小卫星通信系统关键技术
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小卫星通信系统关键技术
作者：亢超
来源：《电子技术与软件工程》2016年第13期
摘要小卫星通信系统具有研发费用少，重量轻，性能稳定，信号覆盖范围广以及不受地域条件限制等优点，能够对当前大型同步轨道的卫星通信进行补充作用，在全球范围内得到广泛应用的同时也受到了众多研究机构的重视，因此对小卫星通信系统的技术进行研究同时具有实践意义和理论意义。
【关键词】小卫星通信系统作用研究意义
卫星通信技术在军事、政治、工业、生活等方面均具发挥着重要作用，而相比之下，小卫星则更具有大型同步卫星所无法实现的众多优势而受到国内外研究学者的重视，同时，卫星向小型化趋势发展也是全球卫星产业的主要发展方向。我国从本世纪初期开始着手小卫星的相关研制和发射工作。
1 小卫星的技术优势
1.1 荷载较少
小卫星在每次的的任务中一般仅需要装载一种特殊设备，进而很好地避免了大型卫星中出现的荷载间复杂配比问题。
1.2 研制时间短、费用低
小卫星的研制一般只需经过一到两年，同时相关的研究经费也相比大型卫星明显降低，因此更具有经济性，更体现其实践意义。
1.3 重量轻
小卫星的重量一般较小，就当前国际情况来看，最微型的小卫星的质量仅有几百克，体积也很小，因此功能密度大，模块可多次利用。
1.4 信号覆盖范围广
由于小卫星具有较强的组网能力，因此能够形成精度较高，功能强大而且信号覆盖范围广的星座系统，进而具有易于补网和星座功能稳定的优势。
1.5 减缓频率压力
分布式小卫星系统的技术发展与应用前景_林来兴
Vol.19 No.1 60 航 天 器 工 程SPACECRA FT EN GIN EERIN G 第19卷 第1期 2010年1月 分布式小卫星系统的技术发展与应用前景 林来兴 (北京控制工程研究所,北京 100190) 摘 要 分布式小卫星系统是现代小卫星的一个崭新的应用领域,它能充分发挥小卫星的优势,同时也能克服小卫星的缺点。分布式小卫星系统包括星群、星座、编队飞行等。小卫星编队飞行将在空间遥感、深空探测、通信导航等方面带来一场重大的技术革命。文章论述了小卫星特点和分布式系统概念,介绍了分布式小卫星系统技术发展水平和关键技术,以及未来的应用前景。 关键词 小卫星 分布式系统 编队飞行 星座中图分类号:V529 文献标志码:A 文章编号:167328748(2010)0120060207 T echnological Development and Application Prospects of Distributed Small Satellite System Lin Laixing (Beijing Instit ute of Cont rol Engineering ,Beijing 100190,China ) Abstract :Dist ributed Small Satellite System (DSSS )is a brand 2new application field of modern small satellites ,which can give f ull play to t he advantages of small satellites and at t he same time overcome t heir shortcomings 1DSSS include cluster ,constellation ,formation flying ,etc 1Small satellite formation flying will soon lead to a major technological revolution in space remote sens 2ing ,deep space exploration and communication and navigation 1This article first discusses t he characteristics of small satellites and t he concept of dist ributed systems ,followed by int roduction to technological develop ment and key technologies ,as well as prospect s for f ut ure applications of DSSS. K ey w ords :small satellite ;dist ributed systems ;formation flying ;constellation 收稿日期:2009209202;修回日期:2010201207基金项目:国家重大科技专项工程 作者简介:林来兴(19922),男,研究员,高校兼职教授,主要从事航天器控制、小卫星及编队飞行研究。 1 引言 现代小卫星问世至今已有20多年的历史。实践证明小卫星具有一系列优点,同时也存在一些局限性。为了使小卫星的优点得到充分发挥,又能克服缺点,在应用方面采用分布式配置应是最佳的解决办法。20世纪90年代,分布式小卫星系统主要应用在星座与星群的领域。本世纪初,开发出了小 卫星编队飞行方式,使分布式小卫星系统得到进一 步的发展。 分布式航天器系统(也称分布式空间系统)是当前空间技术应用领域的一个重要研究课题。本文中所涉及的是分布式航天器系统中的航天器专指小卫星(或者轻小型航天器)。分布式即表明需要采用数量较多的航天器。现代小卫星具有重量轻、成本低、研制周期短等技术特点,这正是采用分布式系统的物质基础和必需条件。分布式小卫星系统具有极大
自动控制工程基础复习题与答案
