北京航空航天大学学报

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2015年, 第41卷, 第12期

第12期电子期刊

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转静件碰摩故障定位声发射波束形成方法

何田, 叶午, 于海生, 刘文洋, 刘献栋

2015, 41(12): 2191-2197. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2014.0828

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摘要:
目前制约碰摩定量诊断的难题之一就是振动法无法对其进行有效定位.针对该问题,提出了一种适用于旋转机械的转静件碰摩故障定位的声发射(AE)波束形成方法.首先,根据旋转机械转静件碰摩力学模型和转子实验台参数建立了碰摩声发射的有限元仿真模型,进行了碰摩声发射仿真,分析了仿真信号特征和声发射波传播特性.然后,基于声发射仿真信号和声发射碰摩传播特性研究了几种典型的波束形成阵列形式(直线阵列、十字阵列和圆形阵列)的碰摩定位性能,确定直线阵列最适合用于碰摩定位;针对直线阵列的缺点,提出了传感器阵列布置的优化方案和定位流程.最后,通过实验对提出的碰摩故障定位方法进行验证.研究结果表明,通过选择正确的传感器阵列布置方式、合理的传感器阵列形式,声发射波束形成法可以实现对碰摩故障的准确定位.

基于加速系数不变原则的失效机理一致性判别

奚文骏, 王浩伟, 王瑞奇

2015, 41(12): 2198-2204. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2014.0815

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为了解决加速退化试验中产品失效机理一致性判别难题,以Gamma退化模型为研究对象,提出了基于加速系数不变原则的失效机理一致性判别方法.在阐明失效机理一致性判别理论依据的基础上,引入加速系数不变原则推导出Gamma过程的参数在不同应力下应满足的变化规律,利用t统计量对参数一致性进行检验以判别失效机理是否一致.通过仿真试验和实例应用验证了所提的方法,研究结论显示所提方法具有良好的工程应用性.

基于CO₂浓度监测的飞机火警探测方法

赵建华, 方丽丽

2015, 41(12): 2205-2210. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0062

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目前飞机普遍采用感温、感烟火警探测方法,其存在误报率高的缺陷.分析了发生火灾时气态燃烧产物的生成规律,提出了以CO₂气体为火警探测参量,通过准确监测环境中CO₂气体浓度的变化,进行飞机火警探测的方法;根据飞机飞行所处环境条件的特殊性,研究了基于非色散红外(NDIR)吸收原理的CO₂气体浓度监测的飞机火警探测方法应用于飞机上所面临的温度补偿难题;根据飞机火警探测器测量电压与环境温度、参比电压之间的关系,采用偏最小二乘(PLS)法建立飞机火警探测器温度补偿模型;根据飞机火警探测器测量电压与CO₂气体浓度之间的关系,采用PLS法建立CO₂气体浓度计算模型;研究了基于CO₂气体浓度监测的报警算法,为飞机火警探测提供了一种新的方法.

水下运载体航位推算系统初始位置确定方法

张延顺, 郭雅静, 黄小娟, 李春雨, 汪湛清

2015, 41(12): 2211-2216. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2014.0785

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为了提高航位推算(DR)系统的初始位置精度,根据水下导航传感器的特点,提出了初始定位时间内基于DR轨迹平移策略的初始位置确定方法,该方法综合了DR和水声定位系统的特点,通过平移DR轨迹,得到了在确定运动趋势约束下的最优轨迹,并依据轨迹求出初始位置.针对某次海试数据,其结果表明:应用本文方法确定的初始位置误差分别为应用平均值法和最小二乘拟合方法的60.2%和77.2%,应用此方法可减小DR误差,并能提高DR/水声组合定位系统的稳定性.

基于多应力加速试验方法的智能电表寿命评估

查国清, 黄小凯, 康锐

2015, 41(12): 2217-2224. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2014.0788

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如何准确地分析、评估多应力-多参数下智能电表的可靠性和寿命是当前热点.首先分析了在温度、湿度、电应力、振动和磁场等条件下智能电表的性能参数内涵,通过失效机理分析提炼了关键参数及其敏感应力,然后通过强化试验探索了关键参数应力极限条件,设计了加速寿命试验方案并实施,对试验数据进行退化轨迹建模、多应力加速模型研究,综合评估了智能电表可靠性和寿命水平.本文成果能为改善智能电表可靠性和寿命提供方法.

