行波型超声波电动机驱动和控制技术的现状与发展 被引量：9

1

作者 祖家奎 赵淳生 《微特电机》 北大核心 2004年第6期38-42,共5页

驱动与控制是超声波电动机性能提高和工程应用的关键技术之一。文章基于行波型超声波电动机的结构和运动机理,分析了其对驱动、控制技术的特殊要求。叙述了当前超声波电动机在驱动技术和控制技术方面的研究现状和进展,并进行了归纳总结... 驱动与控制是超声波电动机性能提高和工程应用的关键技术之一。文章基于行波型超声波电动机的结构和运动机理,分析了其对驱动、控制技术的特殊要求。叙述了当前超声波电动机在驱动技术和控制技术方面的研究现状和进展,并进行了归纳总结及其分析。结合国内外研究动向和笔者的研究进展,对超声波电动机的驱动技术和控制技术的发展以及急待解决的课题进行了探讨。 展开更多

关键词 行波 超声波电动机 驱动技术 控制技术 伺服控制

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行波型超声电机频率自动跟踪控制技术评述 被引量：15

2

作者 祖家奎 赵淳生 《微电机》 2004年第6期47-50,46,共5页

在行波型超声电机结构分析和工作状态分析的基础上,对其频率跟踪技术的原理和实质进行了探讨。同时,根据行波型超声电机驱动器的设计原理,分析了频率跟踪技术可以采用的反馈信号。在此基础上,对超声电机频率跟踪技术进行了分类和总结,... 在行波型超声电机结构分析和工作状态分析的基础上,对其频率跟踪技术的原理和实质进行了探讨。同时,根据行波型超声电机驱动器的设计原理,分析了频率跟踪技术可以采用的反馈信号。在此基础上,对超声电机频率跟踪技术进行了分类和总结,提出了五种频率跟踪方法,并对其进行了分析比较。最后,对行波型超声电机频率跟踪技术的应用和发展提出了见解。 展开更多

关键词 超声电机 行波 频率跟踪 频率自动跟踪 驱动器 反馈信号 工作状态 设计原理

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基于聚类算法的神经模糊推理系统结构和参数的优化 被引量：11

3

作者 祖家奎 戴冠中 张骏 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2002年第4期501-503,共3页

根据神经网络与模糊逻辑系统的各自特性,在分析了扩展RBF网络与T-S型模糊逻辑系统功能等价性的基础之上,提出了扩展RBF网络与T-S型模糊逻辑系统相互融合的一种新的自适应模糊逻辑系统。考察了系统现有的结构和参数优化方法,提出采用基... 根据神经网络与模糊逻辑系统的各自特性,在分析了扩展RBF网络与T-S型模糊逻辑系统功能等价性的基础之上,提出了扩展RBF网络与T-S型模糊逻辑系统相互融合的一种新的自适应模糊逻辑系统。考察了系统现有的结构和参数优化方法,提出采用基于山峰函数的减法聚类算法与由梯度下降算法和最小二乘算法所组成的混合学习算法来对模糊推理系统进行训练,从而优化自适应模糊推理系统的结构和参数。最后,针对一非线性函数逼近问题进行了验证,仿真取得了很好的结果,系统的逼近精度和收敛速度获得了明显的提高,从而表明本文提出的算法是有效性和可行性。 展开更多

关键词 聚类算法 神经模糊推理系统 结构 参数 优化 神经网络 人工智能

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基于虚拟现实的无人机三维可视化仿真 被引量：16

4

作者 丁斌 祖家奎 《计算机测量与控制》 CSCD 2007年第12期1769-1771,1797,共4页

在论述虚拟现实和无人机技术的基础上,详细介绍了利用Visual C++和OpenGL实现基于虚拟现实的无人机三维可视化仿真的设计方案。针对无人机虚拟现实实现过程中的若干关键技术进行了重点的论述,如飞机本体的建模、飞机尾焰、场景、地形、... 在论述虚拟现实和无人机技术的基础上,详细介绍了利用Visual C++和OpenGL实现基于虚拟现实的无人机三维可视化仿真的设计方案。针对无人机虚拟现实实现过程中的若干关键技术进行了重点的论述,如飞机本体的建模、飞机尾焰、场景、地形、数据交换等,最后给出了利用该仿真软件回放飞行数据,重现了飞行场景的虚拟环境;通过该方案实现的无人机虚拟仿真系统能够将无人机飞行数据以更自然、更易理解的图像形式展示,有较高的工程应用价值。 展开更多

