舵机伺服阀非线性特性对稳定回路设计的影响分析

针对舵机伺服阀死区非线性特性,采用描述函数法和数学仿真相结合的方法分析了死区非线性对稳定回路设计影响.结果表明,死区非线性会导致系统有0.5～3 Hz的低频振荡,通过合理设计控制参数和减小死区方法,可减轻系统振荡现象,有利于系统稳定,而且系统振荡幅值和频率与输入信号的大小没有关系.     

干扰抑制类生成式对抗网络

为进一步改善超低频频段的通信质量,在传统改进广义旁瓣抵消算法的基础上,提出新的超低频干扰抑制算法——生成式旁瓣抵消算法。该算法将人工智能研究热点之一的生成式对抗网络模型引入广义旁瓣抵消算法中,通过优化设计生成模型的网络结构及相关超参数,有效地解决了原算法存在的期望信号残留问题,为旁瓣抵消通道中的后级滤波算法提供了与主通道相关性更强的干扰参考信息,从而提高了算法对主通道干扰估计的准确性。为了验证优化后生成模型的有效性以及所提算法对不同类别干扰的抑制能力,在实验室环境下搭建实验平台,设计了多组对照实验。实验结果表明:优化后的生成模型具有较好的生成能力、较好的鲁棒性以及相对较低的运算复杂度；相比于传统改进的广义旁瓣抵消算法,所提算法进一步提高了信号带宽内的信干噪比。     

海洋低频电场传感器敏感电极材料的选择

选择了9种不同的电极材料,根据海洋环境下低频、极低频电场的自身特点,通过直流电阻、交流阻抗、电极对极差漂移3个方面对电极性能进行了测试,研究了其用于海洋环境低频电场弱信号探测的可行性,筛选出了适合海洋环境低频电场测量的电极材料,并从理论上进行了解释.结果表明,固态Ag/AgCl电极的直流电阻和交流阻抗均较小,且其极差漂移可控制在μV级,具有优良的极化效应和较低的极差漂移,是海洋环境低频电场探测的敏感电极材料.     

基于旁支式次级源的舰船液压管路低频脉动有源衰减

舰船液压系统的低频脉动伴随流体沿管路传递,产生结构振动的线谱。针对难以通过被动式衰减的低频脉动,设计旁支式次级源,进行有源衰减的研究。所设计的旁支式次级源采用压电陶瓷驱动,结构紧凑且增加了放大结构,从而提高了响应特性。搭建液压管路的有源控制系统,采用FxLMS自适应算法,进行多线谱脉动的控制实验。实验结果表明,旁支式次级源能够对多线谱低频脉动进行有效衰减,减小随流体传递的振动能量,且对原液压系统工作性能无影响。     

船舶汽轮发电机组阀门独立控制与低频振荡

为提高船舶汽轮发电机组运行稳定性,在阐述汽轮机调速机理的基础上,建立了船舶汽轮发电机组及其调速系统的实用数学模型。在DEH调速方式下,提出了基于阀门独立控制的汽阀流量特性改良方法,分析了油动机死区、调节限幅等不理想因素在阀门传统控制环境下对机组长期稳定运行可能造成的危害,并从信号传递的角度阐明该特性可能导致机组受迫振荡的机理。利用PSCAD仿真软件,对比测试油动机非线性特性在传统阀门控制方式和阀门独立控制方式下的不同影响。仿真结果表明:采用阀门独立控制方式有利于机组抑制受迫低频振荡,更好地保障船舶电网运行安全。实测一台兆瓦级汽轮发电机组的调速实验转速波形,印证了相关分析及仿真结论。     

旋转永磁式机械天线的研究与实现

为实现低频电磁发信系统的小型化和低功耗,对基于旋转永磁体的机械天线,即利用永磁体机械旋转直接激励电磁波的新型低频电磁发信技术进行了理论研究与工程实践。提出基于钕铁硼永磁体和永磁同步电机的旋转永磁式机械天线技术方案及其信息加载方法,构建基于电-机械-电磁能量转换的系统模型,对其辐射效率和辐射功率进行初步分析,研究旋转永磁体在不同无限均匀介质中产生时变磁场的分布与衰减特性,研制了原理样机,并对其近区磁场和2FSK信号的加载特性进行了实验测试,验证了该方案的可行性和有效性。     

水下低频球面声波近场散射声压的渐近解研究

为研究水下低频声波的近场散射机理,导出了近场散射声压的渐近解。首先,给出了刚性边界、软边界、阻抗边界条件下,低频球面声波遇到球形障碍物散射声压的无穷级数解;然后,结合低频和近场的假设条件,合理选取无穷级数解中Bessel函数、Hankel函数的近似形式,导出了散射声压的渐近解,并进行了仿真计算。研究表明:低频近场散射声压可以表示为位于散射体中心的单极子声源和散射体中心与(0,0,a~2/b)之间分布的偶极子源的叠加;对于低频近场散射问题,采用平面波近似球面波有较大误差。     

双基地声纳目标低频散射特性研究

针对双基地声纳目标低频散射问题,从Helmholtz积分方程出发,采用等价面元解决表面积分存在的奇异性问题,建立了非入射方向水下目标散射声场的物理模型和计算方法.计算了刚性圆柱体的后向散射回声,绘出了在不同收发分置角、低频情况下,刚性椭球目标强度随目标姿态角的空间变化曲线,并分析了其散射特性.结果表明,提出的模型和方法能计算任意分置角和任意目标姿态角时的水下目标散射强度,可用于预报双基地声纳目标低频声散射特性.     

超低频大气噪声幅度概率的SαS分布法

为正确辨识超低频大气噪声的幅度概率分布类型,对其进行有效抑制,首先,假设实际大气噪声幅度概率分布服从SαS(symmetric α stable)分布,从而估计出分布的模型参数;然后,由此计算出该参数下SαS分布的理论幅度概率分布并生成服从SαS分布的随机样本;最后,采用与实际数据APD比较和做Q-Q图的方法验证了分布拟合的正确性。结果表明:SαS分布可以有效地描述出超低频大气噪声的幅度概率分布。     

低频弱目标检测方法研究

低频工作状态的声纳波束指向性模糊、噪声干扰背景强,致使探测中空间分辨力差、弱目标易被噪声掩盖。因此,针对突破瑞利限、抑制干扰的需求,运用对空间指向更敏感的方位检测来解决该问题。理论推导了任意阵型下窄带信号的方位概率密度函数,数值分析了均匀线列阵方位检测的虚警概率和检测概率。海上试验数据的实际运用结果表明:该检测方法具备波束超分辨能力、对低频高噪声抑制效果明显,有利于发现低频弱目标,具有较高的实用价值。