采用区间分析的加速退化试验评估方法

刘乐, 李晓阳, 姜同敏

2015, 41(12): 2225-2231. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2014.0790

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传统的加速退化试验(ADT)评估方法基于精确退化数据进行可靠性和寿命评估,然而考虑到测量中人的不确定因素,试验数据可能是区间型而非精确数据.针对此类问题,基于维纳过程提出一种采用区间分析的加速退化试验寿命评估方法,区间分析方法包括可能性模型和必要性模型.首先基于区间回归将各加速应力条件下的区间退化数据的建模分析问题转化为二次规划问题,利用可能性模型获取各应力条件下的漂移系数区间和扩散系数.然后利用必要性模型结合加速模型,外推得到正常工作应力条件下的漂移系数区间,进而分析测量不确定性与可靠性和寿命评估结果的关系.最后通过数值案例对提出的方法进行阐述和验证,并进行不确定性敏感性分析.结果表明,可靠性和寿命评估结果受测量中认知不确定性的影响,降低该不确定性水平能够保证评估结果的合理性.

变构型多操纵面RLV进场着陆轨迹优化设计

郝现伟, 王勇, 杨业, 郭涛

2015, 41(12): 2232-2239. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2014.0822

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针对变构型多操纵面可重复使用飞行器(RLV)的进场着陆问题,提出了一种进场着陆轨迹设计方法.将进场着陆轨迹分为深下滑着陆轨迹和拉平着陆轨迹;考虑了气动舵面可操纵偏转限制及深下滑拟平衡约束条件,对深下滑着陆轨迹进行了优化设计;考虑了RLV气动舵面调节余量和构型变化过程,以起落架放下时间、拉平法向过载及接地状态为约束,基于RLV动力学方程,采用轨迹推演的方法对拉平着陆轨迹进行了优化设计.深下滑着陆轨迹和拉平着陆轨迹组成完整的进场着陆轨迹,所设计的着陆轨迹综合考虑了多种约束条件,提高了着陆过程平稳性和安全性.

基于边缘信息的灰度目标跟踪算法

郑海超, 毛峡, 梁晓庚

2015, 41(12): 2240-2249. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2014.0827

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提出了一种基于边缘信息的跟踪算法,其可以实现对剧烈变化的灰度目标的精确跟踪.首先,利用基于双同心圆窗口算子的非线性边缘检测算法得到高质量的边缘信息;其次,为了解决单一边缘特征空间不能充分表征目标的难题,提出了一种通过组合边缘图像构建特征空间的方法,以便为目标建模提供充分信息;再次,在构建的特征空间中使用核估计方法对目标进行建模;在目标定位阶段,利用Kalman滤波器对目标进行预估后,再由Mean Shift算法在预估位置邻近区域实现目标定位;最后,提出了一种基于形态学的动态模型更新策略,使得算法不仅可以获得精确的目标区域,还可以实现对目标尺寸和形状变化的自适应.实验结果表明,本算法不仅可以有效跟踪剧烈变化的灰度目标,而且跟踪窗口可以实现对目标尺寸和形状的自适应.

改进的模拟温补晶振宽温补偿方法

韩艳菊, 杨科, 郑鸿耀

2015, 41(12): 2250-2255. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0003

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当要求模拟温补晶体振荡器(TCXO)在宽温范围内频率温度稳定性优于±1×10^-6时,使用传统补偿方法通常一次成功率低.通过对温补精度影响因素的分析,得出温补网络中热敏电阻测试方法和计算模型误差较大.因此,提出一种改进的宽温补偿方法.首先,参考热敏电阻在宽温范围内在线测试,获得实际数据;然后,待使用热敏电阻依据参考热敏电阻测试数据进行比例建模,得到各温度对应电阻值;最后,将建模后的待使用热敏电阻代入温补网络计算程序,采用遗传算法优化计算网络参数.通过与传统方法的对比试验,表明该方法建模的热敏电阻与实际测试值更接近,温补网络计算程序更灵活,温补一次成功率提高到约90%以上.