关键词 无人机 虚拟现实 三维可视化 OPENGL

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基于卡尔曼滤波的MUH姿态信号融合算法研究 被引量：16

5

作者 余彦霖 祖家奎 廖智麟 《电子测量技术》 2015年第5期106-110,共5页

利用MEMS陀螺仪和加速度计获取姿态的方法已被广泛用于低成本的民用无人直升机上,陀螺仪的漂移和加速度计中的运动加速度都会影响估计精度,设计了基于四元数的卡尔曼滤波器,根据三轴角速率陀螺和加速度计信号,融合无人直升机姿态信号,... 利用MEMS陀螺仪和加速度计获取姿态的方法已被广泛用于低成本的民用无人直升机上,陀螺仪的漂移和加速度计中的运动加速度都会影响估计精度,设计了基于四元数的卡尔曼滤波器,根据三轴角速率陀螺和加速度计信号,融合无人直升机姿态信号,并针对陀螺仪的漂移和加速度计的测量误差,设计了自适应的量测噪声方差矩阵,补偿融合精度,得到稳定可靠且精度较高的姿态信息,用于无人直升机的内环增稳控制。实验表明,该方法估值精度较高,能有效解决小型无人直升机姿态求解问题。 展开更多

关键词 无人直升机 四元数 卡尔曼滤波 自适应 姿态估计

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超声电机定子的驱动方式及其振动响应特性 被引量：13

6

作者 祖家奎 赵淳生 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2006年第1期92-95,共4页

通过对行波型超声电机定子电学特性的描述,分析了其电学特点以及对功率驱动的要求,探讨了其在不同工作频带和驱动方式下所具有的特点。在实验研究中,设计了相关实验方案,研究了定子在不同驱动方式下所具有的振动响应、电学性能以及相对... 通过对行波型超声电机定子电学特性的描述,分析了其电学特点以及对功率驱动的要求,探讨了其在不同工作频带和驱动方式下所具有的特点。在实验研究中,设计了相关实验方案,研究了定子在不同驱动方式下所具有的振动响应、电学性能以及相对的振动效果。最后,根据理论分析和研究结果,提出了超声电机驱动方式选择的最优原则。 展开更多

关键词 行波 超声电机 电学特性 驱动方式 振动响应

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行波型超声电机定子的共振与反共振特性的研究 被引量：8

7

作者 赵淳生 祖家奎 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期1-8,共8页

针对行波型超声电机定子在共振和反共振点附近表现的不同特性,以压电陶瓷材料大功率驱动下的理论分析和电学分析为基础,通过对实验现象的描述和分析,确立了以频率、机械谐振品质因数、机电耦合系数和相对振动效果等参数作为定量和定性... 针对行波型超声电机定子在共振和反共振点附近表现的不同特性,以压电陶瓷材料大功率驱动下的理论分析和电学分析为基础,通过对实验现象的描述和分析,确立了以频率、机械谐振品质因数、机电耦合系数和相对振动效果等参数作为定量和定性分析定子共振和反共振的性能指标。在实验研究中,以激光测振为直接实验手段,设计了相关实施方案,对行波型超声电机定子在不同驱动方式下表现出的共振和反共振特性进行了分析和对比研究。研究结果表明,行波型超声电机定子在反共振点附近的综合性能要优于共振点附近的性能,实验结果可为行波型超声电机工作状态以及驱动方式的选择提供依据和指导。 展开更多

