础学院烟台264001 北海舰队青岛266000

针对存在各种障碍条件下的战场环境,为实现无人飞行器集群安全避障并进行快速精确打击,集群必须具备自主队形重构的能力。因此,建立了无人飞行器运动模型与领航跟随集群编队控制结构,并提出基于模型预测控制(MPC)框架的无人飞行器集群... 详细信息

针对存在各种障碍条件下的战场环境,为实现无人飞行器集群安全避障并进行快速精确打击,集群必须具备自主队形重构的能力。因此,建立了无人飞行器运动模型与领航跟随集群编队控制结构,并提出基于模型预测控制(MPC)框架的无人飞行器集群编队重构控制代价函数、避障代价函数及避碰代价函数,进一步运用鸽群优化(PIO)算法对重构问题进行优化求解。基于数值对比仿真实验结果,所提算法在集群编队跟踪误差和寻优速度方面表现出色。结果表明:所提算法能实现集群自主重构,并提高MPC方法的效率。

关键词：无人飞行器集群编队重构控制模型预测控制鸽群优化避障

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基于LVQ神经网络的水果图像分割研究

井冈山大学学报（自然科学版） 2024年第4期45卷 76-83页

作者：郭勇黄骏陈维高华杰李梦超赣南师范大学物理与电子信息学院江西赣州341000

由于传统边沿检测算子在水果颜色多样、亮度不均匀时,难以分割得到完整、无噪声的二值图像且依赖优化的阈值,本研究提出了一种基于LVQ神经网络的水果图像分割方案。首先将彩色图像转变为灰度图像;然后对Canny算子获得的边沿图像随机选... 详细信息

由于传统边沿检测算子在水果颜色多样、亮度不均匀时,难以分割得到完整、无噪声的二值图像且依赖优化的阈值,本研究提出了一种基于LVQ神经网络的水果图像分割方案。首先将彩色图像转变为灰度图像;然后对Canny算子获得的边沿图像随机选取一些像素作为网络的学习监督信号,仅以灰度图像中相同位置像素3×3邻域的Kirsch算子梯度值作为输入,训练权值;最后重新将原灰度图像的Kirsch算子梯度值输入到训练好的网络中,获得封闭的边沿并填充得到二值图像。考察了14幅像素为640×480的水果图像,结果表明:网络在很宽广的阈值范围内(0.001~0.99)分割得到完整、一致的二值图像;面积误差最小为0.9%,最大为8.83%,不依赖于优化的阈值,不需要对原始图像滤波预处理。与没有阈值及滤波的算法相比,本方案的误差和时间复杂度均更低;与设置了阈值和/或滤波的算法相比,本方案与之相当,甚至效果更优。

关键词：水果图像分割 LVQ神经网络 Kirsch算子 Canny算子面积误差时间复杂度阈值

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可调劈尖双点光源干涉实验

物理实验 2024年第7期44卷 56-61页

作者：陈杰刘佳荣詹东东黄小军王莹莹许迎阳王凤鹏赣南师范大学物理与电子信息学院江西赣州341000

设计了顶角可调的劈尖干涉装置,利用光纤耦合输出激光器作为光源,可以更全面地研究并展示2个点光源之间的干涉特点.光纤输出端可看成点光源,经过劈尖反射后形成2个虚点光源.在2个虚点光源连线垂直方向上形成与杨氏双孔干涉现象类拟的条... 详细信息

设计了顶角可调的劈尖干涉装置,利用光纤耦合输出激光器作为光源,可以更全面地研究并展示2个点光源之间的干涉特点.光纤输出端可看成点光源,经过劈尖反射后形成2个虚点光源.在2个虚点光源连线垂直方向上形成与杨氏双孔干涉现象类拟的条形干涉条纹,在2个虚点光源连线延长线方向上形成与迈克耳孙干涉现象类似的环形干涉条纹.实验结果表明:利用可调劈尖,在劈尖厚度达到mm量级的情况下,仍能观测到干涉条纹,因而可用于mm级物体形变量的测量.

