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电子测量与仪器学报
电子测量与仪器学报

崔建平

月刊

1000-7105

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010-64044400

100009

北京市东城区北河沿大街79号

电子测量与仪器学报/Journal Journal of Electronic Measurement and InstrumentCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊旨在开展学术交流活动，沟通同行业科技人员之间的信息，以促进国内、外电子测量仪器的发展和科学技术的进步。
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    永磁同步电磁原理的冲击式按压发电机研究

    赵兴强殷旭鹏张译文许珂钒...
    1-7页
    查看更多>>摘要：按键开关用的发电机可将按键动作转为电能,为无线按键开关提供电能,在绿色智能家居中有重要的应用价值.本文提出了一种利用电磁原理的冲击式发电机,设计了一种双稳态转换的结构,在两个稳态转换的过程中,线圈中磁力线反向突变,产生电动势脉冲.采用有限元软件对双稳态结构的磁场分布情况进行了分析,对线圈和铁芯尺寸进行了优化设计,结果表明两个稳定状态的线圈中磁力线方向相反,感应电动势基本上随尺寸线性增加.加工组装了发电机样机,通过实验研究发现,按压一次,发电机输出电压可以达到30 V,产生电能达到1 469 μJ.利用电磁转换原理将按压动作转化为电能,其紧凑的设计、小巧的体积和高输出功率使其具有显著的优势,有望为无线传感网络节点和无线开关提供充足的能源,实现绿色自给运行.

    冲击电磁式发电机自发电技术双稳态仿真开关

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    辐射零点可控的平面滤波贴片天线

    王丽黎徐亚妮高智勇张衡...
    8-14页
    查看更多>>摘要：为满足射频前端器件集成化和多功能化的需求,设计了一款适用于WLAN 5 GHz波段的辐射零点可控的平面滤波贴片天线.该天线以同轴探针馈电的微带贴片天线为原型,上表面是由融合共生带和矩形槽的金属辐射贴片,下表面试接地面.其中共生条带位于辐射贴片的宽边两侧,矩形槽蚀刻在辐射贴片上,位于同轴馈电点两侧.两种结构分别在通带的低频和高频处各引入一个辐射零点,天线实现了的滤波响应和良好的辐射特性,同时两个辐射零点的位置自由可控,提高了设计的灵活度.仿真与测试结果表明:滤波天线的中心频率为5.25 GHz,相对带宽为14％(4.89～5.62 GHz),两个辐射零点分别位于4.55和6.05 GHz处;工作通带内增益平缓,平均增益约为7dBi,通带外抑制水平大于19 dBi,测试与仿真结果较为一致.该滤波天线的设计未引入额外的滤波器网络,节省了天线的整体尺寸,且剖面低、重量轻、结构紧凑,具有良好的滤波和辐射性能.

    滤波天线微带贴片天线辐射零点共生条带矩形槽

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    机翼一体化天线变形重构标定方法研究

    吴琨赵振义范恒祯
    15-24页
    查看更多>>摘要：针对传统的误差标定方法存在网络训练速度迟缓、生成规则数量多且泛化能力不足的问题,本文提出了一种基于主成分分析和自构架模糊网络(PCA-SCFN)的标定方法,实现了机翼一体化天线的实时高精度变形重构.首先,基于逆有限元方法(iFEM)建立了位移-节点自由度误差模型,并通过单调快速迭代收缩阈值算法(MFISTA)对逆问题进行求解;其次,引入了 PCA降维方法降低应变维度,从而简化训练网络复杂度;再次,对小样本训练集进行非均匀有理B样条(NURBS)拟合实现数据扩充,提高网络泛化能力并降低噪声对训练集的影响;最后,基于三角形隶属函数(MF)和Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型进行自构架模糊网络(SCFN)训练获得模糊规则.机翼加载实验结果表明,基于PCA-SCFN的标定方法具有更快的训练速度和更少的规则数量,同时能够获得更高的重构精度.当机翼负载80 N时,结构最大变形为-134.36 mm,最大重构误差仅为0.46 mm,SCFN训练时间仅为9.715 s,规则数量最多仅有121条.因此,基于PCA-SCFN的标定方法是一种能够应用于机翼变形监测的有效方法.

