巧用Excel处理物理实验数据

处理高中物理实验数据的常用方法是公式法和图象法。随着学校计算机的普及,利用计算机软件处理高中物理实验数据已成为可能。而在用图象法处理实验数据时则常因作图不准而导致结果错误。利用 Excel 可以对实验数据进行公式运算及绘制图象,从而非常简便地得出精确的实验结果。Excel 还可以在实验数据更新的情况下自动更新实验结果,从而为批量处理实验数据提供了方便。     

人体-滑板多体动力学模型的建立与实验验证

针对人体-滑板姿态在坡面滑行中复杂的变化规律,构建了适用于坡面及水平面滑行的人体-滑板多体动力学模型。基于现有滑板简化模型,分析了滑板中支架等特有结构,确定了人体-滑板系统全局和局部的12个自由度;提出了滑板的横、纵向坡度角,表征模型中位移及姿态等参数。开展了预定轨迹的坡面滑行实验研究,将部分实验数据作为模型输入,将其他数据所得速度及位移等与理论模型的计算结果进行对比,证明了模型有效。所建动力学模型能够描述人体-滑板系统各自由度上的运动规律,有助于理解滑板运动本质。     

多轴工业机器人离散惯性参数辨识

针对进行详细的动态特性与能耗分析以及基于惯性力与重力补偿的精确控制时需要获取离散惯性参数的问题,提出了一种辨识模型及方法,研究了多轴工业机器人离散惯性参数的一次性整体辨识。为了解决超定的离散参数辨识线性方程组容易近似奇异导致最小二乘解不可靠的问题,基于观测矩阵奇异值分解与有效秩,给出了一种扩展的线性方程组的最小二乘解公式。最后,对KUKA KR60-3机器人的动力学参数进行了辨识。结果表明,离散参数对应的力矩预计结果与传统最小参数对应的结果几乎一致,且与实验结果基本相符,验证了所提辨识模型和方法的可靠性。     

基于RLS算法的小型无人直升机悬停自适应逆控制

为了抑制小型无人直升机在悬停控制中遇到的侧风等干扰,将自适应逆控制(AIC)理论引入其中,并针对小型无人直升机在悬停状态下的模型特性及控制器的鲁棒性设计问题,改进了自适应逆控制框图。同时,根据小型无人直升机悬停基本原理,搭建了悬停试飞平台,并利用Kane方法对小型无人直升机进行了动力学建模。在算法上采用递推最小二乘算法(RLS)对小型无人直升机进行参数辨识和控制器的设计。实验结果表明,AIC-RLS方法在消除侧风等干扰性能上优于PID控制器。室外平台悬停控制的实现证明了上述方法的有效性。     

用气轨实验系统与Spss标定重力加速度

使气垫导轨处于水平方向的平衡状态下,通过设定滑行器所受外力,调整系统质量,用智能机使系统精准测出滑行器在水平气轨表面运动的加速度,用物理天平称量出系统质量。由测量原理、不确定度分析,引入Spss软件的曲线估计功能分析测量数据,得到系统质量与质量加速度综合量的定标曲线,并验证得系统质量与质量-加速度综合量存在线性关系,由此标定出重力加速度,并用置信概率为95%的不确定度对测量数据及其实验结果进行合理的分析和评价,能得到更加合理的实验结果。     

无人艇图像采集方式的研究

为使无人艇在不同的工作任务下对图像进行采集,设计一种以PC104作为主控单元的图像采集器;在对图像进行采集的过程中,设计3种不同的图像采集方式,分别是定时采集、按艇速自动分配参数采集和按坐标自动分配参数采集,体现程序设计的智能化。     

Origin软件在实验数据处理中的应用研究

随着计算机科学的普及与提高和学生对数据处理软件的广泛应用,在处理实验数据过程中让学生用线性、非线性、指数等多种函数程序对测量数据进行拟合处理并加以比较分析,使其在同等实验条件下得到最为精确的经验公式是一种较好的途径。本文在大量实验测量的基础上,基于数据处理软件Origin,采用不同计算方法对蓖麻油表面张力与温度关系实验的测量数据进行了处理,通过对实验结果进行比较分析得到了更加精确地经验公式,减小了实验误差找到。     

转子回转精度测试实验系统的研制北大核心

基于USB数据采集原理,采用圆图像法建立了转子回转精度的测试教学实验系统,运用VC++语言编写了适合转子回转精度测试与评价的软件环境。该系统以高性能计算机为基础,利用多通道数据采集仪及回转精度测试软件,实现了脱机演示、实时采集和回转精度评定等功能,可以高效地完成回转精度的实时测试与分析。利用所建立的回转精度测试实验系统,分析了转子回转误差评定的4种方法,并采用最小二乘圆法对转子回转精度进行了分析和评定,验证了实验系统的有效性。同时,通过多次实验教学,证实了系统具有很好的教学示范性,可以达到良好的教学效果。     

基于最小二乘法的无人机液压刹车系统辨识

由于完全通过理论分析机理来建立无人机液压系统的数学模型存在很多障碍和不确定性因素.本文基于最小二乘辨识算法选择最优的模型或修正机理模型.通过对无人机液压刹车系统进行辨识,并将辨识拟合曲线和实验数据进行对比,实验结果表明,该曲线拟合良好,辨识的模型与实际系统基本符合,表明了该方法的有效性.     