σ将20．二阶系统当0<ζ<1时，如果增加ζ，则输出响应的最大超调量%（ B ） A.增加 B.减小 C.不变 D.不定 24. 比例环节的频率特性相位移θ(ω)= ( C ) A.90° B.-90° C.0° D.-180° 25. 奈奎斯特稳定性判据是利用系统的( C )来判据闭环系统稳定性的一个判别准则。 A.开环幅值频率特性 B.开环相角频率特性 C.开环幅相频率特性 D.闭环幅相频率特性 26. 系统的传递函数( C ) A.与输入信号有关 B.与输出信号有关 C.完全由系统的结构和参数决定 D.既由系统的结构和参数决定，也与输入信号有关 27. 一阶系统的阶跃响应，( D ) A.当时间常数T较大时有振荡 B.当时间常数T较小时有振荡 C.有振荡 D.无振荡 28. 二阶振荡环节的对数频率特性相位移θ(ω)在( D )之间。 A.0°和90° B.0°和－90° C.0°和180° D.0°和－180° 29. 某二阶系统阻尼比为0.2，则系统阶跃响应为( C ) A. 发散振荡 B. 单调衰减
C. 衰减振荡 D. 等幅振荡 二、填空题： 1. 线性控制系统最重要的特性是可以应用___叠加__原理，而非线性控制系统则不能。 2．反馈控制系统是根据输入量和__反馈量__的偏差进行调节的控制系统。 3．在单位斜坡输入信号作用下，0型系统的稳态误差e ss =__∞___。 4．当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都是__负数__时，系统是稳定的。 5.方框图中环节的基本连接方式有串联连接、并联连接和__反馈 _连接。 6．线性定常系统的传递函数，是在_ 初始条件为零___时，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。 7．函数te -at 的拉氏变换为2 )(1a s +。 8．线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称为__相频特性__。 9．积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为__－20__dB ／dec 。 10．二阶系统的阻尼比ξ为 _ 0_ 时，响应曲线为等幅振荡。 11．在单位斜坡输入信号作用下，Ⅱ型系统的稳态误差e ss =__0_。 18. 设系统的频率特性Ｇ(j ω)=R(ω)+jI(ω),则幅频特性|G(j ω)|=)()(2 2w I w R +。 19. 分析稳态误差时，将系统分为0型系统、I 型系统、II 型系统…，这是按开环传递函数的__积分__环节数来分类的。 20. 线性系统稳定的充分必要条件是它的特征方程式的所有根均在复平面的___左___部分。 21．ω从0变化到+∞时，惯性环节的频率特性极坐标图在____第四____象限，形状为___半 ___圆。 22. 用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是_正弦函数_。 23．二阶衰减振荡系统的阻尼比ξ的范围为10<<ξ。
微小卫星的发展
微星之光 微小卫星的发展 石卫平 潘坚 (中国航天信息中心) 1 定义 □□国际上对小卫星的叫法有很多,如小卫星(Sm allSat),廉价的卫星(Cheap sat),微卫星(M icroSat),超小卫星(M in iSat),纳卫星(N anoSat),皮卫星(P icoSat),等等。美国国防高级研究计划局(DA R PA)则把这些卫星统称之为轻卫星(L igh tSats),美国海军航天司令部称之为SP I N Sat’s(Sin2 gle Pu rpo se Inexpen sive Satellite Sys2 tem s——用途单一的廉价卫星系统),美国空军称之为TA CSat’s(T actical Satel2 lites——战术卫星)。 实际上小卫星在航天事业的早期就有了,卫星发展最初就是从简单小卫星起步的。即使在20世纪70年代和80年代大型航天器占主导地位的时代,亦可发现小卫星的身影。从20世纪80年代中期开始,世界航天界兴起了发展小卫星的热潮。随着对小卫星认识的不断加深,人们意识到仅仅以重量作为划分小卫星的依据是不够的,必须引入“功能密度”的概念。功能密度是指卫星每千克重量所能提供的功能。例如,每千克太阳电池提供100W功率,就比每千克太阳电池提供20W功率提高了4倍功能密度。按照功能密度划分,小卫星可分为简单小卫星和现代小卫星两种。我们现在通常说的小卫星是指现代小卫星。 对于小卫星的分类有许多版本,比较典型的有以下两种。美国航空航天公司(A ero sp ace)在1993年对小卫星、微卫星和纳卫星做了以下定义:小卫星是一种可用常规运载器发射的航天器,质量为10～500kg;微卫星定义为所有的系统和子系统都全面体现了微型制造技术,并可实现一种实用功能,质量为011～10kg;纳卫星是一种尺寸减小到最低限度的微卫星,其功能有赖于一种分布式星座结构来实现,质量小于011kg。不过目前更流行的卫星分类方法是英国萨瑞大学提出来的(如表1),本文将采用这种分类方法。 表1 卫星的分类名 称质量(含燃料) kg 大卫星(L argeSat)>1000 中卫星(M ediSat)500～1000 超小卫星(M iniSat)100～500 微卫星(M icroSat)10～100 纳卫星(N anoSat)1～10皮卫星(P icoSat)011～1飞卫星(Fem toSat)<011 小卫星(Sm allSat)
现代测试技术及应用学习课件【新版】
现代测试技术及应用作业学号2013010106 姓名刘浩峰 专业核技术及应用 提交作业时间2014 12 10