关键词 定子 超声电机 行波 压电陶瓷材料 光测 机电耦合系数 大功率 反共振 品质因数 驱动

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归一化径向基函数网络的结构优化策略 被引量：4

8

作者 祖家奎 曾庆丰 戴冠中 《计算机仿真》 CSCD 2002年第3期43-45,56,共4页

针对归一化RBF网络的结构设计 ,首先利用基于山峰函数的减法聚类算法构造网络的初始结构和初始参数 ,并采用奇异值分解 (SVD)算法分析了网络初始结构中隐含层节点与奇异值、累积贡献率以及索引向量的关系 ,提出了针对归一化RBF网络的结... 针对归一化RBF网络的结构设计 ,首先利用基于山峰函数的减法聚类算法构造网络的初始结构和初始参数 ,并采用奇异值分解 (SVD)算法分析了网络初始结构中隐含层节点与奇异值、累积贡献率以及索引向量的关系 ,提出了针对归一化RBF网络的结构精简优化策略。最后 ,对该结构优化策略的可行性和有效性进行了仿真验证和性能比较。 展开更多

关键词 归一化径向基函数网络 结构优化策略 减法聚类 奇异值分解 神经网络

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无人机飞行数据综合管理软件设计及实现 被引量：9

9

作者 赵跃 祖家奎 《伺服控制》 2012年第4期47-49,共3页

无人机在研发过程中,会产生海量的飞行数据。采用传统的文件系统进行人工手动管理多批次的飞行数据,不仅耗时费力,而且容易混淆。本文首先对数据库技术进行研究,分析数据库系统设计的思路与理念。针对飞行数据数据库系统的特殊性,设计... 无人机在研发过程中,会产生海量的飞行数据。采用传统的文件系统进行人工手动管理多批次的飞行数据,不仅耗时费力,而且容易混淆。本文首先对数据库技术进行研究,分析数据库系统设计的思路与理念。针对飞行数据数据库系统的特殊性,设计了无人机飞行数据数据库。通过Access建立后台数据库,选用Microsoft Visual C++为平台,基于MFC ODBC技术实现了对飞行数据数据库的访问管理,开发了无人机飞行数据管理系统,并详细阐述登录模块、数据显示、查询、机型管理的设计与开发过程,给出开发结果与界面。本文开发设计的飞行数据数据管理系统,提高了飞行数据的利用效率,具有很高的实用价值。 展开更多

关键词 无人机 飞行数据 数据库 管理ACCESS ODBC

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基于xPC目标的实时I/O接口技术研究 被引量：10

10

作者 宋炜 祖家奎 《自动化技术与应用》 2008年第1期62-64,61,共4页

使用xPC目标可以将一台PC兼容机制转变为一个实时系统,来实现控制系统的快速原型化、硬件在回路中的测试,与传统方法相比方便、快捷很多。在工程应用中,负责与目标硬件进行实时通信的I/O接口是由I/O板卡及相应的设备驱动程序构成,这也是... 使用xPC目标可以将一台PC兼容机制转变为一个实时系统,来实现控制系统的快速原型化、硬件在回路中的测试,与传统方法相比方便、快捷很多。在工程应用中,负责与目标硬件进行实时通信的I/O接口是由I/O板卡及相应的设备驱动程序构成,这也是xPC目标实现的基础。在对比、论述xPC目标所支持的PCI和ISA两种主要总线类型I/O接口技术的基础上,对基于PCI总线的DAQ和多串口设备驱动进行了实际测试。 展开更多

