基于MATLAB/ADAMS的FAST促动器研究

首先针对FAST工程促动器速度需求和受力情况,提出变频电机、蜗轮蜗杆、滚珠丝杠传动的促动器设计方案;然后在ADAMS中建立促动器虚拟样机模型,对其进行运动学及动力学仿真;最后,通过ADAMS和MATLAB搭建促动器的联合仿真系统对其进行性能测试。结果表明：促动器方案设计合理,促动器虚拟样机具有良好的动态响应特性和轨迹跟踪功能,可以满足FAST工程需求。     

挠性接头角刚度静态测量方法研究

挠性接头角刚度的测量精度直接关系到陀螺仪的控制精度和灵敏度,但传统方法存在较多问题。根据挠性接头角刚度静态测量原理,基于不同的加载方式提出2种角刚度静态测量方法,即机械式加载角刚度测量和压电式加载角刚度测量。搭建以电动倾斜台为分度加载驱动的机械式挠性接头角刚度测量系统,进行挠性接头角刚度测试试验,得出挠性接头角刚度数值。针对机械式加载测量方法中测试结果不稳定的问题,设计利用压电促动器的静态加载机构,提出了一种利用压电促动器测量挠性接头角刚度的方法。使用ANSYS Workbench对压电加载机构位移输出进行仿真,位移输出满足挠性接头角刚度静态测试加载要求,验证了压电式静态测量方法理论的可行性。     

基于桥式放大机构的薄膜致动器设计

提出了一种基于桥式放大机构的柔性薄膜致动器设计.该设计采用桥式放大机构提高致动器位移输出特性,利用并联耦合连杆机构降低输出漂移.采用理想模型和弹性梁理论,对薄膜致动器的运动学特性与形变位移模型建模,深入探究机构位移放大比和输出漂移误差.中心旋转对称式的机构拓扑构型,降低热变产生的寄生位移.通过ANSYS有限元模拟以及样机实验,验证致动器机构设计和位移放大比.采用MEMS工艺设计的样机,最大输出位移为50μm,位移放大比为23.设计参数满足约束要求时,机构输出位移大小只与并联输入位移的均值相关,径向位移不会因输入位移大小的差异产生.     

大型射电望远镜主动反射面控制(英文)

针对13.7m毫米波望远镜的特点提出一种新型主动反射面的控制方法,消除重力、温度、湿度和风力等对主反射面的影响,从而提高大型射电望远镜的分辨率、灵敏度和观测效率,设计了一种CAN/ethernet协议转换器,实现CAN中大量位移促动器与其在工业以太网中的主机的通信,通过光电编码器的反馈闭环控制位移促动器的驱动电机,大大提高了反射面的控制精度.     

灰色预测在FAST液压促动器中的应用

为了满足500,m口径球面射电望远镜(FAST)工程主动反射面索网节点位置和速度控制的要求,对FAST用液压促动器进行了研究,将灰色预测模型应用到传统PID控制中,提出一种新型的步长调整机制,在简化了以往调整机制复杂性、不确定性和耗时性的同时,很好地解决了传统PID控制策略下难以获得理想跟踪精度的问题.通过与传统PID控制策略进行仿真和实验对比,结果表明,变步长灰色预测PID控制策略提高了促动器的速度跟踪精度和位置跟踪精度,速度跟踪误差由0.100,mm/s减小到0.048,mm/s,位置跟踪误差由1.5,mm减小到0.2,mm,可满足FAST工程主动反射面索网节点位置控制精度和响应速度的要求.     

基于简化促动器的QTT天线主动主反射体结构建模及分析方法

本文针对新疆110 m射电望远镜天线主动主反射体结构建模及调整分析技术进行了研究.首先,将简化促动器引入QTT天线结构模型中,建立了包含简化促动器的主动主反射体结构模型;其次,在外载荷作用下,由主动主反射体结构模型可以得到变形天线的促动器指向;再次,基于促动器刚性构件假设,将主动调整分析进一步简化为面板支撑点沿促动器指向调整指定位移的有限元约束方程;最后,针对QTT天线模型对本文方法进行案例仿真,所提方法计算结果与ANSYS仿真结果的差异量约为10^-9mm,表明所提方法的有效性.该方法可为大型射电望远镜天线主动调整的精确分析提供参考.     