无损检测中的CT重建技术 1无损检测 1.1无损检测概述 无损检测是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平，其重要性已得到公认。中国在1978年11月成立了全国性的无损检测学术组织——中国机械工程学会无损检测分会。此外，冶金、电力、石油化工、船舶、宇航、核能等行业还成立了各自的无损检测学会或协会；部分省、自治区、直辖市和地级市成立了省（市）级、地市级无损检测学会或协会；东北、华东、西南等区域还各自成立了区域性的无损检测学会或协会。 无损检测缩写是NDT（或NDE，non-destructive examination），也叫无损探伤，是在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，采用射线、超声、红外、电磁等原理技术并结合仪器对材料、零件、设备进行缺陷、化学、物理参数检测的技术。利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化，以物理或化学方法为手段，借助现代化的技术和设备器材，对试件内部及表面的结构、性质、状态及缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试。无损检测是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平，无损检测的重要性已得到公认，主要有射线检验（RT）、超声检测（UT）、磁粉检测（MT）、液体渗透检测（PT）、涡流检测（ECT）、声发射（AE）和超声波衍射时差法（TOFD）。 1、射线照相法（RT）是指用X射线或γ射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的无损 检测方法，该方法是最基本的，应用最广泛的一种非破坏性检验方法。工作原理是射线能穿透肉眼无法穿透的物质使胶片感光，当X射线或r射线照射胶片时，与普通光线一样，能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜影，由于不同密度的物质对射线的吸收系数不同，照射到胶片各处的射线强度也就会产生差异，便可根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别缺陷。RT的定性更准确，有可供长期保存的直观图像，总体成本相对较高，而且射线对人体有害，检验速度会较慢。 2、超声波检测（UT）原理是通过超声波与试件相互作用，就反射、透射和散射的波进行研 究，对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。适用于金属、非金属和复合材料等多种试件的无损检测；可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。如对金属材料，可检测厚度为1～2mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件；而且缺陷定位较准确，对面积型缺陷的检出率较高；灵敏度高，可检测试件内部尺寸很小的缺陷；并且检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用较方便。缺点是对具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测有困难；并且缺陷的位置、取向和形状以及材质和晶粒度都对检测结果有一定影响，检测结果也无直接见证记录。 3、磁粉检测（MT）原理是铁磁性材料和工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表 面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小。磁粉探伤适用于检测铁磁性材料表面和近表面尺寸很小、间隙极窄（如可检测出长0.1mm、宽为微米
现代测试技术及应用学习心得
《现代测试技术》课程总结 学校：太原科技大学 班级：力学141802班 姓名：曹华科 学号：201418020202
《现代测试技术》课程总结 经过这学期现代测试技术的学习，让我对测试技术有了一个全新的认识和理解。让我以前对现代测试技术浅薄的认知有了很大的变化，现代测试的飞速发展也让我对之充满信心。 随着自动化技术的高速发展，仪器及检测技术已成为促进当代生产的主流环节，同时也是生产过程自动化和经营管理现代化的基础，没有性能好、精度高、质量可靠的仪器测试到各种有关的信息，要实现高水平的自动化就是一句空话。随着自动化程度要求的不断提高，测试技的作用越来越明显。可以说，自动化的提高很大作用取决于现代测试技术的提高。科学技术的发展历史表明，许多新的发现和突破都是以测试为基础的。同时，其他领域科学技术的发展和进步又为测试提供了新的方法和装备，促进了测试技术的发展。 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息又是蕴涵在某些随时间或空间变化的物理量中，即信号之中的。因此，首先要检测出被测对象所呈现的有关信号，再加以分析处理，最后将结果提交给观察者或其他信息处理装置、控制装置。测试技术已成为人类社会进步和各学科高级工程技术人员必须掌握的重要的基础技术。 测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。当测试的目的、要求不同时，所用的测试装置差别很大。测试系统的基本特性是测试系统与其输入、输出的关系，它一般分为两类：静态特性和动态特性。在选用测试系统时，要综合考虑多种因素，其中最主要的一个因素是测试系统的基本特性是否能使其输入的被测物理量在精度要求范围内真实地反映出来。 基于计算机的测量师现代测试技术的特点。20多年来，仪器开始与计算机连接起来。如今，计算机已成为现代测试和测量系统的基础。随着计算机技术、大规模集成电路技术和通信技术的飞速发展，传感器技术、通信技术和计算机技术者3大技术的结合，使测试技术领域发生了巨大变化。 第一种结合是计算机技术与传感器技术的结合。其结果是产生了智能传感器，为传感器的发展开辟了全新的方向。多年来，智能传感器技术及其研究在国
小卫星及中国的小卫星计划