    机翼一体化天线标定主成分分析自构架模糊网络

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    D-PSO算法的单变量测试参数集成电路筛选方法

    詹文法余储贤胡心怡郑江云...
    25-33页
    查看更多>>摘要：针对集成电路尺寸缩小和复杂度提升导致的筛选成本提高问题,提出了一种针对单变量测试参数的集成电路筛选方法.具体先使用归并排序算法将参数值与集成电路编号拼接成数组,确保后续筛选的准确性,并按照参数值对数据进行排序.然后,利用K-means算法对测试数据的异常值进行预处理,对测试数据进行初步优化.最后,通过结合导数与粒子群优化算法创新性地提出了 D-PSO算法,D-PSO算法增强了拐点位置定位的敏感性和准确性,能够精确地定位拐点,达到直接筛选出参数数据相近集成电路的目的.通过仿真实验的结果证明了该算法的收敛速度远高于其他算法,并能够准确、快速的筛选集成电路,在保持测试精度的同时,实现了测试集的优化和相似性筛选,有效降低了集成电路筛选成本.

    芯片筛选K-means算法D-PSO算法拐点检测

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    双L支架回扣式压电俘能器:设计与实验

    赵庆玲宋汝君罗莲健王郭泰...
    34-41页
    查看更多>>摘要：为了获得一种便携式、简单的振动俘能器,克服传统俘能器输出低、频率高等问题,提出了一种双L支架回扣式压电俘能器,结合了张拉结构的非线性特性与压电技术,有效提高了俘能系统的动态响应和输出性能.对俘能器进行实验探究,分析了外接电阻值、磁距、激振加速度和角度等因素对俘能器输出性能的影响.实验结果表明,俘能器存在最优外接电阻值使输出功率达到峰值,最优外接电阻值为200 kΩ.磁力的引入能显著提高俘能器的输出性能.在磁铁距离为18 mm时,俘能器俘获的能量最多,其最佳输出性能在12.1 Hz时达到1.12 mW.此外,激振加速度对俘能系统的输出特性有着显著影响,激振加速度越大,俘能器的输出电压与输出功率也随之增大.在激振加速度为0.4 g,频率为12 Hz的条件下,俘能系统达到了 1.39 mW的最大输出功率.双L支架回扣式俘能器在0°～45°角度范围内具有良好的输出电压与输出功率,具有在不确定激振方向条件下工作的优势.实际应用实验进一步证明,该俘能器能够持续输出较大且稳定的电压,为解决传统俘能器输出低等问题提供了有效的解决方案.

    振动能双L支架磁力压电俘能

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    基于直流电位降法的缺陷区域多探针检测

    薛河宁硕张雨彪张顺...
    42-49页
    查看更多>>摘要：油气管道在服役过程中由于制造过程、环境复杂等因素容易产生缺陷,造成管道破裂等事故,因此对管道的无损检测具有重要意义.通过直流电位降法研究裂纹缺陷对电位场的影响规律,建立了多探针缺陷检测方法.首先采用有限元法对含有缺陷的平板试样进行电位分析,缺陷区域的电位差明显高于无缺陷区域,通过多探针的检测范围对试样区域进行划分后,提出了多探针缺陷区域检测方法.检测到区域存在缺陷后,对缺陷影响因子k进行计算,无缺陷区域k值基本在0.8～1.2之间,而缺陷周围的k值都超过了 2,根据k值的分布可以得到缺陷的大致位置和尺寸.并搭建了多探针检测试验平台进行试验,结果表明,缺陷附近的电势差显著高于其他区域,与有限元结果相符.缺陷区域电势差明显高于其他区域,无缺陷区域k值在0.75～1.2之间,缺陷区域k值基本大于1.5.通过k值分布对缺陷位置和尺寸进行分析,与实际尺寸相差在3～5 mm左右.

    直流电位降法缺陷检测多探针有限元

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    基于ABMSSA的PP算法分布式自动驾驶轨迹跟踪控制策略

    周正阳潘树国蔚保国高旺...
    50-57页
    查看更多>>摘要：针对在轨迹跟踪控制中横向纯追踪控制算法前视距离的选取受车辆速度影响较大的问题,本文设计了一种改进樽海鞘优化算法对纯追踪控制中的前视距离进行实时调整优化.首先在纯追踪控制模型的基础之上,采用横向误差作为主要决策参数,设计了改进樽海鞘优化算法的目标函数,同时还在算法中引入布朗运动和自适应权重以防止陷入局部最优解和提高算法的收敛速度.其次本文还设计了纵向双环PID控制算法用于实现智能体车辆对于参考速度的跟踪.最后在智能体车辆实际平台上对所提出的基于分布式纵向双环PID控制算法、横向前视距离优化的纯追踪控制算法进行实验验证,并且设置多组对比实验.结果表明采用基于前视距离优化的纯追踪轨迹跟踪控制控制算法具有最优控制性能,其中最大横向误差为0.068 m,平均横向误差为0.014 m,相较于模糊优化其控制精度提升了 24.73％.