基于扩张干扰观测器的带攻击角约束制导律

张皎, 杨旭, 刘源翔

2015, 41(12): 2256-2268. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0013

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针对导弹拦截机动目标时要求限制终端攻击角度的问题,提出了一种基于扩张干扰观测器(EDO)的有限时间收敛制导律.考虑拦截时弹目相对运动关系,将导弹速度的时变、未知的运动目标加速度视为扰动,采用EDO对干扰进行实时的观测和补偿.通过引入快速跟踪微分器解决制导律中所需期望视线角速率无法直接获取的问题.同时,在制导律性能分析中引入了滑模捕捉能力的概念,分别对不同攻击场景和不同运动形式的机动目标进行拦截仿真,结果表明该制导律有良好的制导性能和鲁棒性,并与其他的制导律进行仿真对比,其所需过载小,脱靶量小,易于工程实现.

航空发动机螺栓连接薄层单元建模方法

姚星宇, 王建军, 翟学

2015, 41(12): 2269-2279. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2014.0796

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螺栓连接广泛应用于航空发动机结构中,对航空发动机动力特性有重要影响.薄层单元法能够很好地模拟复杂连接结构并保持结构完整性.以薄层单元法为基础,给出航空发动机螺栓连接结构薄层单元法参数化建模原理,研究薄层单元材料参数对螺栓连接刚度的影响规律,并从理论推导出发确定薄层单元相关材料参数,最后将该方法应用到实际结构中,并与精细有限元模型结果对比,从而验证薄层单元法的正确性和应用前景.研究结果表明:薄层单元法能够很好地模拟航空发动机螺栓连接结构;对轴向、弯曲刚度起决定作用的是薄层单元轴向弹性模量,对剪切刚度起决定作用的是薄层单元xy、xz平面的剪切模量;薄层单元材料参数能够用螺栓连接结构参数示出.

基于动态流体扰动原理的三维滚动航路规划

姚鹏, 王宏伦, 刘畅

2015, 41(12): 2280-2287. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2014.0773

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针对复杂环境中存在运动目标、移动威胁与突发威胁等多种情况,将动态流体扰动算法与滚动优化策略相结合,进行无人机(UAV)三维动态航路规划.基于移动目标运动信息与威胁运动信息引入相对初始流场,用扰动矩阵量化表示障碍物或威胁对相对初始流场的扰动影响,计算相对扰动流场,进而得到实际流场流线即无人机规划航路.充分利用实时环境信息,综合考虑未来运动态势,在有限时域内采用动态流体扰动算法规划出可选航路,然后构建目标函数,滚动优化反应系数,实现在线航路规划.仿真结果表明,该算法能较好地适用于复杂动态环境.

基于数据网格化方法的低轨辐射带建模技术

常峥, 王咏梅, 田天, 张贤国

2015, 41(12): 2288-2295. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2014.0799

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地球辐射带中的高能带电粒子是引起航天器材料和器件性能退化甚至失效的主要空间环境因素.因此,航天器设计中所采用的辐射带模型的准确程度对于航天器的生存能力和航天任务的完成质量至关重要.在利用我国自主辐射带高能粒子探测数据进行的辐射带建模中,探测数据的空间网格化是一项非常重要的工作.介绍了我国辐射带探测数据的情况,以及辐射带建模的方法和步骤;重点研究了不同插值方法在低地球轨道(LEO)空间辐射带建模数据网格化中的应用,并开展了误差分析.研究结果表明:在各种常用的插值方法中,反距离加权法、自然邻点法和最近邻点法适合工程化应用.其中,反距离加权法生成的数据网格对粒子通量的反演结果精度最高,该方法采用低阶距离时得到的反演结果更为合理.

二维空间时间分数阶色散方程的差分方法

张英晗, 杨小远

2015, 41(12): 2296-2301. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2014.0813

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通过把标准的二维色散方程中的一阶时间导数替换成Caputo分数阶导数,两个二阶空间导数分别替换成Riemann-Liouville分数阶导数,得到二维空间时间分数阶色散方程.基于两个空间分数阶导数的转移Grünwald有限差分近似,分别构造了逼近二维空间时间分数阶色散方程的隐式差分格式和交替方向隐式差分格式.对两种差分格式分别进行了相容性、稳定性和收敛性分析.应用数学归纳法证明了两种隐式差分格式都是无条件稳定和收敛的并且得到了收敛阶.对两种隐式差分格式的收敛速度和计算复杂度进行了比较.基于以上所构造的差分格式,对精确解已知的一个空间时间分数阶色散方程进行了数值实验模拟,模拟结果验证了理论分析的正确性.