小卫星及中国的小卫星计划 谢佩玲①，关泽群①，李德仁② （①武汉大学 遥感信息工程学院，武汉 430079；②测绘遥感信息工程国家重点实验室，武 汉 430079） 摘要：近年来，小卫星的发展非常迅猛，本文在收集了大量的小卫星资料的基础上，整理出最近几年各国用于遥感的小卫星的发射及应用情况，分析了小卫星的发展趋势，最后介绍了中国的小卫星计划。 关键词：小卫星；分布式卫星；小卫星星座；编队飞行 1． 小卫星 小卫星因其成本低，开发周期短，技术日益成熟，近十多年来发展越来越快。在对地观测卫星中，小卫星所占比重越来越大，从1990年-2005年，美国NASA的对地观测项目中，小卫星已经占到发射卫星总数的42%。世界各国，包括许多第三世界国家都在发展自己的小卫星产业。 通常把重量小于500kg的卫星称为小卫星，小卫星又分为：小型卫星（100kg-500kg）、微型卫星（10kg-100kg）、纳型卫星（1kg-10kg）和皮型卫星（0.1kg-1kg）。表1列出了各国遥感小卫星的发射及应用情况。 2． 小卫星星座 小卫星的发展已经从单颗卫星向分布式卫星方向发展，目前的分布式卫星主要有星座和编队飞行。 每颗卫星运行时只能覆盖地球表面很小的一部分，单颗卫星对同一地区的重访周期，最短也需要几天时间。多颗小卫星组成星座，协同运行，数据共享，可缩短重访周期，提高卫星的观测频率。 例如：灾害监测星座DMC，由5-8颗微型卫星组成，单颗卫星的重访周期是4天，组成星座后重访周期可缩短到24小时以内，因而能够提供快速反映的服务，以供政府部门和商业上的应用。DMC联盟由分属：阿尔及利亚、中国、尼日利亚、泰国、土尔其、越南及英国七国的组织机构之间合作组成，由位于Surrey Space Centre (UK)的SSTL（Surrey Satellite Technology Ltd.）领导，联盟的目的是通过DMC合伙人之间的合作，每颗卫星由各国独立拥有和运作，通过极大限度的资源和数据共享，使发展中国家获得实惠。DMC图像与路透社报警系统联合应用，可以为国际减灾委员会提供公开服务，作为国际资源协会（National Resource for Consortium）成员，每颗微型卫星都可以提供以下方面的遥感图像服务：农业监测、土地利用、城市规划、水资源管理、地质勘探等。 1本课题得到教育部“博士点基金”（20030486045）资助。 - 1 -
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现代测试技术在液压缸设计中的应用 摘要：随着自动化技术的高速发展及其对测试技术要求的不断提高，从而使测试技术作为一种新产品开发的重要手段，可以有效缩短新产品研发周期，提高产品研发成功率。本文以液压缸缓冲设计为例，介绍测试技术在液压缸中的应用。结果表明，采用测试技术能够直观、量化缓冲性能指标及结果，并能进行改进前后性能的对比，缩短了元件满足主机性能需要的试制周期。最后，通过对工程机械的研发过程的总结，提出现代测试技术的主要任务及其发展方向。 关键词：测试技术，液压缸，智能化，集成化，网络化 1 引言 我国工程机械主机技术仍落后于发达国家，为其配套的关键液压元件是制约其发展的主要因素，尽快缩短与国外技术的差距，已在行业形成共识。 随着自动化技术的高速发展，仪器及检测技术已成为促进当代生产的主流环节，同时也是生产过程自动化和经营管理现代化的基础，没有性能好、精度高、质量可靠的仪器测试到各种有关的信息，要实现高水平的自动化就是一句空话。因此，借鉴测试技术与传感技术在工程技术的成功应用，在液压件开发领域中引入测试技术的理念，将大幅度提高国产液压件的发展速度。 液压缸作为主要的执行元件，在某些主机上对其缓冲性能要求越来越高。利用较好的缓冲结构延长液压缸的寿命越来越受到关注。本文介绍利用测试与传感技术建立计算机辅助测试系统，如何研究液压缸缓冲结构的设计和定型。利用测试结果，调节液压缸缓冲参数和节流孔参数。通过测试不同工况下缓冲腔工作压力及行程等参数，实现仿真设计，确保样机性能验证结果的可信度。 2 测试技术及传感技术 在传统的产品开发模式中，进行产品的改进是被动的，是由主机厂使用过程中发现问题、提出问题并反馈，得到信息后再进行设计改进的。鉴于传统产品开发模式耗费开发周期时间长，被动改进，我们提出了新型产品开发模式如图1。 图1 新型产品开发模式 结合自身的需求，我们开发出一套适用于液压缸缓冲结构研发过程中的计算机辅助测试系统。图2为计算机辅助测试系统的构成示意图，由液压系统传感器和数据采集系统组成，被测液压缸为带缓冲的液压缸，在主机上进行规定动作试验，采用多功能数据采集模块及数据采集软件，完成两腔压力( 缓冲压力或工作压力) 位移-时间的采集和测量。
哈工大现代小卫星专题课课程报告
年季学期研究生课程考核 （读书报告、研究报告） 考核科目:现代小卫星系统技术专题课学生所在院（系）: 学生所在学科: 学生姓名: 学号: 学生类别: 考核结果阅卷人 （共6页）
现代小卫星发展现状及其关键技术 本文从卫星发展历程出发，介绍了现代小卫星的研究背景、分类以及国内外发展现状，阐述了现代小卫星技术的特点，并对现代小卫星技术的发展趋势进行了一定的展望。 1 研究背景 1957年4月10日，苏联发射了人类历史上第一颗小型人造卫星“斯普特尼克号”(Sputnik)，这让人类首次意识到人造卫星可以被放入地球轨道。自此之后，美国和苏联不断提升空间技术，将火箭有效载荷的大小和功率从原先的几十公斤和几十瓦特提高为上千公斤和上千瓦特。同时，通过规模经济，在设计、制造、测试、检验、发射等多个环节适当降低成本，使得大型远程遥感卫星或大型通信卫星比小型卫星在成本效率上更具有优势。以通信卫星为例，一个抛物面反射器只要通过一个小型多波束馈源就可以产生几十甚至几百的点波束用以支持密集的频率复用。此外，空间科技发展过程中开发的大光圈和天线增益系统、接纳宇航员的空间装置以及大型科学仪器如哈勃望远镜等多种技术，都使得卫星大型化成为需要和可能。因此，在首枚小型人造卫星发射成功之后的几十年中，卫星尤其是商业卫星的发展主流是不断制造和发射更大、更强、更具成本效益的卫星。 然而，随着科学技术和设计思路的革新，上世纪80年代中期，国际社会兴起了小卫星热潮。这一时期的小卫星被称为现代小卫星，以区别于之前由于受到运载能力和技术水平限制生产的简单小卫星。与以往的卫星相比，现代小卫星具有若干优势，例如重量轻、体积小、研制周期短(1~2年，甚至几个月)、技术更新快、性能好(功能密度高)、生存能力强(可多颗小卫星组成编队飞行或组成星座)。近20年来，全世界总共发射了各种各样的现代小卫星约700颗，约占同期航天器发射量的20%。小卫星不仅在军事领域发挥重要的作用，还在教育等领域被越来越广泛地应用。小卫星的发射数量不断增多。根据美国SpaceWorks公司(简称SEI)做出的2014年纳卫星/微卫星市场分析报告，仅2013年一年，重量在1~50公斤的纳卫星/微卫星的发射数量就多达92颗。该报告还预测，至2020年全球范围内纳卫星/微卫星的发射数量将达到410~543颗。 根据上述分析，现对现代小卫星技术和发展进行研究，主要围绕现代小卫星的分类、国内外研究现状、现代小卫星的关键技术以及发展趋势等关键问题展开。
