为分析内表面缺陷检测的发展历程、 趋势和研究动态, 通过对WoS和CNKI数据库中该领域相关文献的检索, 共搜集相关文献英文4 708篇, 中文818篇, 利用可视化分析软件CiteSpace对文献数据开展共现分析、 聚类分析等知识图谱研究, 分析内表面缺陷检测领域在国家、 机构及研究人员层面的分布现状及合作情况, 梳理研究热点和前沿趋势。 研究发现内表面缺陷检测研究具有明显的多学科交叉属性, 主要涉及分析化学、 材料科学、 光谱学、 仪器仪表、 机械工程和计算机等学科。 近几年WoS数据库相关主题收录文献年增长率超过10%, CNKI年增长率超过20%, 中美两国为本领域研究最为活跃的国家, 两国发文量约占总发文量的40%, 中国学者在无损检测、 图像处理等领域的研究明显落后于国外学者, 但在机器视觉和深度学习领域实现赶超。 按照研究路线可将相关研究分为基于声光电热磁的检测和基于视觉成像的检测两类, 其中前者包括采用不同技术手段获取光谱、 超声和电磁图像并借助图像处理技术实现缺陷检测, 而后者主要基于视觉图像进行缺陷识别和分类, 目前已成为该领域主要的研究热点。 内表面缺陷检测发展历程分为缺陷识别、 缺陷分类、 缺陷分析三个阶段, 2000年以前主要借助声光电热磁信号或图像实现缺陷的识别和判定, 2000年以来, 支持向量机技术大幅提高了缺陷分类的效率和准确度, 近十年来随着对缺陷分析及测量需求的不断出现, 基于机器视觉的缺陷定位与测量逐渐成为发展趋势, 缺陷检测对象也逐渐向深孔和小尺寸孔内表面发展。

内外框架间的耦合力矩、非线性摩擦和未建模动态是影响双框架控制力矩陀螺框架系统高精度角速率伺服控制的主要因素。为提高框架系统的干扰抑制能力, 保证框架系统输出角速率精度, 本文提出了一种基于非线性级联扩张状态观测器和滑模控制的复合扰动抑制方法。框架系统中的所有干扰都被认为是集总干扰并由设计的NCESO估计, 通过滑模控制可从系统输出通道中消除集总干扰的影响。最后, 将本文提出的控制方法与线性级联扩张状态观测器和状态反馈结合的复合控制方法进行了对比仿真实验。仿真和实验结果表明, 本文提出的方法具有更好的干扰抑制和动态响应性能, 内框架角速度波动从0.5 (°)/s减小到0.2 (°)/s, 外框架角速度波动从0.45 (°)/s减小到0.15 (°)/s; 跟踪正弦参考信号时, 速度跟踪误差从1.8 (°)/s减小到1.2 (°)/s, 相位滞后从8°减小到1.3°。

内外框架之间的耦合力矩和谐波减速器的非线性传输力矩是影响双框架磁悬浮控制力矩陀螺(DGMSCMG)框架系统精确角速度控制的主要因素, 为了解决以上干扰问题, 实现框架系统高精度角速率伺服控制提出了一种基于扰动观测器和自适应反步的框架系统复合解耦控制方法。通过扰动观测器来估计框架系统中的扰动, 并结合自适应反步法获得控制律, 其间将扰动估计误差当作未知参数设计了其自适应律, 对扰动的两次处理使得框架系统干扰估计更加精确, 同时可以保证估计参数的收敛性和整个框架系统的稳定性。仿真和实验结果表明, 采用此复合控制方法, DGMSCMG框架系统扰动估计误差不超过框架系统实际扰动的3%, 实际框架角速率跟踪参考指令角速率的精度达到99.2%。此复合解耦控制方法可以满足DGMSCMG框架系统抗干扰能力强、高精度角速率伺服控制的要求。

为了解决长行程定子不连续永磁直线同步电机存在的因无法全程安装位置传感器和不同动子和定子之间的电磁参数不固定所造成的控制性能下降的难题, 提出一种在每一段定子内先进行参数标定, 再进行速度控制的控制系统设计。首先, 在动子进入过程中, 对电机进行电磁参数标定, 根据标定参数对控制器参数进行调整, 以达到更好的控制效果。然后, 使用无位置传感器控制系统使动子快速达到设定速度值并稳定运行。实验结果表明: 动子进入过程参数标定精度分别为0.002 Wb和0.000 4 H; 无位置传感器控制中位置估计精度为0.63 mm, 速度收敛时间为0.45 s, 稳态误差为0.02 m/s。基本满足永磁直线同步电机用于长行程运输的控制快速性、稳定性等要求。