关键词 XPC目标 实时I/O接口 设备驱动 PCI总线

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三维可视化中的地形建模与实现技术研究 被引量：9

11

作者 丁斌 祖家奎 《计算机仿真》 CSCD 2008年第12期212-215,共4页

三维真实感是科学可视化、计算机动画和虚拟现实的技术核心,也是时空一体化地理信息系统的关键技术;而地形建模和可视化则是三维场景构造中的重要内容。简述三维地形实现过程和地形建模常规方法的基础之上,重点对OpenGL支持下的两类三... 三维真实感是科学可视化、计算机动画和虚拟现实的技术核心,也是时空一体化地理信息系统的关键技术;而地形建模和可视化则是三维场景构造中的重要内容。简述三维地形实现过程和地形建模常规方法的基础之上,重点对OpenGL支持下的两类三维地形建模和实现技术进行了详细地论述,并对两类建模技术和不同的实现方法进行了分析和对比研究;最后,根据其性能对比及其各自的特点,给出了不同方法的适用场合,从而为地形建模和实现方法的选择提供依据和指导。 展开更多

关键词 地形建模 虚拟现实 可视化技术

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基于最小喷洒单元的植保无人机作业航线优化分割方法 被引量：7

12

作者 刘佳晖 祖家奎 +1 位作者 陶德臣 李晨毓 《计算机系统应用》 2022年第3期340-344,共5页

针对农业植保区域的喷洒作业问题,以植保无人直升机为应用对象,提出一种基于最小喷洒单元的作业航线优化分割方法.从返航点的选择、转弯次数、作业路程的角度,分析了多种全覆盖作业方式的优劣,确定了无人直升机的全覆盖作业方式.根据无... 针对农业植保区域的喷洒作业问题,以植保无人直升机为应用对象,提出一种基于最小喷洒单元的作业航线优化分割方法.从返航点的选择、转弯次数、作业路程的角度,分析了多种全覆盖作业方式的优劣,确定了无人直升机的全覆盖作业方式.根据无流量喷洒模式下无人机电量、油量、药量等参数,确定植保作业时最小的喷洒单元,利用矩形切割的思想对矩形农田进行优化分割,最终实现植保作业区域的全局规划.仿真结果表明,该植保区域优化分割方法可以有效地提高无人机喷洒效率,降低无效飞行带来的经济损耗,达到了能耗与时间的优化,给未来高标准农田建设提供可参考的解决方案. 展开更多

关键词 农业植保 最小喷洒单元 区域优化分割 无人直升机

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微小型无人直升机姿态信号的互补滤波融合算法 被引量：7

13

作者 余彦霖 祖家奎 曾国贵 《直升机技术》 2014年第3期13-17,共5页

基于惯性测量技术获取飞行器姿态信号的方法已被广泛应用,然而对于微小型或低成本无人飞行器而言,通过MEMS传感器获取满足精度要求且稳定可靠的姿态信号仍然是具有一定难度的工程问题。文章针对民用微小型无人直升机的低成本要求和使用... 基于惯性测量技术获取飞行器姿态信号的方法已被广泛应用,然而对于微小型或低成本无人飞行器而言,通过MEMS传感器获取满足精度要求且稳定可靠的姿态信号仍然是具有一定难度的工程问题。文章针对民用微小型无人直升机的低成本要求和使用环境,利用三轴角速率陀螺仪和加速度计在姿态估计中频率互补的特性,采用互补滤波算法,改进了滤波参数的自适应调整方法,实现了俯仰角和滚转角信号的有效融合,得到的姿态信息可用于微小型无人直升机的内环增稳控制。仿真和试验数据表明,该方法测量精度较高,工程实现简单,算法稳定,能有效解决微小型无人直升机姿态信号的工程求解和使用问题。 展开更多

关键词 无人直升机 互补滤波 自适应 姿态估计

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航模直升机飞行控制系统的设计与实现 被引量：4

14

作者 刘培强 曾国贵 +2 位作者 黄海 沈建平 祖家奎 《直升机技术》 2009年第4期41-45,共5页

针对40Kg级的航模直升机的技术特点,构建了飞行控制系统的硬件架构,研制出来了基于DSP和ARM双CPU系统的飞控计算机;详细介绍了基于μC/OS-Ⅱ实时操作系统的DSP/ARM双系统的机载飞控软件架构和功能模块;最后,鉴于直升机控制的技术难度和... 针对40Kg级的航模直升机的技术特点,构建了飞行控制系统的硬件架构,研制出来了基于DSP和ARM双CPU系统的飞控计算机;详细介绍了基于μC/OS-Ⅱ实时操作系统的DSP/ARM双系统的机载飞控软件架构和功能模块;最后,鉴于直升机控制的技术难度和航模直升机特殊的飞行特点,对航模直升机的控制思想、控制策略以及飞行试验提出了自己的认识和实施路线。 展开更多