双电磁航天器编队构型保持自适应控制

徐增文, 师鹏, 赵育善

2015, 41(12): 2302-2308. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2014.0814

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电磁航天器编队飞行是指利用若干个航天器之间的电磁力进行相对运动控制的新型编队飞行.分析了两颗电磁航天器编队飞行的相对运动的基本原理,基于能量消耗均衡性的考虑,给出了根据控制力求解其控制磁矩的解析解.基于极坐标建立了电磁航天器非线性相对运动动力学模型,从外界不确定干扰力和电磁计算模型的远场近似两个角度,分析了该动力学模型的参数不确定性.针对编队构型保持问题以及参数不确定性,设计了近地圆轨道上两颗电磁航天器编队构型保持的自适应控制律并进行了数值仿真分析.仿真结果表明:相对运动模型和自适应控制律是有效的,编队构型能够收敛到期望值,同时对不确定参数进行了准确的估计,说明利用星间电磁作用进行航天器编队构型保持是可行的.

鲁棒的红外小目标视觉显著性检测方法

王刚, 陈永光, 杨锁昌, 高敏, 戴亚平

2015, 41(12): 2309-2318. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2014.0834

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鲁棒的红外(IR)小目标检测是自动目标检测的关键技术,低信噪比条件下的红外小目标检测一直是业内研究热点.为了能有效地检测红外小目标,对红外小目标若干表观特征及其视觉显著性进行了分析,提出一种基于多尺度图像块统计序对比度(MOCIP)的红外小目标视觉显著性鲁棒检测方法,采用两步级联多尺度图像块统计序对比度算法抑制背景和噪声,提升目标强度,获得红外小目标显著性图,并利用自适应阈值实现目标检测.本文详细给出了红外小目标视觉显著性的检测算法,使用红外小目标图像对检测性能进行了实验验证,并与其他检测方法进行了对比.实验结果表明,所提出的方法能够在低信噪比条件下克服噪声和复杂背景的影响,有效地对红外小目标视觉显著性进行检测.

重复使用液体火箭发动机可用度的数字仿真

刘士杰, 梁国柱

2015, 41(12): 2319-2327. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0006

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重复使用液体火箭发动机(RLRE)可以降低航天发射成本,是未来航天运载器的发展方向之一.RLRE的复杂性、部件寿命模型的差异等不确定因素使得它的可用度评估工作十分困难.在现有的航天飞机使用资料的基础上,利用蒙特卡罗数字仿真方法,以航天飞机主发动机(SSME)高压液氢涡轮泵(HPFTP)为例对其可用度进行了分析.该方法不涉及部件的寿命分布模型,但考虑了前期维修对后期故障的影响,可以合理地模拟系统的故障发生过程.结果表明,在基本维修的情况下,HPFTP存在最佳的预防维修周期,其平均最佳合理预防维修周期为6 340 s,为满足航天飞机的任务需求,理论上预防维修前可重复使用12次,对应的平均最佳可用度为0.285.较低的可用度反映了HPFTP工作过程的特殊性.本文方法可以为航空航天推进系统可重复使用性研究提供参考.

GNSS信号模拟器通道群时延标定方法

李世光, 寇艳红, 杨军, 王伟

2015, 41(12): 2328-2334. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0007

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传统的全球导航卫星系统(GNSS)信号模拟器通道群时延标定方法有相位翻转点法和相关峰法两种,两者均在零伪距或固定伪距的特殊仿真场景下进行测量,且在通道传输特性非理想的情况下测得的群时延均存在偏差.提出了基于闭环伪距测量的模拟器通道群时延标定方法,并设计实现了GNSS信号模拟器通道群时延标定系统.首先,采用高速直接射频采样存储系统对模拟器正常星座动态仿真场景下输出的导航信号和秒脉冲(1 PPS)信号同时进行记录.其次,使用软件接收机对信号进行捕获跟踪,利用三次样条插值判定1 PPS上升沿位置作为伪距观测历元时刻,对软件接收机的伪距观测量和模拟器仿真的伪距记录值做数据比对,得到模拟器的群时延标定值.最后,分别利用上述方法对两种商用模拟器的群时延进行了标定,实验结果表明,闭环伪距测量法有效可行,测量不确定度优于0.7 ns.

