电动舵机离散滑模变结构控制器研究

为了提高弹用电动舵机的鲁棒性,采用了铰链力矩的舵机数学模型,从工程应用角度对模型中传递函数系数进行了适当修正,研究了一种基于离散滑模变结构控制器的弹用电动舵机控制方法,分析了离散滑模设计中的三个参数c,ε,q的影响.经仿真验证,所设计的控制器不仅有较好的动态性能,而且所引起的0.3 V的抖动更利于克服舵机的死区电压.     

具输入饱和因子的滞后广义系统的鲁棒镇定

利用Lyapunov方法研究了具输入饱和因子的滞后广义系统,给出了其镇定控制器的设计方法,并对具有不确定的滞后广义系统设计了控制,保证其闭环系统渐近稳定,给出了一个数值实例。     

振动控制技术的研究

研究了一种新型的作动器,主要用来解决由发动机所引起的船舶甲板的振动问题.通过机械机构及控制系统来实现激振频率及振幅的在线跟踪调节,控制系统可自动识别相角差及振动幅值并自动进行调节.模糊控制器可显著地减小船舶的振动,作动器与激振器相角差控制方面首次提出了优化模糊控制算法,与传统模糊控制算法比较,模糊控制规则可根据实际测试结果进行确定,然后由程序进行分段线性优化,提高了相位角差调整的精度,理论分析和仿真结果表明,当系统模型参数发生变化时,该作动器具有良好的特性,对于抵消来自振源的振动具有良好效果.     

多维微传动平台设计及基于RPY角的运动特性分析

为了满足精密制造领域对于传动平台多自由度及大行程的要求,基于空间机构学,设计了由压电陶瓷驱动柔性铰链导向的六自由度微传动平台.针对压电陶瓷输出位移小的缺点,设计桥式机构对其输出位移进行放大,并利用线切割对传动平台进行一次性加工,得到具有大行程的一体式传动平台.通过齐次坐标变换得到了补充修正后的RPY(滚动-俯仰-偏转)角姿态描述方法,利用此方法分析传动平台的运动特性,通过虚功原理和坐标变换理论,建立了微传动平台的运动学模型,得到了压电陶瓷驱动位移与传动平台运动位移之间的映射关系,以及微传动平台6个方向的静态刚度及其变化规律.利用ANSYS12.0对传动平台进行有限元仿真,并搭建实验平台进行实验测试,实验结果与理论模型和仿真结果的对比分析验证了理论模型的正确性及平台结构的合理性.     

考虑次迟滞环的内嵌式SMA电机非线性模型

引入量化指标——马氏体份数来描述形状记忆合金的相变程度．基于马氏体份数,构建了可充分定义主、次级迟滞环的非线性分析模型．该模型采用两个指数方程分别计算加热和冷却条件下SMA的马氏体份数,由连续、共初始与共极限约束宴时调整指数方程的相应参数,得到SMA相变时的马氏体份数．由内嵌式SMA电机曲率与SMA马氏体份数的线性变化规律,得到内嵌式SMA电机的弯曲曲率．P1控制的阶跃响应的仿真与实验结果验证了模型的有效性和准确性．     

具有饱和执行器的随机中立型系统的均方指数稳定性

讨论具有饱和执行器的混合时滞随机中立型系统的均方指数稳定性.在考虑了时变时滞依赖和分布时滞效应的系统状态中融入具有Markov跳变的随机中立系统,针对此类系统设计了一个无记忆饱和状态的反馈控制,构造合适的Lyapunov-Krasovskii函数,由时滞分割法得到系统的最大时滞上界,采用线性矩阵不等式方法,推导出系统均方指数稳定的充分条件并进一步得到较小保守性.数值例子说明该方法的有效性.     

球体蓄热体的热饱和时间

以加热炉中烟气出口处蓄热体为研究对象,建立了一维非稳态导热过程的数学模型,采用有限差分法进行模型的离散化.使用C 语言开发了计算球体蓄热体热饱和时间的程序,确定了蓄热体热饱和时间与各种影响因素之间的关系.结果表明,对流换热系数的增加会缩短蓄热体的热饱和时间,而蓄热体热容、密度及其半径的增加均使得蓄热体的热饱和时间线性增加.     

圆形电场活化聚合物致动器中的褶皱和吸合不稳定性

电场活化聚合物（Dielectric Elastomer,DE）具有优异的力学性能,在电场作用下应变可达100%以上.作为一种新型的致动器,它被广泛地应用于医疗设备、适应性光学仪器和机器人等领域.根据Tommasi等人研究DE薄膜稳定性的方法,本文着力分析了圆形电场活化聚合物致动器中的褶皱和吸合不稳定性,旨在方便、直接地指导致动器设计.基于简单的几何和材料假定,作者考虑了预拉伸、致动区尺寸和材料模型这些影响DE技术应用的重要因素,采用一种解析方法有效地描述了褶皱和吸合失稳,并对失稳机理做出了清晰的物理解释.作为结果,本文给出了不同预拉伸值时失稳的一系列临界参数,找到了满足不同需求的最优预拉伸值,并与实验比较吻合较好.     

多压电驱动器系统迟滞和蠕变前馈补偿控制

压电驱动器具有迟滞和蠕变等非线性特性,影响定位精度和限制系统性能。提出一种同时补偿多个压电驱动器迟滞和蠕变的控制方法。通过基于模型的开环控制补偿实现单个压电驱动器的线性化,将含有多个补偿后线性化压电驱动器的系统视为线性系统,应用叠加原理构建影响系数矩阵描述压电驱动器间的耦合效应。在前馈通路串联影响系数逆矩阵与多个线性化压电驱动器实现系统开环补偿控制。实验结果表明在阶梯形信号作用下,多压电驱动器系统的迟滞和蠕变特性同时显著减小,表明开发的前馈补偿控制方法在准静态应用中是有效可行的。     

基于坐标变换的压电陶瓷执行器迟滞非线性模型研究

在实验测量的基础上,基于压电陶瓷执行器位移-电压曲线各升程之间、各回程之间的近似相似性,采用坐标变换方法,建立了压电陶瓷执行器位移-电压之间的迟滞非线性模型。该模型只用第1个升回程的实测值,便可实现对以后任意升回程各点的跟踪;其不仅适用于驱动电压为周期信号的情形,也适用于非周期信号的情形。实验研究了不同的电压驱动过程、驱动电压频率、驱动循环次数、晶片厚度对模型精度的影响。结果表明,当驱动次教不是很高时,模型相对于实测值的误差很小,为2．8％;当驱动次教很高时,模型相对于实测值的误差变大。