静电力反馈微加速度计的模拟控制器优化

静电力反馈微加速度计在突然受较大加速度冲击后出现振荡失效,严重影响工作可靠性。为查明失效原因,优化设计以保证全工作范围内稳定性,研究了系统动特性随外界加速度的变化。将静电刚度引入以分析失效原因,并根据分析结果提出模拟控制器的改进方案。S IMUL INK对比仿真的结果和电测法对比实验的结果确认了对失效原因的判断,验证了改进方案的可行性。工程实际中,该文提出的分析与优化方法可以指导此类加速度计的可靠性设计,通过选择合理的控制器网络形式和参数,避免加速度计受冲击后振荡失效。     

静电悬浮微机械加速度计设计

设计了一种基于静电悬浮原理的微机械加速度计。它采用三明治结构的微敏感元件,电容式位移检测方案及静电力悬浮控制方案。着重对敏感元件的主要结构设计、参数的选取、支承静电力的计算以及量程极限、精度极限等问题进行了分析,表明在目前技术条件下,可以实现量程约5g,精度为10-5g的悬浮微加速度计。设计并加工出一种圆环形结构的敏感元件,已实现了Z轴方向的静电悬浮及加速度测量,证明设计方案是可行的,进一步研究可实现三轴悬浮加速度计。     

激励电压对梳齿式加速度计系统的影响

为优化梳齿式微硅加速度计的系统设计,研究了激励电压对加速度计性能和电路参数选择的影响。推导出的系统静电力方程说明,激励电压对静电力的影响相当于在预载电压上叠加了微幅高频干扰,该干扰决定了加速度计的标度因数稳定性。由闭环传递函数得出了标度因数稳定性与电路参数间的关系。实验结果表明,根据标度因数稳定性指标选取了合适的电路参数后,可以忽略激励电压对静电力的影响。在实际应用中,利用该结论可以减小加速度计尺寸并降低功耗。     

微加速度计多失效模式可靠性分析

以梳齿式电容微加速度计为研究对象,开展考虑刚度失效、黏附失效等多个失效模式共同作用下的可靠性分析。首先,建立表征各失效模式的数学模型;并利用结构可靠度方法进行各失效模式的可靠性分析。然后,进行各失效模式的相关性分析,获得相关系数矩阵。最后,以各失效模式可靠性结果和相关系数矩阵为输入,建立微加速度计多失效模式可靠性分析模型;并进行相应的可靠性分析。一方面给出了微加速度计的可靠度,用于判别微加速计是否满足可靠度要求;另一方面给出了微加速度计各失效模式和各随机变量的量化的重要度排序,用于确定具有针对性的可靠性提高措施。     

电测法测量梳齿式微机械加速度计的机械参数

为测量梳齿式微机械加速度计敏感元件的机械参数,提出一种静态电测法。在施力电极上加载直流电压,产生与摆片重力相当的静电引力,根据静电力与重力平衡的关系式,求解出敏感元件的实际机械参数。进行了检测电路的放大性能实验、加速度计重力场静态翻滚实验和摆片的静电吸引实验。实验结果表明,该方法能准确地估算敏感元件的实际机械参数及静态性能。与其他方法相比,静态电测法能较为全面地评估加工工艺对系统性能的影响,不需要特殊的测量环境和仪器设备,能在制造现场使用。     

二极管电容检测用于微加速度计的误差分析

方波激励下的环形二极管电容检测电路应用于微机械加速度计是一种新的尝试.根据实践,该方案可以很好地在闭环系统中工作.该文建立了这种解调电路的数学模型,进行了误差分析,给出了其参数对闭环系统的影响.该方案在将检测电容变化转换为电压变化的过程中会引入非线性因素,该文证明了这种影响在闭环后可以忽略.计算结果表明,较解调电容的变化,敏感结构电容的变化将对输出电压的变化起主要的影响作用.此外,推导出的静电力公式说明,较大的激励电压会减小系统的稳定裕量.     

电容式力平衡加速度计的设计

电容式微机械加速度计是一种将加速度转换成差分电容、通过检测差分电容的变化来检测加速度大小的一类高精度的惯性传感器。利用开关电容电路实现C-V变换,利用反馈静电力实现力平衡闭环控制,设计了一种电容式微机械加速度计。通过构建电容式加速度传感器及外围电路的数学模型,推导了闭环工作的系统函数。并对实际系统进行研制,最后给出了整个系统的测试结果。     

多失效模式机械系统可靠性优化设计

为提高机械系统的可靠性,应用机械系统可靠性设计理论和优化设计方法,在多失效模式下,研究机械系统可靠性优化设计的实现方法.运用可靠性设计的随机摄动法,讨论机械系统可靠性优化设计问题,建立机械系统可靠性优化设计方法在多失效模式下的数学模型,提出机械系统可靠性优化设计的计算方法.在基本随机参数前二阶矩已知情况下,通过计算机程序可以迅速准确地获得机械系统可靠性优化设计信息.该方法的计算结果更接近工程实际中机械系统可靠性优化设计问题.     