现代微小卫星技术及发展趋势_詹亚锋
现代微小卫星技术及发展趋势 詹亚锋,马正新,曹志刚 (清华大学电子工程系微波与数字通信国家重点实验室,北京100084) 摘 要: 微小卫星以其独特的魅力,已经引起了人们越来越多的关注.本文结合当前微小卫星的研究现状,分析 了微小卫星的技术特点,并结合它的特点,提出了微小卫星的设计对策.最后对微小卫星的发展趋势,提出了一点看法. 关键词: 微小卫星;多功能体系;微机电;卫星组网 中图分类号: TN927+.2 文献标识码: A 文章编号: 0372-2112(2000)07-0102-05 Technology of Modern Micro Sa tellite and Its De velopmen t Direction ZHAN Ya -feng ,MA Zheng -xin ,CAO Zhi -gang (Stake Key L ab .on Micr owave &Digital Communic ations ,Elect ronic Engine ering Depar tment ,T singhua Unive rs it y ,Be ijing 100084,C hina ) Abstract : Micro Satellite has attracted people 's interests because of its particular fascination .This paper anal yzes the technical characters of micro satellite according to its present research situation and summaries s ome des ign strategies based on its characters .At the end ,some viewpoints for development direction of micro satellite are presented . Key words : micro -satellite ;multifunctional structures ;MEMS (micro electronic mechanical system );satellite network 1 现代微小卫星简介 自前苏联1957年10月4日发射了第一颗人造地球卫星Sputnik 以来,卫星得到了广泛的应 用,其家族也变得越来越庞大.卫星有多种分类方法,按照星体重量的不同,可以分为如下几种(表1). 纵观这40多年的历史,可以清楚地发现卫星的发展经历了从小卫星到大型卫星又到小卫星的道路.受技术的限制,人类发射的第一颗卫星属于微小卫星的范畴,其重量 表1 卫星的分类大卫星>1000kg 中型卫星500～1000kg 小卫星100～500kg 微小卫星10～100kg 纳卫星1～10kg 皮卫星0.1～1kg 飞卫星 <0.1kg 只有50kg ,功能也极其简单.后来随着技术的不断发展,人们的需求也日益多样化,卫星的功能也变得越来越复杂.于是它 的体积慢慢扩大,重量逐步增加,造价越来越昂贵,承担的风险也越来越大.此时人们又逐步把目光投向了小型卫星.因为小型卫星有如下一些主要特点:重量轻、体积小、成本低、研制周期短、轨道低、发射容易、生存能力强、风险小,还有一点就是它的技术含量相当高.正是由于这些特点,微小卫星已经受到了各方面特别是经费有限而技术力量雄厚的大学的广泛关注,并得到了迅速发展.国外的许多大学已经研制并发射了自己的微小卫星,如英国的Surrey 大学等.国内若干所主要大学也正在加入这一个行列. 2 微小卫星的技术特点 微小卫星虽然有许多与众不同的特点,但却是“麻雀虽小,五脏俱全”.和一般卫星类似,它包括如下几个部分:有效 载荷、控制、电源、结构、推进和测控等[1] .在传统卫星技术的基础上,随着微机械、集成电路技术的发展,这些部分必将获得突破性进展.下面结合这几个部分讨论一下微小卫星的技术特点.2.1 有效载荷 微小卫星上的有效载荷随卫星的功能不同而有一定的差别,但都离不开通信模块. 通信模块一般包括天线和转发器.天线按功能可以分为接收天线、发射天线、遥测遥控天线和用于星际通信的专用天线等.目前转发器几乎都是采用弯管式转发器,它对上行信号是透明的,只是做了简单的低噪声放大、变频和功率放大等处理后就直接由发射天线向地面发送.如果采取星上再生处理技术,就可以大大提高系统的通信质量.所谓星上再生处理技术,就是转发器对收到的上行信号进行信道分离、解调再生、信道译码等处理,从而恢复出地面的基带信号,并根据目的地址进行星上交换,然后进行信道编码、调制、信道合成等处理,把信号调整到对应下行目的地波束的相应信道上.这样处理之后可以获得如下几点好处:通过对数字信号的解调再生、信道的编译码,避免上下行噪声积累;采用多个点波束,每一个 收稿日期:1999-07-14;修订日期:2000-02-12 基金项目:国家自然科学基金(No .69772022)资助项目 第7期2000年7月电 子 学 报ACTA ELECTRONICA SINICA Vol .28 No .7 J uly 2000