关键词：可调劈尖双点光源非定域干涉二次成像法

基于ETA物理认知模型的光学课程理实一体化教学——以单缝夫琅禾费衍射为例

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赣南师范大学学报 2024年第3期45卷 119-123页

作者：刘佳荣王凤鹏廖洪金九生赣南师范大学物理与电子信息学院江西赣州341000

针对传统光学课程教学中存在理论与实验脱节的问题,基于ETA物理认知模型,对“单缝夫琅禾费衍射”的教学过程进行了理实一体化教学设计.在实验(E)认知阶段,先让学生观察单缝衍射现象,讨论后明确研究问题,再对衍射光斑宽度进行定量测量、... 详细信息

针对传统光学课程教学中存在理论与实验脱节的问题,基于ETA物理认知模型,对“单缝夫琅禾费衍射”的教学过程进行了理实一体化教学设计.在实验(E)认知阶段,先让学生观察单缝衍射现象,讨论后明确研究问题,再对衍射光斑宽度进行定量测量、总结实验规律.在理论(T)认知阶段,先根据实验规律建立衍射光斑宽度与狭缝宽度、传播距离之间的理论模型,再推导出衍射光强分布公式并进行实验验证.在应用(A)认知阶段,利用衍射光强分布公式解释衍射条纹的特征,最后通过作业、探究性实验培养学生的应用创新能力.实践结果表明,理实一体化教学模式更加符合ETA物理认知规律,可以取得比传统教学模式更好的教学效果.

关键词： ETA物理认知模型理实一体化夫琅禾费衍射教学设计

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习题实验化——自制绳拉船模型定量探究仪

实验教学与仪器 2024年第8期41卷 76-78页

作者：钟守鎏陈创豪刘剑锋赣南师范大学物理电子与信息学院江西赣州341000

习题实验化教学是当代教学改革发展的必然要求。在习题实验化教学中,介绍一种利用光电门与单片机自制的绳拉船模型定量探究仪及其制作方法、使用方法,该探究仪能从定性和定量两方面帮助学生理解绳拉船的真实原理,从而解决绳拉船类问题,... 详细信息

习题实验化教学是当代教学改革发展的必然要求。在习题实验化教学中,介绍一种利用光电门与单片机自制的绳拉船模型定量探究仪及其制作方法、使用方法,该探究仪能从定性和定量两方面帮助学生理解绳拉船的真实原理,从而解决绳拉船类问题,加深学生对运动合成与分解的理解。

关键词：习题实验化绳拉船模型运动的合成与分解

Al组分阶梯型渐变电子阻挡层深紫外LED性能研究

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赣南师范大学学报 2024年第3期45卷 85-89页

作者：陈颖黄丽莹张悦冯镜如钟伟赣南师范大学物理与电子信息学院江西赣州341000 赣州科技馆江西赣州341000 广东工业大学集成电路学院广州510006

为减少电子泄漏改善发光性能,本文基于深紫外发光二极管(LED)提出了一种Al组分阶梯型渐变电子阻挡层(EBL)结构.通过数值研究,对比分析了不同EBL结构对深紫外LED发光性能的影响规律.结果表明,相较于传统EBL结构的深紫外LED(样品A),Al组... 详细信息

为减少电子泄漏改善发光性能,本文基于深紫外发光二极管(LED)提出了一种Al组分阶梯型渐变电子阻挡层(EBL)结构.通过数值研究,对比分析了不同EBL结构对深紫外LED发光性能的影响规律.结果表明,相较于传统EBL结构的深紫外LED(样品A),Al组分阶梯型渐变EBL结构的深紫外LED(样品B、样品C)最大内量子效率(IQE)分别提高了7.9%、14.2%,光输出功率(LOP)在200 mA下分别提升了73.3%、80.1%.这是因为Al组分阶梯型渐变EBL结构有效改善了EBL处极化效应引起的电场强度,进而减少了电子泄漏.