关键词 航模直升机 飞行控制 硬件设计 软件设计 控制律

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无人机多源冗余传感器容错估计算法研究

15

作者 桑可可 祖家奎 +1 位作者 叶晓宇 刘世龙 《机械与电子》 2024年第1期47-52,共6页

在无人机应用中,单余度传感器系统在定位导航精度、多任务处理与决策能力以及系统的鲁棒性和可靠性等方面有待进一步提升和改善。鉴于此,设计三余度传感器的冗余配置,对相应的余度系统采用非相似的滤波算法,提出一种多源冗余传感器容错... 在无人机应用中,单余度传感器系统在定位导航精度、多任务处理与决策能力以及系统的鲁棒性和可靠性等方面有待进一步提升和改善。鉴于此,设计三余度传感器的冗余配置,对相应的余度系统采用非相似的滤波算法,提出一种多源冗余传感器容错估计算法对系统软/硬故障进行检测与隔离,通过加权平均投票计算出余度系统的权重因子进而有效地隔离故障系统,保证系统姿态信息的精度和可靠性。试验结果表明,该方法能够实现余度系统的软/硬故障的检测、识别与隔离,具有较好的实时性。 展开更多

关键词 传感器 可靠性 多源冗余 姿态信息 实时性

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无人直升机跟踪地面移动目标实时仿真系统设计与实现 被引量：6

16

作者 刘丙涛 周炎 祖家奎 《计算机应用与软件》 北大核心 2019年第1期22-27,98,共7页

无人直升机(UMH)因其优良的中低速机动能力,在目标跟踪场景下的应用优势突出。针对目标跟踪型UMH飞行控制系统研制过程中的仿真需求,基于模块化的设计思想,依据真实机载设备(飞行控制计算机)设计仿真系统框架。对各个移动目标跟踪控制... 无人直升机(UMH)因其优良的中低速机动能力,在目标跟踪场景下的应用优势突出。针对目标跟踪型UMH飞行控制系统研制过程中的仿真需求,基于模块化的设计思想,依据真实机载设备(飞行控制计算机)设计仿真系统框架。对各个移动目标跟踪控制子模块进行功能划分。完成目标跟踪地面控制站、机载飞行控制软件、机载设备仿真机软件与模型数据中继软件的设计与开发。实现飞行控制计算机在环的实时仿真系统搭建。通过仿真验证了系统的可行性,为无人直升机跟踪移动目标飞行控制系统研制奠定基础。 展开更多

关键词 无人直升机 目标跟踪 实时仿真系统

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基于线性化模型组的无人直升机半物理实时仿真技术研究

17

作者 姚志豪 祖家奎 +1 位作者 李晨毓 叶晓宇 《机械与电子》 2024年第5期50-56,共7页

针对无人直升机非线性动力学模型的建模难度大、置信度低及不利于进行系统仿真验证问题展开研究。首先介绍了无人直升机的线性化模型组并围绕其开展非线性模型线性化处理研究;接着阐述基于线性化模型组的实时仿真算法及计算流程;最后设... 针对无人直升机非线性动力学模型的建模难度大、置信度低及不利于进行系统仿真验证问题展开研究。首先介绍了无人直升机的线性化模型组并围绕其开展非线性模型线性化处理研究;接着阐述基于线性化模型组的实时仿真算法及计算流程;最后设计了基于线性化模型组的半物理仿真环境,完成实时仿真软件、仿真监控软件及FlightGear通信设计并通过仿真验证。结果表明,基于线性化模型组半物理实时仿真系统能够很好地满足工程需求,达到了预期的研究目标。 展开更多