自动控制工程基础复习题与答案
20．二阶系统当0<ζ<1时，如果增加ζ，则输出响应的最大超调量%σ将 （ B ） A.增加 B.减小 C.不变 D.不定 24. 比例环节的频率特性相位移θ(ω)= ( C ) A.90° B.-90° C.0° D.-180° 25. 奈奎斯特稳定性判据是利用系统的( C )来判据闭环系统稳定性的一个判别准则。 A.开环幅值频率特性 B.开环相角频率特性 C.开环幅相频率特性 D.闭环幅相频率特性 26. 系统的传递函数 ( C ) A.与输入信号有关 B.与输出信号有关 C.完全由系统的结构和参数决定 D.既由系统的结构和参数决定，也与输入信号有关 27. 一阶系统的阶跃响应， ( D ) A.当时间常数T 较大时有振荡 B.当时间常数T 较小时有振荡 C.有振荡 D.无振荡 28. 二阶振荡环节的对数频率特性相位移θ(ω)在( D )之间。 A.0°和90° B.0°和－90° C.0°和180° D.0°和－180° 29. 某二阶系统阻尼比为0.2，则系统阶跃响应为 ( C ) A. 发散振荡 B. 单调衰减 C. 衰减振荡 D. 等幅振荡 二、填空题： 1. 线性控制系统最重要的特性是可以应用___叠加__原理，而非线性控制系统则不能。 2．反馈控制系统是根据输入量和__反馈量__的偏差进行调节的控制系统。 3．在单位斜坡输入信号作用下，0型系统的稳态误差e ss =__∞___。 4．当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都是__负数__时，系统是稳定的。 5.方框图中环节的基本连接方式有串联连接、并联连接和__反馈 _连接。 6．线性定常系统的传递函数，是在_ 初始条件为零___时，系统输出信号的拉氏变换与输入 信号的拉氏变换的比。 7．函数te -at 的拉氏变换为2 )(1a s +。 8．线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称 为__相频特性__。
现代测试技术及应用
现代测试技术及应用作业 学号2013010106 姓名刘浩峰 专业核技术及应用 提交作业时间2014 12 10 无损检测中的CT重建技术 1无损检测 1、1无损检测概述 无损检测就是工业发展必不可少的有效工具,在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平,其重要性已得到公认。中国在1978年11月成立了全国性的无损检测学术组织——中国机械工程学会无损检测分会。此外,冶金、电力、石油化工、船舶、宇航、核能等行业还成立了各自的无损检测学会或协会;部分省、自治区、直辖市与地级市成立了省(市)级、地市级无损检测学会或协会;东北、华东、西南等区域还各自成立了区域性的无损检测学会或协会。 无损检测缩写就是NDT(或NDE,non-destructive examination),也叫无损探伤,就是在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下,采用射线、超声、红外、电磁等原理技术并结合仪器对材料、零件、设备进行缺陷、化学、物理参数检测的技术。利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化,以物理或化学方法为手段,借助现代化的技术与设备器材,对试件内部及表面的结构、性质、状态及缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化进行检查与测试。无损检测就是工业发展必不可少的有效工具,在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平,无损检测的重要性已得到公认,主要有射线检验(RT)、超声检测(UT)、磁粉检测(MT)、液体渗透检测(PT)、涡流检测(ECT)、声发射(AE)与超声波衍射时差法(TOFD)。 1、射线照相法(RT)就是指用X射线或γ射线穿透试件,以胶片作为记录信息的器材的无损检 测方法,该方法就是最基本的,应用最广泛的一种非破坏性检验方法。工作原理就是射线能穿透肉眼无法穿透的物质使胶片感光,当X射线或r射线照射胶片时,与普通光线一样,能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜影,由于不同密度的物质对射线的吸收系数不同,照射到胶片各处的射线强度也就会产生差异,便可根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别缺陷。RT的定性更准确,有可供长期保存的直观图像,总体成本相对较高,而且射线对人体有害,检验速度会较慢。 2、超声波检测(UT)原理就是通过超声波与试件相互作用,就反射、透射与散射的波进行研究, 对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构与力学性能变化的检测与表征,并进而对其特定应用性进行评价的技术。适用于金属、非金属与复合材料等多种试件的无损检测;可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。如对金属材料,可检测厚度为1～2mm的薄壁管材与板材,也可检测几米长的钢锻件;而且缺陷定位较准确,对面积型缺陷的检出率较高;灵敏度高,可检测试件内部尺寸很小的缺陷;并且检测成本低、速度快,设备轻便,对人体及环境无害,现场使用较方便。缺点就是对具有复杂形状或不规则外形的试
自动控制工程基础作业参考答案汇编
