时分复用压电自感知执行器的传感与执行效果研究

利用压电片的正逆压电效应提出了时分复用模式的压电自感知执行器,应用于悬臂梁的振动主动控制中。从机电变换双向可逆效应角度阐述了时分复用压电自感知执行器的工作原理。当压电片的传感功能与执行功能快速切换时,对于模态频率较低的结构,相当于传感器和执行器是同时工作的。时分复用自感知执行器实现的关键是开关电路设计和时序控制。本文重点讨论了开关电路的设计方法,指出了开关应具有耐高压和高速等特点。以一阶模态频率为14.7Hz的铜悬臂梁为实验对象进行了实验研究,结果证明时分复用自感知执行器与独立的传感器和执行器具有基本相同的传感和执行效果。     

中小型智能变频电动执行器设计

为了解决国内智能电动执行器存在的精度差、网络通讯能力弱、功能简单等问题,采用以TMS320F2812 DSP芯片为核心,开发了中小功率的智能电动执行器.该智能电动执行器具有网络通信功能、高精度定位执行功能、组态设定与控制功能和自检显示功能,该型执行器结构紧凑,智能程度较高,执行部分采用了先进的磁束向量变频控制方法.     

智能监护系统的智能预微尘模块设计

针对智能监护终端的通信和传感需求,提出了物联网环境下的智能监护系统开发方案.结合射频和传感技术,引入了射频传感智能预微尘(smart pre-dust)设计概念,从智能预微尘模块的软、硬件组成出发,详述了智能预微尘模块射频数据流功能模块的设计与实现.实验结果表明,系统达到了零误差传输,温度分辨率低于±0.01℃,为智能监护终端的智能微尘(smart dust)的实现提供了理论依据和技术支持.     

存在执行器故障的多智能体系统的容错一致性

考虑了同时存在执行器故障以及外部扰动下领航-跟随多智能体系统的容错一致性问题,其中,执行器故障由执行器增益变化来刻画;针对可能的执行器故障,设计具有自适应增益的补偿控制律,并与标称控制律共同作用来实现容错一致性,在进行增益系数以及控制律设计中,均采用相对输出信息而非相对状态信息;通过分析闭环跟踪误差系统的渐近稳定性,给出原来多智能体系统实现容错一致性所需满足的条件.结果表明,在未知扰动以及领航者输入范数满足一定条件下,通过适当选择参数可以实现容错一致性的目标.最后,采用数值仿真验证了所得结果的有效性.     

一种新型惯性式压电执行器研究

设计了一种惯性式压电执行器.该执行器由身体和4个弹性足构成.每个弹性足是一个带夹层的压电双晶片,称之为复合压电双晶片.首先阐述了该执行器惯性冲击式的运动原理;然后从热力学角度推导出复合压电双晶片悬臂梁端部挠度与外电压、外力的关系式;以此为基础建立了执行器的动力学模型,用13个设计参数如压电片的长度、宽度、高度,执行器质量和驱动电压等表征了执行器的运动状态;最后以驱动电压幅值为自变量,固定其他设计参数,得到了电压幅值与执行器平均速度的关系曲线.此理论计算与试验结果基本相符,证明所建立的执行器动力学模型是合理的.     

基于多次压电效应的自感知执行器研究

针对多次压电效应在同一压电体上双向可逆的特点,进行了多次压电效应实现压电执行器位移自感知的理论分析,由此阐明了压电体中多次逆与多次正效应的一一对应关系,以及介电电位移与多次正压电电位移分离的可行性.通过引入参考电容,采取电流积分与差分比例运算电路相结合的方式,得到一种较电桥电路解耦更易于在工程实际应用的方法.采用PZT-5叠堆执行器进行实验,验证了该解耦方法的正确性,同时得出了PZT-5叠堆二次正压电效应的线性系数,并进一步分析了三次压电效应对自感知执行器的分辨力和精度的影响,为压电自感知执行器性能的改善提供了一条新途径.     