道路施工宽幅碎石布料器关键结构参数设计方法

运用力学分析和试验的方法,研究了曲面分隔型碎石布料器导料槽与水平面之间的夹角、导料槽的宽度、布料端的弧度等结构参数,分析了车速对布料器撒布均匀性的影响.设计了宽幅碎石布料器样机,并进行了现场试验.测试结果表明:采用曲面分隔型碎石布料器的试验样机碎石撒布精度为±1.2%,高于采用平面分隔型碎石布料器样机的碎石撒布精度.     

新型智能材料微小型光学镜头致动器的设计与性能研究

为了使微小型光学镜头驱动系统满足低能耗、高稳定性以及结构简单的要求,采用新型智能材料IPMC设计了一种微小型的光学镜头致动器,并对其输出力、位移及响应速度等性能进行了研究.根据直线驱动要求确定了瓣形和环形结构;通过化学还原方法制备了IPMC材料,采用激光切割技术分别制作出5种形状的环形和瓣形致动器,并对其性能进行了测试.利用有限元软件,通过等效热模型分析了致动器的基本性能,结果表明:实验测试与理论分析结果一致,误差率在10％以内;瓣形致动器的总体位移性能比环形致动器的好;在3V驱动电压下两者的位移均大于200 μm;当内圆半径为2 mm、瓣数为8时,致动器的最大位移与响应速度均最佳.     

基于前馈控制的压电单轴实时位移控制系统

为满足微细加工、超精加工等的实时性、精度要求,基于前馈复合控制,提出一种压电单轴精密位移的嵌入式实时控制系统.建立了压电致动器的阶跃响应模型、迟滞特性的Preisach及逆模型.采用Preisach逆模型作为前馈控制环节、比例积分控制作为反馈环节,设计前馈复合控制器.研制了基于S3C2410控制器的压电单轴实时位移控制系统.测试表明:阶跃响应稳态误差小于0.15 μm,调节时间约1.2 ms,超调量约10％;正弦响应误差为-0.41～0.45 μm,在±1.5％以内;该系统能满足多个领域的实时精确控制要求.     

一种微位移测试系统设计

稳定平台系统的光轴空间稳定性能测试要求实现无接触测试和动态测试,文章针对某小型稳定平台系统的测试要求,设计了一种采用高速摄像机接受自准直平行光原理的的微位移测试系统,设计的微位移测试系统可以满足大中小三种不同视场的要求,在小视场的条件下可以达到被测对象运动测量的精度小于10″的指标要求。     

扒渣机械手的机构创新及其运动仿真分析

针对原有扒渣机扒渣效果差、影响铝锭质量等问题,分析了存在的主要原因.利用虚拟仿真技术,对扒渣机的原机构进行结构创新设计,增加了后刮扒器等结构,并对新结构进行虚拟样机的运动仿真研究.结果表明,扒渣机构位移量合乎设计要求,提高了扒渣能力并改善了扒渣效果.     

双显微数字散斑相关测量的光学系统研究

基于桥梁变形测量的数字散斑测量系统,提出一种近距离测量形变的双显微测量系统,能消除刚性位移,提高测量精度.针对实现双显微数字散斑测试技术所需光学镜头,根据成像原理,设计出满足需要的与CCD相匹配的双显微物镜.采用满足设计要求的4倍的显微物镜进行试验,通过实验验证,设计合理,满足所需精度.     

砂轮测量用白光干涉仪三维运动机台设计

为了实现对工件表面质量进行预测和控制,对砂轮表面的三维形貌测量、表征和评价就显得尤为重要.设计了一款砂轮检测用白光垂直扫描干涉仪三维运动机台,主要分为XY向位移平台部分、砂轮旋转定位部分、桥式立柱部分以及含有柔性铰链的Z向微位移系统部分,通过有限元静动力学分析优化机台结构,使其满足使用要求.实现XY向位移平台单脉冲步长0.3125μm,Z向精级机构行程15μm,精度0.03μm.     

滑翔高速飞行器自适应滑模控制器设计

滑翔高速飞行器飞行速率高、飞行环境特殊,具有强耦合、强非线性和强时变的特点. 针对这些特点带来的控制问题,首先对滑翔高速飞行器模型进行了线性化处理;其次利用滑模变结构控制理论设计了滑模控制器;最后将滑模控制器与在线参数估计器组合,设计了滑翔高速飞行器自适应滑模控制器. 仿真结果表明,设计的自适应滑模控制器能够满足滑翔高速飞行器的动态性能指标要求,具有较强的可靠性、适应性和鲁棒性.     

