基于开环快刀伺服的微结构表面高速车削创成

提出了一种开环快刀伺服(Fast tool servo, FTS)系统实现方法,对微结构表面进行高速切削以提高微结构制造效率.针对宽频FTS系统设计,以压电叠堆和柔性铰链为驱动器和导向机构,借助解析模型优化设计了FTS装置参数并进行了有限元验证,实验测试结果表明所设计的FTS获得了预期性能.针对宽频域轨迹跟踪,采用线性动力学模型级联静态Prandtl-Ishlinskii迟滞模型,构建并联合辨识获得了FTS输入与输出间的映射模型,并通过动态迟滞补偿实现了kHz级宽频域内一致性的建模精度和轨迹跟踪精度.最终,借助精密数控车床和FTS样机搭建了切削系统,以典型微结构表面切削创成验证了所提出开环FTS高速切削的可行性.     

基于FPGA和USB的数据采集系统设计

以逻辑器件FPGA和USB2.0芯片CY7C68013为核心,设计了4路模拟输入、12位数字精度、每路模拟输入采样速率均为250 kBPS的数据采集系统.该系统能够在板卡上实现信号的采集及前端处理,并能通过USB总线与上位机通信.实现数据的存储、显示及后端处理.在数据采集与传输模块的设计中,给出了数据采集和传输的原理图及其电路的详图,详细的介绍了FPGA在数据采集系统中的实现过程.     

太阳射电观测系统多通道变频电路一致性补偿方法与实现

地基太阳射电观测系统观测信号频带较宽,覆盖十米至毫米波段.限于ADC采样率和输入带宽,通常需要通过变频电路将射电信号分段变频后再进行模数转换.由于模拟器件的差异性,多通道变频电路存在幅相不一致的情况,造成通道间幅相误差,影响接收机测量精度,对极化测量影响尤为严重.本文通过测量太阳射电观测系统中变频电路各通道之间的幅频和相频偏差,计算出每个频点的补偿系数,存入太阳射电观测系统数字接收机的FPGA中.观测时,在FPGA中将ADC输入的数据进行FFT处理,每个通道各频点数据乘以相应补偿系数,削弱通道间不一致性,提升数据质量.选取山东大学槎山太阳射电观测站150～500 MHz太阳射电观测系统进行实验验证,经补偿后通道间幅度差降低至0.5 dBm以下,一些频点差值为0 dBm,相位一致性得到显著提升.实际应用表明,本方法为提升宽频带变频电路一致性提供了解决方案,为低频对周天线阵数字波束合成、同频段多天线相干测量的多通道一致性校正提供了有效参考.     

非线性宽频振动能量采集技术的研究进展

环境中的振动大都不是单一频率的振动,其频率成分分布在一个较宽的频带内.为了充分采集环境中的振动能量,实现无线传感器的自供电,要求振动能量采集器具有宽频振动采集性能.非线性振动法是目前研究最多的一种方法,利用非线性振动法可较容易地实现宽频振动能量采集,且能获得较好的能量采集性能.本文阐述了非线性宽频振动能量采集器的工作原理、机电耦合理论,根据不同的类型介绍了宽频振动能量采集器的最新研究进展,总结了不同类型的优缺点,并对非线性宽频振动能量采集器的发展趋势进行了展望.     

基于充气板的呼吸监护仪设计与实现

根据非接触式家庭生理监护的要求,设计了一种基于充气板的呼吸监护系统。系统采用压阻式压力传感器来采集呼吸信号,通过平衡管并进行差压测量来提高信号采集部分的信噪比;针对呼吸信号弱、噪声强、动态范围大等特点,设计信号调理电路和幅度的自动调整算法;在上位机利用Visual C++设计了睡眠中呼吸状态判别和呼吸率提取算法。实验结果表明,该系统的信噪比最高可达22 dB,呼吸率检测误差均在10%以内,无超过15s呼吸暂停漏报情况,能够实现呼吸率检测和呼吸暂停监护的功能。     

