智能气囊的冲击主动控制原理实验研究

智能气囊是一种应用智能材料结构设计的智能缓冲构件。智能气囊能在缓冲过程中主动控制冲击过载，可使缓冲过程的冲击过载更为平缓，提高缓冲保护的有效性。本文首次对智能气囊的结构组成、缓冲原理进行了理论分析和实验研究，并对智能气囊的冲击主动控制原理进行了实验验证。其中驱动机构采用层叠电致伸缩驱动器设计，因电致伸缩材料具有执行力大、响应快、线性范围宽的特点。文中利用层叠电致伸缩驱动器设计了智能气囊排气装置，测试了其动态响应特性与缓冲驱动特性。研究结果表明，该排气装置具有良好的驱动性能，可以满足智能气囊的排气控制要求。控制采用了一维的模糊控制方法，提高了控制的速度。实验研究结果证实智能气囊缓冲器的原理是正确的。     

薄板光学反射面面形变形驱动器集成设计

针对某光学载荷薄板反射面面形调整需求,对一种新型精密微调驱动器开展了集成设计研究。分析了柔性太阳翼冷热交变对敏感载荷的影响,设计了一种基于巨磁致伸缩材料(GMM)的主动补偿驱动器,对驱动器关键部件进行了优化。建立了驱动器的动力学模型,并利用模糊自适应PID算法对其进行闭环控制。仿真结果表明:设计的驱动器能实现较大的行程、较高的定位精度,可用于面形变形补偿。     

最小拍数字控制改善磁致伸缩微量位移机构特性

由于磁致伸缩微量位移机构的误差补偿通常是动态过程,因此而研究磁致伸缩的动态响应特性。利用宽频带的位移测量仪,得到了磁致伸缩对阶跃驱动电流的传递函数;利用计算机数字校正系统,研究了磁致伸缩的最小拍控制方法,进而研制了磁致伸缩微量进给机构及其单板机最小拍数字校正闭环系统,成功地使过渡过程时间由0.02秒减小到0.09秒。此系统不仅适用于精密微量进给,而且也适用于动态误差补偿系统作执行机构。     

PLZT光致伸缩层合梁的非接触形状控制

以光电层合梁非接触形状控制问题为研究对象,阐述了PLZT光致伸缩驱动器的工作机理,建立了光-电-力-热耦合情况下的光电有限元模型,通过引入加强假定应变模式和假定自然应变法改善了单元的性能。在此基础上,以光致伸缩驱动器所受到的光强大小为设计变量,以光电层合梁的期望形状与控制形状的差值函数为目标函数,应用有限元法和遗传算法建立了求解基于PLZT光致伸缩驱动器层合梁非接触形状控制问题的一般方法。数值模拟的结果验证了该方法有效,表明该方法能够很好地实现光电层合梁结构的非接触形状控制。     

一种亚微米级两座标微动伺服装置

介绍了一种能同时实现轴向和径向微量过给的一两座标微动伺服装置。该装置由电致伸缩器件驱动，采用整体式双柔性铰链结构。以数字信号处理器TMS320C25为中心的控制系统自成体系，能实现高速输入输出操作和快速数学运算。文中主要阐述了其微进给原理、控制系统组成、控制方法，并对实验结果进行了详细的分析。实验结果表明，两座标微动伺服装置位移量大于±3μm，定位分辨率高于0．01μm。     

临近空间伞张式飞艇气囊结构协同仿真研究

首先介绍了临近空间伞张式飞艇气囊结构的组成和工作原理,针对原有伞张式气囊伸缩机构存在的受力集中问题提出了改进设计方案,然后对改进设计的伞张式气囊伸缩机构进行了多柔体动力学仿真,得到连接盘处的位移时间函数,并对20km飞行高度的飞艇气囊结构进行有限元分析,得到气囊表面应力分布和气囊张力传递到气囊伸缩机构连接盘处的作用力,最后提出了一种多柔体动力学分析和有限元分析协同仿真方法,得到整个变形过程中气囊伸缩机构中受力最大连杆的载荷历程。通过与原有气囊伸缩机构中连杆的载荷历程进行对比,验证了改进设计方案的合理性。     

电致动聚合物致动器材料及放大结构综述

为满足航天应用的需要,本文对EAP材料研究情况和它们典型的压电致动器放大结构发展趋势进行了综述。首先比较了干湿EAP材料的特性,提出了应用中需要注意的一些问题;其次,以典型的压电致动器放大结构为例,分析了其优缺点,强调了一些新颖的概念。最后指出,为克服航天应用中EAP致动器力和行程的限制,需要根据实际应用从材料和放大结构两方面展开深入研究。     

提高耐应力高磁饱和合金磁性能的研究

对耐应力、高磁饱和新研制的IJ95合金提高导磁率,降低矫顽力进行了大量的工艺试验研究。结果表明,应用预真空和纯化氢气保护,净化合金质量;选取适当加热温度,及足够保温时间,调整磁畴结构;严格控制冷却速度,使之获得适宜有序度和磁晶各向异性常数K_1,饱和磁致伸缩系数λ_s趋向于零的热处理工艺制度,其磁性能大大地超过设计图纸技术条件规定和研制试验最高性能指标,获得了软磁合金的最佳综合性能。     

一种基于散斑图像的嵌入式微位移测量系统的研制

为了满足微位移量的实时、非接触测量的需要,研制了一种基于散斑图像的嵌入式微位移测量系统。从计算精度、存储资源和计算效率等角度,综合分析比较了Dirac法、IDFT法、MMSEI法和MMSEII法的测量性能,并基于MMSEI法和DSP处理器(TMS320DM642)设计实现该测量系统。重点论述了系统软件和实验系统的设计与实现方法,并分别在不同运动速度、表面粗糙度和表面材料的条件下,对测量系统进行实验和数据分析。实验结果表明,该测量系统是可行有效的,但系统的稳定性需要进一步改进和提高。     

压电-活塞式合成射流驱动器结构与性能

在传统的压电合成射流驱动器驱动器的基础之上,结合活塞式合成射流驱动器的结构特点,设计了一种新型的压电式合成射流驱动器结构。使用ANSYS仿真出这种新结构的振型模态并与传统压电式合成射流驱动器的振动模态对比。通过热线风速仪对新驱动器的驱动能力进行测量。得到了这种新型驱动器的频率响应曲线、瞬时速度、中心线上速度分布和开口处横向速度分布曲线。实验结果显示出这种新型的压电-活塞式合成射流驱动器峰值速度可以达到80m/s以上,可以有效增加驱动器的驱动能力。