基于Pro/E的重力压板式棉花精量穴播器的优化设计

采用重力压板式棉花精量穴播器的结构和原理,运用Pro/E虚拟设计方法 对该穴播器核心工作部件重力压板式取种器进行了三维数字化建模与动力学仿真,依据仿真分析结果,进一步优化了取种器重力压板的结构参数,较好地满足了该穴播器高速精量排种的技术要求.物理样机的台架试验表明工作速度＜1.2m/s时,穴播器单粒率＞93%,达到棉花精量穴播的技术要求;当工作速度＞1.4m/s时,穴播器多粒率增幅较大,排种性能明显下降.试验结果与运用Pro/E的优化设计结论 基本一致.     

菱形微位移压电作动器的输入输出线性建模

针对某定位装置的位移输出问题,研究了一种新型菱形微位移压电作动器,该压电作动器包括压电陶瓷、菱形微位移放大机构以及柔性铰链部分。对菱形微位移放大机构的放大系数进行了分析,发现该放大机构具有把压电堆的原始位移输出从30μm放大到100μm的能力,放大倍数与菱形环自身夹角θ有关,并且在压电堆输出范围内为比例放大,这些结果可以为更大放大系数的菱形环设计提供依据。建立了该菱形微位移压电作动器输入输出关系的理论线性模型,并将线性模型的模拟结果与实验结果进行了对比,证明该压电作动器线性模型具有较好的精度,能比较准确地反映微位移压电作动器的输入输出关系。     

基于弹性变形和矢量叠加原理的新型整骨机器人变形误差分析

整骨机器人作为医疗智能化辅助装备,考虑到其作业对象的特殊性,结构设计在精度方面具有极高要求。针对一种新型的整骨机器人机械结构,分析了其静力学精度特性。首先确定其主要误差来源,建立了误差传递模型。然后根据几何关系和弹性变形理论对各个误差分别进行分析和研究,确定了影响误差值的结构参数与对应关系,并根据工程样机的具体数值计算出误差值。最后根据空间矢量叠加原理计算出整骨机器人末端最大变形位移,并与工程样机加载实验结果进行对比。结果表明,最大变形误差为0.638 82 mm,与实验结果基本一致,满足偏差不超过2 mm、运动精度为±0.8 mm的定位和手术要求。为整骨机器人的结构参数设计和优化提供了理论基础。     

基于温湿度模型的促动器防积水机理与实验

为提高促动器在户外使用的可靠性,需要研究促动器防积水策略.根据促动器的结构和传热学原理,建立促动器内气体的温湿度模型,实现了促动器内气体温湿度的在线计算.通过模拟计算值与实验测量值的对比,对温湿度模型进行验证,并分析了促动器内部积水的原因.根据温湿度模型计算结果,提出了用防水透气阀解决促动器内部积水问题的方案,并进行了实验对比.     

应用于力促动器的高精度力采集系统设计

对力信号的高精度采集是实现力促动器系统精确控制的前提。设计了高精度力传感器信号采集系统,包括力采集模块、DSP处理模块和上位机软件。力采集模块在对力传感器信号调理后采用ADS1259芯片实现了模数转换过程;DSP处理模块读取ADC输出的数字信号并与上位机通信;上位机软件使用Python设计,实现了对数字信号的处理与显示。经过测试,该系统采集误差小于0.1 m V,采集数据波动小于20μV,可以为力促动器系统的闭环控制提供依据。     

合肥光源储存环四六极磁铁组合支撑设计及样机振动测试

目前正在进行的合肥同步辐射光源的改造项目,对电子储存环内束流的稳定性提出了更高的要求.储存环地基的固有振动会导致支撑机构和四六极磁铁的振动,影响磁场位形,从而降低束流稳定性和束流寿命.针对上述问题,设计了新的四六极磁铁组合支撑机构,测试了储存环地基、现有支撑以及新组合支撑样机的振动情况,分析地基振动的影响因素、变化情况、能量分布等,计算并对比现有支撑和新组合支撑样机对地基振动的放大情况.结果表明,新组合支撑样机的抗振性能明显优于现有支撑,有利于提高束流稳定性,满足储存环物理设计要求.