    轨迹跟踪纯追踪控制双环PID速度控制改进樽海鞘优化算法

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    基于UWB方位的机器人间相对定位

    宁恒刘冉郭林蓝发籍...
    58-66页
    查看更多>>摘要：相对定位是实现多机器人编队、探索救援等协作任务的前提.针对卫星信号受阻、未知无基础设施环境中机器人间的相对定位问题,提出一种基于超宽带(ultra-wideband,UWB)方位的相对定位方法.利用滑动窗口截取一段时间内机器人间观测方位和运动轨迹,构建方位代价函数,通过最小化代价函数估计机器人间的相对位姿.然而,函数的非凸性导致传统优化算法陷入局部最优解,因此,采用麻雀搜索算法(SSA)对代价函数进行求解,实现机器人间的相对定位.为减少UWB方位测量误差对定位结果的影响,通过后端图优化算法融合SSA估计位姿和里程计信息,实现更加精准的相对定位.实验结果表明,该方法在12 m×6 m的室内环境中,能够达到0.32 m的平均位置误差以及2.1°的平均旋转误差.

    相对定位方位滑动窗口麻雀搜索图优化

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    不平衡电网下MMC-UPFC的反演-滑模控制策略

    程启明张梁程尹曼张磊...
    67-74页
    查看更多>>摘要：针对模块化多电平变流器(MMC)-统一潮流控制器(UPFC)采用的控制方法存在的问题,本文提出了一种基于MMC-UPFC的反演控制(BSC)与滑模控制(SMC)组合而成的反演-滑模控制(BSC-SMC)非线性控制策略,这种控制策略既保留了SMC的抗干扰能力强等性能,也兼具BSC响应速度快等优点.首先,根据MMC-UPFC的拓扑结构,建立并联侧MMC变换器、串联侧MMC变换器的数学模型;其次,在不平衡条件下进行了正、负序分解,并设计了 MMC-UPFC在不平衡条件下BSC-SMC控制器,并证明了控制系统的稳定性;最后,在MATLAB/Simulink软件平台搭建MMC-UPFC仿真模型进行仿真验证,通过把本文所提BSC-SMC控制策略与PID控制策略在接收端电源电压单相跌落、串联侧注入电压两种不同工况下进行了仿真比较,验证了 BSC-SMC控制策略除具有SMC控制策略的抗扰性强特点外,还同时具有BSC控制策略的响应速度快和超调量小特点,且本文控制系统的稳定性更强、鲁棒性更好,从而验证了本文所提BSC-SMC控制策略的有效性和优越性.

    统一潮流控制器模块化多电平换流器不平衡电网反演-滑模控制PID控制

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    基于双向目标偏置APF-informed-RRT*算法的机械臂路径规划

    刘小松康磊单泽彪朱焕海...
    75-83页
    查看更多>>摘要：针对当前机械臂路径规划算法存在搜索随机性大、目标偏置性差和路径曲折等问题,提出了一种基于双向目标偏置的APF-informed-RRT*算法.首先在双向informed-RRT*基础上引入概率自适应的目标偏置策略,降低搜索的随机性,提高采样效率;其次针对路径扩展在双向搜索树中融入人工势场法,减少算法的迭代次数;同时在路径生长阶段,采用动态步长生长策略,即根据搜索树的扩展趋势动态调整步长,避免出现局部最优,并且加快路径搜索时间;最后针对冗余节点采用三角不等式原理进行去除,进而通过B样条曲线对路径进行平滑处理,得到最优规划路径.通过与双向RRT*、双向informed-RRT*和双向P-RRT*等算法在三维环境下进行了仿真对比实验验证,相较于双向RRT*在时间上节约了 41％,在采样点数量上减少了 63％;相较于双向informed-RRT*在时间上节约了 58％,在采样数量上减少了 68％;相较于双向P-RRT*在时间上节约了 30％,在采样数量上减少了 60％.

    路径规划机械臂双向目标偏置人工势场动态步长

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