具有双控制输入通道高阶不确定非线性系统控制设计

本文研究了一类高阶不确定非线性系统的全局渐近稳定控制设计问题.不同于现有结果,本文所研究的高阶非线性系统具有两个控制输入通道,即控制输入直接作用于两个一维子系统.这导致已有的控制设计方法不能或难以用来解决该类控制设计问题,因此,寻求新的控制设计方法,用以解决多控制输入通道高阶非线性系统的控制设计问题,是一个很有意义的研究课题.本文首先引入一个有效的反馈变换,从而在非线性系统满足适当假设条件下,成功地将该类系统的控制设计问题转化为规范的单控制输入通道情况下的控制设计问题.进而借助于已有结果,特别是增加幂次积分方法,给出所研究非线性系统的全局渐近稳定控制器的设计方法.尽管本文所研究的系统是具有多控制输入通道高阶非线性系统的特殊情况,所得结果具有一定的局限性,但对更一般情况具有借鉴和指导作用.最后,仿真算例验证了本文理论结果的有效性.     

并联型12脉波整流系统直流侧有源谐波抑制研究

为提高多脉波整流系统的谐波抑制能力,降低系统的开关损耗,研究了一种多脉波整流系统直流侧有源谐波抑制方法.根据多脉波整流系统交、直流侧电流关系,分析了输入电流为正弦波时所需的环流,并给出了可实现的环流形状;根据有源平衡电抗器副边电压和可实现环流的关系,确定了可通过在有源平衡电抗器副边串联电阻消耗输入电流谐波能量;为回收串联电阻所消耗的谐波能量,设计了半桥PWM整流电路串联于有源平衡电抗器副边,回收谐波能量并返送给负载,实现了谐波能量的回收再利用.实验结果表明,PWM整流器正常运行时,系统功率因数近似为1,且系统的谐波抑制性能不受负载变化和输入电压变化影响.     

考虑未知输入的异构集群系统群体智能合围跟踪控制

集群系统合围跟踪控制是群体智能涌现在运动控制层面的实现途径之一,在智能化战争时代具有广阔的应用前景.本文面向未来空地群体智能作战中护卫任务的应用需求,聚焦军品押送、重要人物护送等典型任务场景,研究了异构集群系统考虑领导者具有未知输入的分布式编队-合围跟踪控制问题,以实现复杂环境下空地协同智能作战.首先引入代数图论知识,建立具有未知输入的异构集群系统模型,提出了一种编队构型生成系统.之后结合自适应控制律,利用邻居局部信息交互设计了基于边的分布式编队-合围跟踪控制器,并证明了闭环系统的稳定性.此外,对异构集群系统涌现出的更复杂的群体智能特征进行了分析与总结.最后,通过数值仿真验证了本文所提出的方法能够实现预期的编队-合围跟踪控制,并建立了实物等效验证系统,对控制方法的有效性进行了验证,为实际情况下大规模空地协同智能作战提供了有力的理论支撑.     

牵引网宽频域谐波与振荡抑制技术应用研究

针对大功率、高密度、多种类的机车群在小容量牵引供电网中带来的宽频域谐波和谐振问题,从交流机车的拓扑和调制出发对宽频域谐波产生的机理进行了分析,并结合对两种典型车型,对不同类型机车混跑线路的谐波分布多样性进行了分析.为此提出了基于H桥级联的有源电力滤波器（HCAPF）和高通滤波器（HPF）相结合的谐波抑制方案,利用HCAPF对无功功率进行控制并对低次谐波进行抑制,利用高通滤波器对高次进行吸收.结合示范工程,对参数设计、HCAPF性能测试进行了详细介绍,最后对整个补偿系统投入前、后24 h的电压畸变率等参数进行对比测试,结果表明补偿后电压总畸变率平均值从4.324%下降到2.934%,满足国标,其中各次谐波电压都有较大下降.同时电网电压的最大波动率从14.5%下降到10.7%.     