《自动控制工程基础》作业参考答案 作业一 1.1 指出下列系统中哪些属开环控制，哪些属闭环控制: (1) 家用电冰箱 (2) 家用空调 (3) 家用洗衣机 (4) 抽水马桶 (5) 普通车床 (6) 电饭煲 (7) 多速电风扇 (8) 调光台灯 解：（1）、（2）属闭环控制。（3）、（4）、（5）、（6）、（7）、（8）属开环控制。 1.2 组成自动控制系统的主要环节有哪些？它们各有什么特点? 起什么作用？ 解：组成自动控制系统的主要环节如下： (1) 给定元件：由它调节给定信号，以调节输出量的大小。 (2) 检测元件：由它检测输出量的大小，并反馈到输入端。 (3) 比较环节：在此处，反馈信号与给定信号进行叠加，信号的极性以“+”或“-”表示。 (4) 放大元件：由于偏差信号一般很小，因此要经过电压放大及功率放大，以驱动执行元件。 (5) 执行元件：驱动被控制对象的环节。(6) 控制对象：亦称被调对象。 (7) 反馈环节：由它将输出量引出，再回送到控制部分。一般的闭环系统中，反馈环节包括检 测、分压、滤波等单元。 1.3 图1-1表示的是一角速度控制系统原理图。离心调速器的轴由内燃发动机通过减速齿轮获得角速度 为w的转动，旋转的飞锤产生的离心力被弹簧力抵消，所要求的速度w由弹簧预紧力调准。 （1）当w突然变化时，试说明控制系统的作用情况。（2）试画出其原理方框图。 图1-1 角速度控制系统原理图 解：（1）发动机无外来扰动时，离心调速器的旋转角速度基本为一定值，此时，离心调速器与减压比例控制器处于相对平衡状态；当发动机受外来扰动，如负载的变化，使w上升，此时离 心调速器的滑套产生向上的位移e，杠杠a、b的作用使液压比例控制器的控制滑阀阀芯上 移，从而打开通道1，使高压油通过该通道流入动力活塞的上部，迫使动力活塞下移，并通
现代测试技术及应用
西华大学课程考核试题卷 （ 中考卷） 试卷编号： （ 2012__ 至 2013____ 学年 第_2___学期 ） 课程名称：现代测试技术及应用 考试时间：90 分钟 课程代码：6002699 试总分：100分 考试形式： 网络考试 学生自带普通计算器: 允许 一、判断题（本大题共10小题，每小题2分，总计20分） 1.粗大误差具有随机性，可采用多次测量，求平均的方法来消除或减少。( ) 错 2. 当计数器进行自校时，从理论上来说还是存在±1个字的量化误差。（ ）对 3.一个频率源的频率稳定度愈高，则频率准确度也愈高。（ ）错 4. 给线性系统输入一个正弦信号，系统的输出是一个与输入同频率的正弦信号（）对 5.随机误差又叫随差，随机误差决定了测量的精密度。（ ）对 6.测量系统的理想静态特性为y=Sx+S0（ ）．答案：错 7. 从广义上说，电子测量是泛指以电子科学技术为手段而进行的测量，即以电子科 技术理论为依据，以电子测量仪器和设备为工具，对电量和非电量进行的测量。（ ） 答案：对 8. 在进行阿伦方差的测量时，组与组之间以及组内两次测量之间必须都是连续的。 （ ）答案：错 9.反射系数、 功率、 导磁率 、信号频率均为有源量（ ）。答案：错 10. 峰值电压表按有效值刻度，它能测量任意波形电压的有效值。（ ）答案：对 二、选择题（本大题共10小题，每小题3分，总计30分） 1. 若马利科夫判据成立，则说明测量结构中含有 ____ 。 A:随机误差 B: 粗大误差 C: 恒值系差 D: 累进性变值系差 答案：D 2. 如两组测量的系数误差相同，则两组测量的 相同。 A. 精密度 B. 准确度 C. 精确度 D. 分散度 答案：A 3.在使用连续刻度的仪表进行测量时，一般应使被测量的数值尽可能在仪表满刻度值的 ____ 以上 答案：D 4.±1误差称为____。 A.最大量化误差 B.仅测频的误差 C.±1一个字误差 D.闸门抖动引起的误差 答案：A 5.仪器通常工作在（ ），可满足规定的性能。
LPA教学模式在控制工程基础教学中的应用研究
LPA教学模式在控制工程基础教学中的应用研究 随着科学技术的发展，机械技术与电子技术、信息技术愈来愈紧密地交融汇合为一体，根据国家现代装备制造业转型升级对机电一体化应用技术型人才的需求，培养新型机电一体化人才是机械类专业的当务之急 ; 而机电一体化产品或系统的显著特点是控制自动化，“控制工程基础”是研究控制论在机械工程中应用的科学，探讨在工程实践中抽象出的控制系统的共性问题，对工程实践具有重要的指导意义 [1] [2]; 该课程是机械类专业的综合性专业基础课，为后续专业课程的学习打下坚实的基础，在整个知识结构框架中起承前启后的重要作用，其教学目标不仅是培养工科本科生掌握基础控制理论知识，而且要求培养学生具有工程实践能力与创新能力。 [3] 为了进一步深化教育教学改革，提升教育教学质量，我校将《“控制工程基础”教学改革与课程建设研究》等课题立项为校级教育教学改革课题。 一、传统教学模式存在的问题控制工程基础课程具有学科交叉性强、理论严谨、系统性强、抽象性高和可实践性强的特点。文献[2] 分析本门课程传统教学模式存在诸如课程内容的难繁旧、教学方法单一、问题抽象难懂、理论推导繁琐以及理论实践脱节等一系列问题 ; 文献[4] 分析了本门课程教学过程中面临诸如内容多、学时少，与教学大纲不符，生源整体素质下降，学生层次不同，教学团队结构不合理等主要问题。我校本门课程教学也存在以上的问题，
具有一定的共性。基于以上分析，传统的教学方法难以调动学生课程学习的积极性，制约了教师授课的激情，继而出现学生难学、教师难教的问题，严重影响了课程的教学质量。 [5] 二、构建LPA教学模式 (一)LBL教学模式 LBL (lecture-based learning , LBL)基于课堂的学习教学模式，以教师为主体，以讲课为中心，采用大班全程灌输式教学，是一直沿用至今的传统讲授教学模式。 [6] 经过持续的扩招，中国的高等教育业已进入大众化阶段，依据现阶段的国情，LBL传统教育模式依然具有一定的优势，大班教育有效地节省了教学资源，充分发挥教师的主导性，利于传授知识的准确性、系统性和连贯性;但是LBL传统教育模式存在较为严重的缺陷，满堂灌、填鸭子式的教育难以充分调动学生学习的积极性和主动性，不利于学生独立思考能力和工程实践能力的培养。 [7] (二)PBL教学模式 PBL( problem-based learning ， PBL)基于问题的学习教学模式，以学生为主体，以问题为中心，在老师的指导下，注重学生的小组合作学习和自主学习。 [8]PBL 教学模式被认为是适应高等教育发展的教学新模式，学生通过查阅资料、研究和讨论来解决问题，充分调动学生学习的积极性和主动性，有效地锻炼了自学能力和解决问题的能力，进而全方面提高了学生的综合素质，利于创新型人才的培养；但是PBL教学模式对学生主体的要求较高，相对于LBL传统