关键词：深紫外LED 极化效应电子泄漏电子阻挡层光输出功率

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高频脉振注入在永磁同步电机无感控制中的应用

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赣南师范大学学报 2024年

作者：乐江源谢潇非赣南师范大学物理与电子信息学院

随着电机转速增加,反电动势也随之增大.在低速运行阶段,传统的无位置传感器控制技术在永磁同步电机(PMSM)中,由于信噪比较低,会导致对电机转子位置和速度的检测精度下降.为了不依赖位置传感器获取转子位置信息,永磁同步电机采用了基于... 详细信息

随着电机转速增加,反电动势也随之增大.在低速运行阶段,传统的无位置传感器控制技术在永磁同步电机(PMSM)中,由于信噪比较低,会导致对电机转子位置和速度的检测精度下降.为了不依赖位置传感器获取转子位置信息,永磁同步电机采用了基于高频脉冲电压注入的方法.通过注入高频电压至q轴,捕获转子误差信息.利用q轴高频电流响应实时追踪转子位置,理论、仿真与实验结果验证,该策略能提升低速下的转子位置估算精度,表现优异的鲁棒性.

关键词：反电动势高频脉振注入无位置传感器

电压模式控制Buck与源变换器级联的稳定性分析

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赣南师范大学学报 2024年

作者：张文陈建萍张琦刘小燕赣南师范大学物理与电子信息学院

不同的变换器之间构建一个级联系统,相互作用是其核心问题.在电压模式控制下Buck与其他变换器级联可能产生性能退化和不稳定.本文利用Buck变换器的小信号模型,设计了使变换器具有良好动态性能的PI控制器.提出了阻抗比判据通过图形化判定... 详细信息

不同的变换器之间构建一个级联系统,相互作用是其核心问题.在电压模式控制下Buck与其他变换器级联可能产生性能退化和不稳定.本文利用Buck变换器的小信号模型,设计了使变换器具有良好动态性能的PI控制器.提出了阻抗比判据通过图形化判定,以Nyquist稳定判据来评估此级联系统的稳定性,并构建了闭环级联变换器的仿真模型,提供了一个在电压模式控制下Buck变换器在级联应用的解决方案,以保持级联系统的稳定性和良好的动态性能.

关键词：电压模式控制 Buck变换器级联稳定性分析

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一种高PSRR高稳定性的LDO设计

电子器件 2024年第2期47卷 344-349页

作者：杨煌虹武华陈翰民黄沥彬曹先国赣南师范大学物理与电子信息学院江西赣州341000 四川芯盛电子有限公司四川绵阳621000

提出了一种高PSRR高稳定性的低压差线性稳压器(Low Dropout Linear Regular,LDO),该LDO设计了高精度的带隙基准电路和误差放大器,并利用前馈纹波消除技术设计了电源抑制比增强模块,有效提高了电路中高频的电源抑制比(Power Supply Rejec... 详细信息

提出了一种高PSRR高稳定性的低压差线性稳压器(Low Dropout Linear Regular,LDO),该LDO设计了高精度的带隙基准电路和误差放大器,并利用前馈纹波消除技术设计了电源抑制比增强模块,有效提高了电路中高频的电源抑制比(Power Supply Rejection Ratio,PSRR)。基于CSMC 0.18μm工艺对提出的LDO电路进行仿真验证,芯片面积为150μm×131μm。该LDO在4.5 V~5.5 V的输入电压范围下,稳定输出不受温度影响的2.5 V电压;于1 mA轻负载下,电源抑制比在低频处为-103.3 dB,在1 MHz处超过-60 dB。当输出电容为2.2μF时,LDO电路轻载下相位裕度为58.3°,重载下相位裕度为64.1°,具有良好的系统稳定性。

关键词： LDO 高PSRR 高稳定性前馈纹波消除技术带隙基准电路