功能驱动的超材料结构数字化设计与3D打印

本文提出了一种以功能驱动的超材料结构数字化设计新方法,以实现电磁波传播方向90°偏折的伊顿(Eaton)透镜为典型应用目标,研究了其介电常数理论分布模型的数字化离散方法,获得了三维90°伊顿透镜介电常数离散化分布工程模型;通过理论计算建立起超材料单胞结构几何参数(木堆单胞结构柱宽ω与单胞尺寸a)与其等效介电常数之间的映射关系,从而实现三维90°伊顿透镜的工程模型向结构模型的转化;以光固化树脂(介电常数为3)、混合液体介质(介电常数从2.2到40)为原材料,采用光固化3D打印工艺,实现了液固耦合的三维90°伊顿透镜宏/微结构一体化制造;通过仿真和实验测试表明,所实现的三维伊顿透镜能够调控入射电磁波的传播方向,实现入射电磁波的90°偏折,且在12～18 GHz频段范围内具有宽频特性.本文所提出的数字化设计方法与3D打印工艺相结合,为实现面向电磁波传播调控的新型电磁波器件提供了一种途径.     

基于Muhisim 10的低频功率放大电路分析与仿真测试

以Multisim10作为平台，对低频功率放大电路进行了必要的仿真、测试，确定了电路的最大不失真输出功率、输入电阻和输出电阻、上下限截止频率、效率及输入灵敏度等各项参数，为实际电路的设计提供了可靠的依据。     

基于DDS技术的多路高精度信号源设计

本系统以DSP2812和CPLD相结合,采用DDS（DDFS,直接频率数字频率合成）技术设计的多路高精度信号源,它可以根据用户设定的电流、电压参数,实现12路模拟量的输出.其模拟量的基本波形为：正弦波、三角波、方波和用户自定义的波形,同时可根据需要实现20次以内任意次谐波的迭加.     

电子束焊机高压电源控制方法的研究

介绍了电子束焊机用的全桥逆变式高压电源的工作原理,设计了电压反馈式的PWM脉冲产生及控制电路,根据电子束焊机的特点设计了高压电源的保护电路。最后,通过实验验证了设计的可行性。     

基于DDS技术的多路高精度信号源设计

本系统将DSP2812与CPLD相结合;采用DDS（即DDFS,直接数字频率合成）技术设计的多路高精度信号源;可以根据用户设定的电流、电压参数,实现12路模拟量的输出;其模拟量的基本波形为：正弦波、三角波、方波和用户自定义的波形;同时可根据需要实现20次以内任意次谐波的迭加。     

具有通信受限的网络控制系统量化反馈控制

针对一类通信受限的网络控制系统,研究量化反馈控制器及动态调度策略的联合设计问题.考虑到介质访问约束和信号量化误差的影响,将网络控制系统建模为等价的离散时间切换系统;通过Lyapunov稳定理论推导出保证系统鲁棒稳定的模式及量化依赖型充分条件,并给出了量化反馈控制器的设计方法;在此基础上,设计了基于实时状态的动态通信调度策略,实现了网络控制系统的镇定控制.最后通过仿真示例验证了所提出方法的有效性.     

基于压缩感知的宽孔径SAR成像

宽孔径SAR数据包含目标不同姿态角散射信息,实现宽孔径SAR成像对目标轮廓重构与解译识别具有重要价值.本文首先提出点模糊函数(point ambiguous function,PAF)研究影响压缩感知SAR成像的因素,然后用模型失配函数(model mismatch fucntion,MMF)分析宽孔径测量条件下点散射模型失配对成像性能的影响.最后根据上述结论,选择发射信号参数改善测量矩阵性能,利用广义似然比检验方法克服模型失配对成像性能的影响.实验结果验证了本文结论的正确性和成像算法的有效性.     

On reversible changes in the steady state ion-conductance of the Ranvier node membrane under low frequency sound fields.

The influence of sound waves on the stationary membrane conductivity of the axon membrane in myelinated nerve was investigated. Sound fields with frequencies within the auditory limit shift the transition voltage Vtr and correspondingly the threshold voltage of the action potential in polarisation direction. The results indicate that these changes of the electrical membrane behavior are due to a direct mechanical interaction between low frequency sound fields and membrane structure.     

On reversible changes in the steady state ion-conductance of the Ranvier node membrane under low frequency sound fields

Summary The influence of sound waves on the stationary membrane conductivity of the axon membrane in myelinated nerve was investigated. Sound fields with frequencies within the auditory limit shift the transition voltage V_tr and correspondingly the threshold voltage of the action potential in polarisation direction. The results indicate that these changes of the electrical membrane behavior are due to a direct mechanical interaction between low frequency sound fields and membrane structure.