基于变速积分模糊控制的微驱器建模与仿真

为了满足现代加工、检测技术的需求,能够在较大的行程范围内,实现超精密定位,研制了一种新型的基于压电陶瓷驱动的大行程高精度微驱动系统.通过模块化方法,分别建立微驱动系统驱动部分、传动部分的物理、数学模型,得到系统的传递函数.采用带有变速积分的模糊控制方法,对系统的运动特性进行仿真分析,结果表明,当跟踪连续的阶梯信号时,对比单独采用模糊控制策略的系统位移输出,误差由0.09μm下降到0.004μm,位移分辨率达到0.01μm.     

新型驱动器散热器散热性能仿真与优化

研究了新型驱动器散热器的散热性能,给出了基于微单元时变热交换系数的散热器三维流场及温度场数值求解方法,对散热器三维温度场进行了分析及计算.对比实验结果与数值计算结果表明:采用本方法求解散热器散热性能较热边界平均换热系数法具有更高的精度.以此为基础,通过对散热器的结构优化,可显著改善散热器的散热性能.     

一种新型人工肌肉驱动机理与仿真研究

为了满足机器人驱动器宽范围速度输出,大的负载能力,高的输出精度等要求,提出了一种新型的人工肌肉驱动器。分析了这种人工肌肉的驱动机理,并对其进行了动力学建模与仿真。仿真结果表明,系统存在两种运行状态,在连续动态运行状态,最大速度可达到31mm/sec,最大的输出力达到150N,单步位移13.3μm以内;在准静态,最大速度可达到17.5mm/sec,输出力达到120N,单步位移11.8μm以内。系统的自锁力可达500N。同时分析了输入信号频率、负载、信号类型、相位等对系统输出速度的影响。研究结果表明该人工肌肉具有良好的驱动性能,为下一步物理样机的研制提供了很好的基础。     

基于自适应和模糊控制的新型XY平台同步控制研究

高性能XY平台普遍应用于集成电路(IC)制造和封装设备中.为获得较高加速度,提出了一种单边双直线电机冗余驱动的新型XY定位平台.冗余驱动系统在高速和高加速运动时均存在同步运动精度问题.针对X轴向双直线电机的同步驱动控制,建立了冗余驱动数学模型,并基于模型参考自适应控制和自适应模糊控制算法,设计了运动控制器,确保了同步运动精度.仿真结果表明,在较高加速度运动时,系统具有良好的静态、动态性能和较高的同步运动精度.     

高精度三轴伺服转台的研究

本文对高精度三轴转台的设计要求,总体结构选择,控制系统构成,驱动方式和环境因素等问题进行研究与分析.文中着重介绍液压与电动联合驱动的三轴转台.该转台位置精度为10~(-4)度,角速率从最低10~(-4)度/秒.到最高500度/秒可连续变化将近7个数量级.频率特性在 f=2周时,相移<3°,幅值<0.8分贝.     

Sub-100-nm特征尺寸研究及干法刻蚀技术的近代发展特点

微细加工技术建立在电子、离子和光子的粒子能量(物理)和引起的微化学反应(化学)的基础上。固有的粒子微小尺寸给它带来了惊人的精细加工能力。所谓大规模集成电路及声、光、电、磁特种器件都必须依赖这种特殊而广泛使用的技术才得以出现和发展。这包括图形的产生和复印,单层和多层,一维和多维等工艺的推进。越来越细的线宽尺寸给集成电路和器件性能及制造成本带来了极大的好处,因而追求0.1μm以下的尺寸令人们发生极大兴趣,并愿投入相当可观的经费。然而在微米级不曾发生的现象当达到0.1μm以下时发生了。这不仅关系到制造工艺流程的配置,也关系到新的器件原理。未来的器件应如何考虑所出现的新的效应和如何修改原有的设计理论是个新的课题。本文着重对此课题进行论述。     

微扑翼飞行器驱动装置设计与翅翼轨迹控制仿真研究

将压电陶瓷驱动器和柔性铰链四杆放大机构融为一体,设计了结构紧凑的微扑翼飞行器驱动装置;采用拉格朗日方程建立了驱动装置动力学模型;提出了模糊自适应迭代学习控制策略,并进行了微扑翼飞行器翅翼轨迹模糊自适应迭代学习控制仿真试验,仿真结果表明：这种控制策略是可行的,翅翼取得了较好的轨迹跟踪效果。     

基于ADAMS的电磁驱动球形机器人运动仿真研究

提出了一种双电磁线圈驱动球形机器人驱动原理:通过电磁磁芯与永磁磁钢的吸引或排斥力,带动内部驱动机构绕主轴旋转,实现球形机器人的前进和后退；由电机带动飞轮一起旋转,实现电磁驱动球形机器人的转向运动,两种运动的合成即可实现球形机器人的全向滚动.通过对球形机器人越障能力和爬坡能力进行理论分析,研究了等效摆质量m与球形机器人质量(M+m)的比值以及等效摆的长度r与球形机器人半径R的比值对球形机器人性能的影响.基于ADAMS虚拟样机技术,对球形机器人的运动性能进行了仿真实验研究.     

迟滞非线性系统自适应鲁棒控制

介绍用超磁致伸缩材料与压曲放大机构组合设计的微位移驱动器,并设计了控制系统.建立了超磁致伸缩执行器基于输入电压-输出位移的机电系统传递函数模型.对微位移驱动器的迟滞特性用微分方程建立了模型.在此基础上构造迟滞模型与传递函数相结合的系统模型.由滑模控制理论,对所建模型提出了可以调节信号跟踪精度的自适应鲁棒控制方法,用Lyapunov稳定性理论进行了系统稳定性证明.通过系统模型仿真与simulink中的半实物仿真实现了该控制率,并验证了模型的准确性和补偿控制的有效性.     

典型缝翼机构虚拟仿真及运动卡滞可靠性分析

前缘缝翼机构为单自由度冗余驱动系统.工作中如果内外侧运动不协调就可能产生过大的阻力导致机构卡滞,进而影响飞机性能.为此,基于多个软件平台,建立了典型缝翼机构参数化的刚柔耦合虚拟样机,得到了缝翼机构在典型工况下受多因素耦合影响时的动态响应特性;分析了齿轮转速及几何尺寸不协调对缝翼收放的影响,得到了齿轮分度圆半径及齿轮转速的允许范围;最后以运动卡滞为典型失效模式,以齿轮转速和齿轮齿条分度圆半径为随机变量,采用蒙特卡罗法对其进行了可靠性及可靠性灵敏度分析,得到缝翼机构的运动卡滞可靠度和各设计变量对可靠度的归一化灵敏度.为缝翼的性能评估和进一步优化设计提供了参考.