关键词 无人直升机 非线性动力学模型 线性化模型组 半物理仿真

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基于聚类和SVD算法的模糊逻辑系统结构辨识 被引量：6

18

作者 祖家奎 戴冠中 +1 位作者 赵淳生 卢京潮 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期615-618,共4页

为了研究模糊逻辑系统新的结构辨识方法,提出采用基于山峰函数的减法聚类算法构造模糊逻辑系统的初始结构,并利用奇异值分解(SVD)算法分析了模糊规则与奇异值、累积贡献率以及索引向量的关系,从而实现了模糊逻辑结构的优化。最后,对该... 为了研究模糊逻辑系统新的结构辨识方法,提出采用基于山峰函数的减法聚类算法构造模糊逻辑系统的初始结构,并利用奇异值分解(SVD)算法分析了模糊规则与奇异值、累积贡献率以及索引向量的关系,从而实现了模糊逻辑结构的优化。最后,对该算法的可行性和有效性进行了仿真验证和性能比较,取得了较好的效果。 展开更多

关键词 模糊逻辑系统 结构辨识 聚类算法 SVD算法 模糊规则 奇异值分解算法

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中型无人直升机向心回转机动飞行控制律设计

19

作者 孙飞 祖家奎 刘佳晖 《机械与电子》 2024年第3期54-59,共6页

向心回转是直升机的一个标准机动飞行科目,其可以综合检验直升机各通道的控制性能。针对中型无人直升机向心回转机动中姿态控制和速度控制的问题,提出一种增强飞行过程中稳定性和快速性的控制律设计方法。首先,根据ADS-3E-PRF,设计了向... 向心回转是直升机的一个标准机动飞行科目,其可以综合检验直升机各通道的控制性能。针对中型无人直升机向心回转机动中姿态控制和速度控制的问题,提出一种增强飞行过程中稳定性和快速性的控制律设计方法。首先,根据ADS-3E-PRF,设计了向心回转机动的控制指令。随后,在内外环串联的通道控制结构基础上,通过推导得出直升机滑模控制律,从而设计姿态内回路的滑模控制器,对比PID控制器得到了更好的姿态增稳效果和更快的响应速度。最后,通过半物理仿真系统的仿真实验,结合向心回转机动的指标,验证了所设计的方法能有效完成向心回转机动,并达到了满意的标准。 展开更多

关键词 直升机控制 机动飞行 滑模控制 控制律设计

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基于MAEKF算法的航姿参考系统设计 被引量：6

20

作者 王丁伟 祖家奎 黄海 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期319-325,共7页

构建了以低成本MEMS陀螺仪、加速度计和磁传感器组合的航姿参考系统,提出了一个乘性自适应扩展卡尔曼滤波算法。取乘性误差四元数和陀螺仪误差作为状态量,基于重力场和磁场构造了量测矢量,用于修正航姿数据。并采用准确量测法,给滤波器... 构建了以低成本MEMS陀螺仪、加速度计和磁传感器组合的航姿参考系统,提出了一个乘性自适应扩展卡尔曼滤波算法。取乘性误差四元数和陀螺仪误差作为状态量,基于重力场和磁场构造了量测矢量,用于修正航姿数据。并采用准确量测法,给滤波器加入了四元数的归一化约束,最后给出了基于新息的估计量测噪声方差矩阵的公式。通过仿真和试飞验证,表明本文设计的低成本的航姿参考系统能够提供比较准确的航姿信息。与常规的扩展卡尔曼滤波器比较,本文设计的乘性自适应扩展卡尔曼滤波算法有效提高了系统的精度和稳定性,并且具有较好的鲁棒性。 展开更多

关键词 航姿参考 乘性扩展卡尔曼滤波 自适应 误差四元数

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