基于像素间孤波的图像处理模型分析

朱自民, 刘荣强, 刘芬芬, 曹有为

2015, 41(12): 2335-2339. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0009

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摘要:
通过对数字图像像素栅格之间非线性影响的研究,建立了像素间非线性影响的一维和二维时间演化方程模型,通过对方程模型的分析可知图像在空间上是离散的,图像像素之间的作用关系是非线性连续的,且方程具有解析性的孤波解.模型重点研究像素孤波的两个孤波之间的相互作用,给出了像素孤波的二孤波解,利用像素孤波的相互作用来研究模型的性能,发现像素孤波相互作用后仍能保持自身性质不变,因此可用像素孤波代替像素本身.同时发现像素孤波在相互作用时其幅值是两者的非线性叠加,可以作为影响的结果;并且像素孤波相互作用时其相位会发生特定的改变,可以将其映射为像素之间相互影响的方向信息.通过实验表明,模型可以用在图像滤波中,平滑度并不最优但是图像细节得到更多保留.

混合约束下随船备件配置优化方法

蔡芝明, 金家善, 陈砚桥

2015, 41(12): 2340-2347. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0011

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摘要:
国内外针对随船备件配置优化问题的研究目前主要集中在只有定性或定量约束上,而对既有定性又有定量约束的混合问题研究比较少.首先以舰船出海任务准备阶段为背景,以保障费用、仓库空间、载荷及维修能力为约束条件,以备件保障概率为目标函数,建立了约束因素判断矩阵并进行一致性检验,运用专家打分、归一化及边际效应法对模型进行求解;其次提出了一种系统资源约束因子确定、动态调整的方法,并对模型算法进行了优化;最后通过案例分析验证了本文提供的方法能够为解决混合约束下随船备件配置优化问题提供新的尝试.

基于禁忌搜索的动态符号执行方法

蔡军, 邹鹏, 马金鑫, 何骏

2015, 41(12): 2348-2355. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0164

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摘要:
软件漏洞是网络安全问题的根源之一,软件漏洞检测是当前网络安全领域的一个研究热点.动态符号执行是近年来研究较多的一种漏洞检测技术,针对现有动态符号执行方法在通过约束求解生成测试用例时,生成的测试用例存在大量重复或近似重复的问题,提出了一种基于禁忌搜索的动态符号执行方法,并实现了一个相应的工具原型SwordSE.该方法利用了禁忌搜索算法的全局逐步寻优能力,通过建立评价函数来优选种子文件,通过建立禁忌表来避免重复搜索.实验结果表明,SwordSE的路径搜索效率明显优于现有工具,且已发现0day漏洞4个.

超声速气流中液体横向射流的破碎特性

李锋, 吕付国, 罗卫国, 赵凯, 王昌胜, 熊溢威

2015, 41(12): 2356-2362. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2014.0792

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为了研究超燃冲压发动机燃烧室内液体燃料雾化掺混特性,确定影响雾化的关键因素以实现高效燃烧,在超燃冷态雾化实验平台,以纹影法为主,同时辅助以平面激光诱导荧光(PLIF)技术和基于向前散射原理的颗粒直径测量技术,分别对横向射流航空煤油RP-3和水在超声速气流中的流场波系结构、射流穿透深度和诱导弓形激波强度等进行了实验研究,并对射流雾化掺混特性进行了数理分析.结果表明:定义的无量纲参数能够定性分析两种液体横向射流在超音速流场中的变化规律,并得到与实验结果一致的结论;在动压比1.0~3.3范围内,射流穿透深度和诱导弓形激波强度随着动压比和射流速度的增加而增加;表面张力和黏度对超声速射流掺混有重要影响.