基于积分器的压电陶瓷自感知执行器研究

拟用压电陶瓷执行器自感知位移,省去外部传感器．从基本压电方程出发,推导出压电陶瓷执行器晶片上自由电荷中包含的执行器位移信息,进而提出了一种基于积分器电路的压电陶瓷执行器位移自感知方法．对压电陶瓷叠堆执行器设计了电压驱动电路,同时设计了获取自由电荷的积分器电路．基于此复合电路,执行器在执行的同时,可以感知其自身的位移．该方法使得自感知电路的调节和感知信号的获取变得容易,克服了电桥法自感知电路阻抗不易匹配的不足．实验结果表明,在不同的驱动电压波形、不同的驱动电压频率下,基于积分器的压电陶瓷自感知执行器均能够很好地获取执行器的位移信号．     

智能小车目标识别跟踪系统的实现

对目标识别与跟踪技术进行了分析,在此基础上结合智能小车目标跟踪系统的开发,详细讨论了特定目标跟踪系统的具体实现方法、数字图像处理在目标识别中的应用以及小车智能控制的软、硬件设计.该系统通过配置在智能小车上的摄像头,采用数字图像处理技术对特定目标进行识别,在目标运动过程中,通过单片机接收计算机发出的命令控制智能小车跟踪目标,在没有人为干预的情况下,能够自主运行,稳定地跟踪目标.该设计为生长机器智能系统提供了一个研究平台.     

基于直刃型刀片的椪柑果柄剪切特性试验

为了给柑橘采摘机器人末端执行器的设计提供依据,通过对刀具剪切力进行分析从而确定所用刀具类型。通过对末端执行器采摘柑橘时,椪柑果柄与刀具间的关系完成了剪切试验台的设计。以椪柑果柄为研究对象,选取切割速度、果柄直径、剪切方式等参数作为影响因素,分析对峰值剪切阻抗力的影响。分析切割速度、剪切方式对剪切深度的影响。并建立剪切深度与峰值剪切阻抗力的关系曲线。经理论分析、主效应分析和对各曲线的研究表明:执行器刀具选用单面直刃刀片;悬臂梁和简支梁剪切方式下峰值剪切阻抗力与切割速度都成反相关;采用简支梁剪切方式剪切深度更小;并确定了末端执行器的剪切深度5.34 mm,动力类型为气动,最小剪切力为60.61 N。     

基于PLC和组态王的单容水箱液位定值控制实验

以S7-200PLC为控制器,单容水箱为被控对象,设计了单容水箱液位定值控制实验.液位信号通过液位传感器测量变送至PLC,经PID控制算法对数据进行处理,输出控制信号至执行器,执行器为电动调节阀.运用组态王软件设计了单容水箱液位定值控制实验的人机界面,实现对整个系统的实时监控.     

非线性系统神经模糊自适应控制的问题与策略

针对具有未知动力学的机械臂系统 ,提出一系列神经模糊自适应控制方法。提出神经模糊动态逆稳定自适应控制方法 ,该方法使用动态神经模糊系统逼近非线性动态系统 ,设计的动态逆控制器可以通过参数的设定保证闭环系统在初始控制段的动态性能 ,而无需事先要求机械臂状态位于某一紧集的假设。结合延时神经模糊网络 ,引入降维观测器估计输出重定义后机械手的速度矢量 ,从而建立了非线性系统的控制器观测器设计的新方法。采用了动态逆和“Back-stepping(后退 )”的技术 ,将以上方法成功推广到了考虑执行电机动力学特性的柔性连杆机械臂问题上     

共享白板协同操作的设计

分析了计算机支持的协同工作（CSCW）对协作和群体感知的要求,以共享白板作为CSCW的研究对象,介绍了一种共享白板的系统结构,论述了在此环境下共享对象的设计和协同控制策略,对共享对象的应用服务和网络服务进行分层设计,协同控制采用令牌控制算法,解决了多个用户同时访问共享对象时的协同操作问题,并可提供较灵活的访问控制。     

Advanced flow measurement and active flow control of aircraft with MEMS

Advanced flow measurement and active flow control need the development of new type devices and systems.Micro-electro-mechanical systems(MEMS) technologies become the important and feasible approach for micro transducers fabrication.This paper introduces research works of MEMS/NEMS Lab in flow measurement sensors and active flow control actuators.Micro sensors include the flexible thermal sensor array,capacitive shear stress sensor and high sensitivity pressure sensor.Micro actuators are the balloon actuator and synthetic jet actuator respectively.Through wind tunnel test,these micro transducers achieve the goals of shear stress and pressure distribution measurement,boundary layer separation control,lift enhancement,etc.And unmanned aerial vehicle(UAV) flight test verifies the ability of maneuver control of micro actuator.In the future work,micro sensor and actuator can be combined into a closed-loop control system to construct aerodynamic smart skin system for aircraft.     