高量程加速度计测试电路板的可靠性分析

测试电路是高量程加速度计的重要组成部分,其抗冲击能力直接影响高量程加速度计的可靠性。在理论分析高量程加速度计测试电路在冲击环境下的失效模式与机理的基础上,运用ANSYS/LS-DYNA对测试电路的抗过载能力进行了模拟仿真。完成了测试电路在0—40 000 g范围内的冲击测试。试验结果发现在19 750 g的冲击下电路失效。并且对电路板的可靠性采用应力—强度干涉模型进行评估。     

机械可靠性的灵敏度

基于应力———强度干涉模型,研究了机械可靠性的灵敏度。通过对设计参数求偏导数的方法,得到可靠性的灵敏度计算公式。给出了多种失效模式可靠性的灵敏度计算方法。以轴为实例,计算了可靠性的灵敏度。机械可靠性设计应该进行灵敏度分析,灵敏度大小做为再设计时,修改设计参数的依据。不进行灵敏度分析的机械可靠性设计是盲目的。     

集成锁相跟踪滤波器件(PLTF)调试中的几个问题

本文介绍PLTF调试中的几个问题;NE526捕捉带宽的测量,调制器与带通滤波器的引进,调谐电容的确定和缩短捕捉时间、稳定工作的措施及滤波器参数的选择。文中给出的照片是在不同信噪比的情况下得到的。     

一类不确定非线性切换系统的鲁棒容错控制

利用共同Lyapunov函数技术,研究了一类含有结构参数不确定性和未知非线性扰动的非线性切换系统的鲁棒容错控制问题·给出了各个子系统的状态反馈控制器的设计,使得闭环系统对于结构参数不确定性和未知非线性扰动具有鲁棒性,并且在任意切换下保证闭环系统是全局渐近稳定的·同时当系统的执行器失效时,通过预先给定的失效集,使得闭环系统对于所有发生在给定失效集的执行器失效,在任意切换下是全局渐近稳定的·最后用具体的例子验证了本文设计方法的可行性和有效性·     

硬脆材料端面微磨削的磨削力及试验研究

端面微磨削对于加工硬脆材料具有显著的优势。磨削力是磨削机理研究的主要参数之一。本文基于微磨削的特点和逆磨与顺磨的不同,建立了磨削力模型。采用石英玻璃对端面微磨削进行实验研究。通过实验数据对理论模型参数值进行确定,完善并修正磨削力模型。通过实验测得的数据验证磨削力理论模型的正确性,并分析误差产生的原因。     

切削过程的自适应模糊控制

针对恒力切削过程自适应控制,设计了包括切削过程的闭环控制系统.对于具有高度非线性、随机干扰严重的复杂动态过程,采用在线调整参数的自适应模糊控制器,并应用虚拟加工过程建立模型和预报切削力.通过对切削力的检测获取切削过程的特征信息,用切削力比确定进给速度调整率,以切削力偏差和偏差变化率作为评价指标,实现恒力切削过程的自适应控制.仿真和切削试验表明,系统具有良好的切削力控制精度和稳定性,在提高金属切除率时有效地降低了刀具破损的发生.     

全断面隧道掘进机破岩机理离散元分析

将基于微观胶结试验得到的岩石微观力学模型植入离散元软件,模拟滚刀破岩过程并重点分析滚刀破岩各阶段的宏微观机理.结果表明:滚刀破岩过程按破岩阻力和侵入深度的关系可以分为3个阶段,即加载阶段、卸载阶段和残余跃进阶段;破岩过程中的胶结破坏主要分为拉破坏和剪扭破坏2种类型,其中,中裂纹主要由拉剪扭复合破坏引起,斜裂纹主要由拉破坏引起,证实了张拉破坏理论.加载阶段是滚刀破岩的必经阶段,卸载阶段是滚刀破岩的关键阶段,有效利用卸载阶段破碎特性可以提高破岩效率.     

考虑岩石交界面方向效应的巴西劈裂试验研究

为了研究硬岩与软岩交界面方向对其破坏形式的影响,对含岩石-水泥砂浆(代替软岩)交界面的组合试样进行了多组加载角度的巴西劈裂试验,获得了不同交界面方向的组合试样的"抗拉"强度,并利用颗粒流程序PFC2D研究了交界面的破坏机理.计算得到的"抗拉"强度随交界面与加载方向夹角的增大而增大.当交界面平行于加载方向时,沿交界面发生劈裂破坏,计算得到的"抗拉"强度可认为是交界面的抗拉强度;当交界面与加载方向不平行时,发生更为复杂的拉―剪复合破坏.此外,为了进一步分析交界面的抗拉强度对破坏形式的影响,采用提高水泥用量和增大交界面粗糙度两种方法增加交界面的抗拉强度,并进行了一系列试验.试验得到了含交界面的巴西劈裂试验的典型破坏模式分布图,对更好地理解硬岩与软岩交界面的破坏形式具有指导意义.     

脉冲荷载作用下柔性边界RC梁的动力计算方法

基于Euler,Bernoulli梁理论,推导了柔性边界RC梁在脉冲荷载作用下的动力响应计算方法,结合钢筋混凝土构件的动态极限抗力判别方法,分析了动荷载特征、支座刚度及支座阻尼对柔性边界RC梁破坏模式的影响规律．结果表明：在脉冲荷载作用下,柔性边界Rc梁的破坏模式不仅与动载特性有关,还取决于边界条件;柔性边界可使RC梁的破坏时间明显延迟,动荷载加载速率越高、爆炸冲量越大,超压峰值越大,梁就越容易发生剪切破坏．     

含甲烷水合物松散沉积物的力学特性

通过含甲烷水合物松散沉积物三轴测试,首次基于临界状态原理探讨水合物沉积物发生应变软化、硬化破坏形式的机制,重点分析各强度参数变化规律及其对破坏模式的敏感性。结果表明:三轴剪切试验过程中沉积物破坏模式受有效围压、水合物饱和度等因素共同控制;破坏模式对峰值强度、起始屈服强度、起始屈服模量、内聚力、内摩擦角等参数的影响较小;不同破坏模式条件下水合物沉积物切线模量、峰值剪切模量等参数变化规律完全不同,其计算模型须在不同破坏模式框架内分别分析,而不能忽略破坏模式的影响建立笼统的水合物沉积物强度参数计算模型。