《现代测试技术及应用》实验指导书 1
西华大学实验报告（理工类） 开课学院及实验室：电气信息学院 测控技术综合实验室 实验时间 ：2015年 5月 25 日 一、实验目的 1. 了解频率测量的基本原理。 2. 了解电子计数器测频/测周的基本功能。 3. 熟悉SJ-8002B 电子测量实验系统的基本操作。 二、实验原理 1. 测频原理 所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间变化的次数。电子计数器是严格按照f ＝N /T 的定义进行测频，其对应的测频原理方框图和工作时间波形如图1-1 所示。从图中可以看出测量过程：输入待测信号经过脉冲形成电路形成计数的窄脉冲，时基信号发生器产生计数闸门信号，待测信号通过闸门进入计数器计数，即可得到其频率。若闸门开启时间为T 、待测信号频率为f x ，在闸门时间Ｔ内计数器计数值为N ，则待测频率为 f x = N /T (1-1) 若假设闸门时间为1s ，计数器的值为1000，则待测信号频率应为1000Hz 或1.000kHz ，此时，测频分辨力为1Hz 。 图1-1 测频原理框图和时间波形 2. 测周原理 由于周期和频率互为倒数，因此在测频的原理中对换一下待测信号和时基信号的输入通道就能完成周期的测量。其原理如图1-2所示。 图1-2 测周原理图
待测信号T x 通过脉冲形成电路取出一个周期方波信号加到门控电路，若时基信号(亦称为时标信号)周期为T o ，电子计数器读数为N ，则待测信号周期的表达式为 X O T N T =? （1-2） 例如：f x = 50Hz ，则主门打开1/50Hz （= 20ms ）。若选择时基频率为f o = 10MHz ，时基T o ＝0.1μs ，计数器计得的脉冲个数为O X T T N = = 200000 个，如以ms 为单位，则计数器可读 得20.0000(ms) ，此时，测周分辨力为0.1μs 。 三、实验设备、仪器及材料 1. 计算机 １台 2. SJ-8002B 电子测量实验箱 １台 3. Q9连接线 １根 四、实验步骤（按照实际操作过程） 1. 实验准备 （1）按照图1-3所示的方法连线，S602接“no”端。 计算机 图1-3 实验连接框图 说明：被测输入信号有两种接法，一种是如图1-3所示的①，由外接信号发生器连接实验箱测频输入f x 的BNC 插座；一种是如图1-3所示的②，由实验箱上的信号源Aout1(或Aout2)连接实验箱测频输入 f x 的BNC 接头。 （2）先打开实验箱电源，电源指示灯“亮”。然后在PC 机上运行主界面程序，如图1-4所示。 图1-4 主程序界面 (3) 从主界面进入“电子测量实验室”，其界面如图1-5所示，最后选择实验二，软件则自动打开了电子计数器测频和测周的界面，实验运行电子计数器程序进行测量。
微小卫星发展
微小卫星技术的发展航天器体积和质量的大型化、功能复杂化, 已导致航天器的研制、开发、生产、发射、运行和维护费用迅速膨胀, 而功能复杂化又使其技术上的可靠性和管理上的安全性不可避免地下降了, 从而增加了失效概率。上述原因一方面使已经发展航天技术的国家面临资金紧张、项目风险性增大的严峻局面, 从而处于一种进退两难的尴尬境地; 另一方面又使一些计划发展航天高科技的国家或集团不得不重新审视自身的经济与技术实力。。。 随着微电子技术的发展，特别是以微机电系统（MEMS）和微型光机电系统（MOEMS）为代表的微米纳米技术的发展，使得微型卫星、纳型卫星甚至皮型卫星的实现成为可能。而现代社会信息化革命所带来的对利用空间技术获取和传输信息的新需求则成为推动现代小卫星发展的强大动力。总之, 现代小卫星的兴起是空间技术发展的必然趋势。 微小卫星的发展背景 50 年代～80 年代, 由于运载火箭的发射能力不断提高, 用户对卫星容量需求的增加, 加上冷战时期各国空间预算普遍增加,所以卫星总的发展趋势是大型化、复杂化。从80 年代末开始, 卫星技术的发展呈两种趋势: 一是继续发展大型复杂化卫星,卫星的重量和成本都大幅度增加; 二是发展 可快速研制、生产和发射的低成本小卫星。 小卫星迅速发展的原因可概括为如下几点: (1) 高新技术的进步是现代小卫星发展的重要推动力和必然结果。 (2) 冷战结束和军备竞赛的减弱, 使空间项目更加注重实效, 这促进了小
卫星的发展。 (3) 经济和社会发展对卫星应用需求的迅速扩大, 也促进了以小卫星为基 础的星座系统开发。 (4) 高技术条件下的现代战争对发展小卫星提出了迫切的需求。 (5) 科学实验和新技术验证都需要通过发展小卫星来实现。 (6) 提高发射频度、降低风险的需要。 微小卫星概念 在小卫星发展的基础上, 由于微小型化技术的快速发展, 更进一步促 进了小卫星向微小型化发展。美国航宇局将小卫星定义500kg 以下。英国萨瑞大学还进一步将100kg～500kg的卫星称为微小卫星( MINISAT ) , 10kg～100kg的卫星称为微型卫( MICROSA T) ,10kg以下的卫星称为纳米卫星 ( NANOSAT) 。纳米卫星还称固态卫星、硅微卫星, 其自身通常无法独立完成空间任务, 需要依赖分布式的星座或网络才能实现其功能。 用重量( 或者尺寸、经费) 来定义和分类现代小卫星具有清晰和直观的优点, 但却无法阐述现代小卫星的特点, 尤其是它与传统小卫星的区别。因此, 现又提出用功能密度( 卫星分系统单位重量的功能) 进行分类的方法, 但这种方法又难于直观给出小卫星的概念。因此, 严格来讲, 现代小卫星又是卫星技术发展进步的一种表述。 微小卫星设计中的先进技术 微小卫星发展的本质是为了更进一步地提高现代小卫星的功能密度, 它必须依靠微电子、微机械、轻质材料等高新技术的支持; 而要实现“快、