转子回转精度测试实验系统的研制

基于USB数据采集原理,采用圆图像法建立了转子回转精度的测试教学实验系统,运用VC++语言编写了适合转子回转精度测试与评价的软件环境。该系统以高性能计算机为基础,利用多通道数据采集仪及回转精度测试软件,实现了脱机演示、实时采集和回转精度评定等功能,可以高效地完成回转精度的实时测试与分析。利用所建立的回转精度测试实验系统,分析了转子回转误差评定的4种方法,并采用最小二乘圆法对转子回转精度进行了分析和评定,验证了实验系统的有效性。同时,通过多次实验教学,证实了系统具有很好的教学示范性,可以达到良好的教学效果。     

光纤位移传感系统动态辨识及补偿实验仿真

通过对光纤位移传感器进行动态系统测试,并由实验数据进行相应的系统辨识和补偿,通过脉冲响应梯度校正模型和滤波器设计确定较为合适的系统模型,达到了较好的系统辨识效果。     

铸造不锈钢铣削力的实验研究

采用多因素正交试验法进行了不锈钢倾斜面的球头铣削试验;通过测力系统测量铣削力,用线性回归方法对实验数据进行分析,得出铣削力经验公式,并验证了公式在实验参数范围内的有效性.同时,分析了不同铣削参数对铣削力的影响规律,分析结果时铣削参数的优化具有一定的参考价值.     

基于虚拟样机技术的控制系统实验平台开发

基于虚拟样机技术设计构建了典型控制对象——倒立摆、吊车摆、机械臂等,为自动控制理论、控制系统仿真、计算机控制系统、智能控制、系统辨识等课程提供实验对象。给出了实验平台的设计步骤和基于虚拟对象的联合仿真设计方法。实验平台的作用表现在:(1)提供直观的控制效果动画,帮助学生理解控制系统;(2)提供多种虚拟对象的Matlab仿真接口,利用Matlab进行联合仿真,可验证不同控制器的有效性;(3)通过对虚拟对象添加测量信号作为辨识数据,进行辨识实验。     

气垫导轨常见故障的检修方法

J2125型气垫导轨与数字计时器和小型气源一起配套使用,是演示运动学和动力学多种实验的专用仪器,其外形如图1所示. 气垫导轨是一种力学实验中的精密仪器,它利用气垫作用,使滑行器与导轨之间的摩擦力减小到可以忽略的程度.由于配备的滑行器横截面积小,滑行时受到的空气阻力影响不大,所以可忽略阻力,滑行器就可视作是没有受阻力的物体.因此,用它做多种力学实验操作简单、实验现象明显、数据准确、力学特征明显典型,易于被学生接受,对培养学生的实验探究能力、增强学生的实验兴趣都有极好的效果.下面就它的保管和常用检修方法谈点感受,为大家的使用提供便利.     

最小二乘参数估计的递推算法及其C语言实现

最小二乘参数估计的递推算法是系统参数辨识中最基本、最成熟的方法。文章首先介绍了最小二乘法的递推算法原理和本识别系统的框架流程图,然后针对文章的算法分别阐述了服从N（0,1）正态分布自相关随机噪声v（k）的产生方法。文章着重介绍了利用C语言编程对一个简单系统的参数辨识实现最小二乘参数估计的递推算法,详细说明了本系统各个环节的C语言实现,并通过matlab仿真对数据进行了详细的分析。从仿真实验结果可以看出,试验数据符合试验要求,系统的参数辨识实现最小二乘参数估计的递推算法的效果令人满意。     

基于FPGA的永磁同步电动机参数辨识技术

针对永磁同步电动机运行时参数变化的问题,提出了一种基于FFRLS的变遗忘因子最小二乘法的电动机参数辨识方法以及实验设计方案。该方法引入误差概念,使遗忘因子与引入的误差成反比关系,根据实时数据进行动态调整,进而解决了FFRLS单一遗忘因子切换问题,改善辨识系统的收敛速度和稳定性能。利用MATLAB/Simulink对变遗忘因子最小二乘法进行了仿真验证;搭建了以FPGA为核心的永磁同步电动机在线参数辨识平台。实验结果证明,所提方法可以有效地实现电动机参数辨识,可以应用在永磁同步电动机的高性能控制中。     

混凝土材料对大体积混凝土裂缝的影响及控制措施

结合工程实例从混凝土组成成分这一角度对混凝土裂缝的影响及控制措施进行了总结，提出建议，并利用混凝土防裂温控公式进行说明，列举了实验数据及有关研究结果。     

LiCl熔盐和玻璃的自扩散系数

利用分子动力学模拟数据，计算了ＬｉＣｌ熔盐及急冷玻璃系统的自扩散系统，用四种不同公式进行了计算，给出了系统比较，证实了结果是离散的，其中爱国斯坦公式和记忆函数方法所得结果较为接近而且近于实验值，这一结论尚水见文献，对造成离散的原因进行了探讨。     

不确定度理论在重力加速度测量实验中的应用

本文首先对直接测量量和间接测量量的测量不确定度评定方法作了详细介绍,其次对单摆的周期公式作了严格推导,根据多年的不确定度教学实践,并结合实际测量数据,说明了如何应用不确定度理论对通过单摆实验测量重力加速度的实验数据处理方法,最后对实验教学中的测量结果进行了详细的不确定度分析,这不仅便于学生理解和掌握实验数据处理方法,而且更有利于学生提高对大学物理实验的主动性和热情.     

回转器的实验设计与Multisim仿真分析

介绍了电路理想基本元器件之一的回转器端口特性及其实现电路,针对回转器特性设计了5个实验,实验涵盖了回转器参数测量、互易性验证、负载特性、谐振应用和级联构成变压器等。每个实验都利用Multisim仿真软件进行了仿真。实验设计体现了回转器基本特性、知识点融合和应用拓展等特点。