采用全矢量有限元方法进行光纤设计优化, 得到横截面上失去两层空气洞的双芯光子晶体光纤, 可用于液压传感.优化的双芯光子晶体光纤的模场半径和数值孔径与单模光纤基本一致, 在优化的双芯光子晶体光纤和单模光纤之间有一个相对较低的熔接损耗.计算结果表明由模场半径和数值孔径导致的不匹配造成的总共损耗可低至0.026 dB, 低于传统光子晶体光纤和单模光纤0.1 dB的直接熔接损耗.对基于20 cm双芯光子晶体光纤的液压传感器的性能进行研究, 结果表明在0~500 MPa量程内的灵敏度为-1.6 pm/MPa.

提出了一种基于多步插值的频偏估计算法, 用于相干光通信中数字相干接收机的频偏估计补偿。该算法首先采用少量的数据点作FFT(快速傅里叶变换), 粗估计出频偏值, 然后采用DFT(离散傅里叶变换)进行多步插值计算, 降低了计算复杂度。在一个28 GBaud的QPSK(正交相移键控)仿真系统中进行了仿真验证, 结果表明, 与最新报道的LS(最小二乘)算法相比, 该文所提算法可以大大降低现有算法的复杂度。

对一种移除调制相位信息的算法进行了进一步研究, 使其适用于更高阶调制格式的相干系统。该算法对接收到的复数信号的实部和虚部分别采用绝对值操作, 移除调制的相位信息。通过对28 GBaud的64QAM(64阶正交幅度调制)相干系统进行仿真, 来研究该算法在64QAM系统中的性能。仿真结果表明, 该算法无需乘法器, 而且在频偏估计中的性能与传统的M次幂运算的性能接近。因此, 该算法相比M次幂运算在性能不变的情况下, 降低了算法的复杂度。

A switchable and tunable ytterbium-doped fiber ring laser (YDFL) is reported and demonstrated. Employing a Sagnac loop mirror fabricated by an 85-cm-long polarization-maintaining fiber (PMF), the proposed YDFL can operate with stable dual-wavelength lasing or tunable single-wavelength lasing around 1 064 nm. Both stable dual-wavelength lasing and tunable single-wavelength lasing are achieved by adjusting a polarization controller in the Sagnac loop mirror. The experimental results show that the output of the proposed fiber laser with two different operation modes is rather stable at room temperature.

针对主被动磁悬浮控制力矩陀螺转子高速旋转时产生的不平衡振动, 提出了基于滑模观测器和陷波器的主被动磁悬浮转子不平衡振动自适应控制方法。该方法采用滑模观测器使同频振动的控制不受磁轴承的刚度参数摄动和磁力耦合的影响, 将滑模观测器与陷波器结合, 无需区分电流刚度力和位移刚度力, 无需设计算法补偿功率放大器的影响, 可自适应消除不平衡振动。对该方法进行了仿真和实验验证。仿真结果显示该方法可使同频轴承力大幅减小;实验结果显示, 虽然主被动磁悬浮转子的被动轴承不可控, 同频振动仍由0.053g减小为0.012g, 减小了77%。得到的结果表明, 该方法不仅适用于主被动磁悬浮转子, 也适用于全主动磁悬浮转子。

提出一种基于集合卡尔曼滤波的一维数据同化系统, 对不同深度土壤层的水分含量进行同化, 该系统的模型算子为分布式水文模型, 观测算子是积分方程模型和条件温度指数模型.于2008年6月1日至7月2日在黑河流域进行了同化实验, 结果表明, 集合卡尔曼滤波能较好地处理强非线性问题, 与单独DHSVM模型模拟土壤水分含量相比, 同化的表层和根层土壤水分含量精度有明显提高, 其中盈科站表层的均方根误差和平均误差分别减小了0.0217和0.0329, 根层的均方根误差和平均误差分别减小了0.0193和0.025；临泽站的精度也有明显提高, 表明多源遥感数据的同化在地表土壤水分含量的估计中具有较大的潜力.