利用符号计算方法研究生物系统全时滞稳定性

柳君, 牛薇

2015, 41(12): 2363-2369. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2014.0794

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生物系统全时滞稳定性表明系统对于时滞具有很好的可靠性,因此一直是学者们研究的热点,该研究通常采用传统的数学方法或数值计算方法.针对高维非线性含参数的生物系统,利用Hurwitz判据和多项式完全判别系统提出了带参数的非线性生物系统全时滞稳定性的一个充要代数判据.在此基础上,研究了如何利用Grbner基、三角化分解和实解分类等符号计算方法来处理得到的代数问题,并提出了一个利用符号计算方法系统化、算法化和自动化分析生物系统全时滞稳定性问题的方法.该方法使用的计算均是精确的,这为生物学家以及工程师研究某些生物系统的稳定性提供了理论基础.最后,通过对实际生物模型,比如时滞Lotka-Volterra模型和SIR传染病模型全时滞稳定性问题分析得到的有效结果,证明了符号计算方法分析生物系统全时滞稳定性的可行性及其相较于传统数学方法的优越性.

民用飞机技术出版物的源数据影响度综合评价

陈杰, 刘虎, 彭和平, 宋玉起

2015, 41(12): 2370-2376. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2014.0816

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目前民用飞机的技术出版物维护活动主要依靠人工进行源数据的影响度分析.该过程由于对人员的业务能力依赖性较强,因此不能保证源数据的维护流程执行具有合理的优先级,容易影响民用飞机的正常使用.基于层次分析法(AHP)的源数据影响度模型在分析技术出版物主要业务流程的基础上,采用综合评价方法,建立影响度评价指标体系并确定权重系数,计算得到源数据的影响度值并进行等级定义,以此作为源数据维护优先级的判断依据.该模型使得源数据的影响度量化和标准化,源数据的影响度分析可以与人员脱离,减少了业务活动中的人工出错.实例分析说明所提出的方法能够合理判断出源数据的更改优先级,并可以和技术出版物编制管理系统结合使用,具有重要的工程应用价值.

基于关联规则的MBD数据集定义研究与实现

王宏, 于勇, 印璞, 赵罡, 王伟

2015, 41(12): 2377-2383. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2014.0819

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针对产品全三维数字化研制需求,提出了一种基于关联规则的基于模型定义(MBD)数据集定义方法.首先,对产品研制过程中所有设计、制造和检验的标准进行细化分解,并对所有这些标准的工作方法、指令、要求即工程注释项进行统一编码,并由计算机管理和发布;其次,对MBD数据集创建过程的历史记录进行关联规则挖掘,发现工程注释项间潜在的关联关系;最终,根据工程注释项间关联关系,实现MBD创建过程中相关工程注释项的推荐.该方法以数据挖掘中关联规则理论为基础,从MBD数据集构建历史数据中获取有用的知识和经验,通过相关工程注释项推荐,进而提高MBD数据集创建效率.

多机械臂的分布式自适应迭代学习控制

孙继鹏, 孟德元, 杜明骏, 左宗玉

2015, 41(12): 2384-2390. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2014.0831

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摘要:
针对拓扑结构为无向连通的多机械臂系统,提出了一种自适应与迭代学习相结合的分布式控制协议来实现整个系统对给定期望参考轨迹的一致性跟踪.通过引入一个适当的自适应迭代学习参数,所提自适应迭代学习控制协议能够克服机械臂系统中的干扰和模型不确定性,并且每个机械臂的自适应迭代学习控制(AILC)律仅需要利用其与邻居机械臂的相对交互信息.进一步,在只有一部分机械臂具有期望参考轨迹信息的前提下,该控制协议可以实现整个系统对期望参考轨迹的跟踪,同时能够保证轨迹跟踪误差与控制输入的有界性.此外,利用李亚普诺夫分析方法证实了所得结论的正确性,并且通过一个实例验证了所提自适应迭代学习控制协议的有效性.

基于PD的半导体激光器温度控制系统设计方法

陈熙, 全伟

2015, 41(12): 2391-2396. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0001

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摘要:
半导体激光器常用于抽运与检测激光光源用于原子物理实验与量子科学仪器的研究,而半导体激光器的各特性参数,如阈值电流、峰值波长、输出功率、使用寿命等,均与温度相关,因此对其进行温度控制很重要.根据激光器输出功率与温度之间的关系,提出一种基于光电二极管(PD)的激光器温度控制系统,通过激光管内部集成的PD所获得的激光器光功率,进而得出激光器发光芯片温度,与热敏电阻相结合,以半导体制冷芯片为执行器,构成双闭环控制系统,可实现高精度长期稳定激光器温度控制,稳定度优于±5 mK,能够满足原子物理实验与研究对半导体激光器的要求.