Manufacturing Communication： DCOM-MMS-based Approach for Flexible Manufacturing System

A design approach of manufacturing communication is presented for flexible manufacturing system in this paper. The primary objective aims at making the flexible manufacturing ,control system provided with interoperability and reconfigurability. Based on describing manufacturing message specification （MMS） and distributed component object model （DCOM）, a client/server manufacturing communication model is built with MMS standard and DCOM middleware, and the communication interfaces between MMS client and MMS server are designed with Microsoft interface definition language （MIDL） and abstract syntax notation one （ASN. 1） of MMS services. As a result, DCOM and MMS integration leads to such client/ server communication capabilities independent of different operating systems and manufacturing devices in flexible manufacturing automation environment. Finally, to verify the new design approach, a prototype system of robot control system has been implemented in MS 2000 Server/Professional Operating System and VC ＋ ＋ 6.0 Developer Environments.     

轨控期间挠性卫星的姿态容错控制及主动振动抑制

针对受轨道控制推力影响及存在执行器故障的挠性卫星,提出了一种基于自适应滑模的姿态容错控制及挠性振动抑制方法.该容错控制方法不需要故障信息,而是基于滑模控制原理,利用自适应算法能够对故障系统中的不确定参数信息实现有效估计,并且在保证姿态稳定的同时,对来自环境和系统内部的扰动及转动惯量的不确定性具有良好的鲁棒性,从而提高了容错控制器的性能.进一步在姿态稳定的基础上,利用精确鲁棒微分器理论,针对挠性模态中的非线性项和扰动项设计了非线性状态观测器,并结合自适应控制和滑模控制方法实现了对挠性振动的有效抑制.最后,在反作用飞轮冗余配置的前提下,对轨道调控期间具有执行器故障的卫星姿态控制系统进行了仿真.结果表明,该方法有效正确.     

基于ADμC812的电动执行器电路的设计

针对传统的电动执行器存在的问题 ,提出了一种基于 ADμC81 2微转换器为控制核心的电动执行器 ,介绍了其原理、硬件结构和软件设计方法 .该执行器具有结构简单、性能稳定、精度高、调整方便、易于和上位机接口等特点 .     

两类故障的鲁棒容错控制

为提高系统可靠性,改善系统故障情况下的容错控制效果,推导出系统传感器和执行器两类故障的统一数学模型,同时考虑控制对象的不确定性,基于Lyapunov渐近稳定性理论和Riccati方程研究鲁棒容错控制器设计方法,设计基于状态观测器的船舶航向/横摇鲁棒容错控制器,并对其进行仿真检验.结果证实了该方法的有效性.     

航天器姿态和振动的拉索控制模型

在工程中,航天器的姿态控制和柔性部件振动控制一般采用分开设计和分时段执行,这样增加了航天器的控制时间。该文采用拉索结构作为控制作动器,用模态叠加法对航天结构模型进行刚柔耦合建模,并用线性二次型最优控制方法设计一个控制算法,对航天器姿态及其柔性部件同时进行控制。仿真结果显示,航天结构在各种激励下产生的姿态漂移和柔性附件振动同时得到了快速稳定的抑制。针对拉索控制的特点,分析了拉索的支座反力对控制系统的影响。结果表明,在结构建模中如果不考虑支座反力,将会导致控制系统不稳定。     

Component-based Control Software Design for Flexible Manufacturing System

A new method that designs and implements thecomponent-based distributed & hierarchical flexiblemanufacturing control software is described with acomponent concept in this paper. The proposed methodtakes aim at improving the flexibility and reliability ofthe control system On the basis of describing theconcepts of component-based software and thedistributed object technology, the architecture of the