超磁致伸缩材料微位移驱动器的设计与实验研究

超磁致伸缩材料是国防、航空航天和高技术领域中一种重要的功能性材料。基于超磁致伸缩材料的工作特点,提出了超磁致伸缩材料微位移驱动器的结构原型,详细介绍了微位移驱动器中位移传递和放大机构、驱动线圈及控制电路的设计过程及其设计理论和方法。实验样机采用了多级杠杆叠加的结构形式进行位移传递和放大,实验结果验证了设计理论和方法的可行性和实用性。     

用微型机实现微量进刀系统的闭环控制

实现刀具的精确数量进给是进行超精密切削加工的重要条件之一.特别是对于要求较长距离精确定位的超精加工机床,若采用粗、精、微三级进刀系统,既可以使机床具有快速趋近的功能,同时可用微量进刀机构的精微进给,补偿粗、精进给所产生的位移误差,而使机床的进刀系统在整个行程范围内,具有与微量进刀机构同一数量级的精度.要达到这一目的,必须首先对实际刀具位移量进行自动测量,此外,借助微处理机进行适时快速的分析与控制,即对微量进刀机构进行闭环控制.     

精密电液伺服阀阀芯轴向精磨闭环控制系统的研究

精密伺服阀滑阀副的阀芯台肩与阀套方孔之间的搭接量允差1～μm,生产中加工余量通常只有几微米或几十微米,加工精度要求在1μm之内,由于一般外圆磨床无轴向微量进给装置,加工精度难于保证,为此设计制造伺服阀阀芯轴向精磨闭环控制系统,使用电致伸缩型陶瓷微位移器推动顶尖作轴向微量进给,用电感传感器检测阀芯的实际磨削量,实现闭环反馈控制,对磨削量进行在线检测,使加工误差控制在1μm内,进给量可达40μm.从而解决了精密磨削加工中对刀难和砂轮磨损影响加工精度的问题。     

动态推力测量数字补偿器设计

介绍了动态推力测量的意义以及典型动态推力的补偿方法,提出了直接数字补偿器设计的最少拍和非最少拍的数字补偿器的设计方法,分析和仿真表明,非最少拍数字补偿器具有更好的性能.     

数字伺服系统的设计和仿真试验(下)——数字伺服系统的微型机辅助设计

前言本文阐述数字伺服系统的微型机辅助设计问题。当给定数字伺服系统的设计公式和原始参数后,用BASIC语言在Z80(Ⅲ)上进行辅助设计,可以迅速而准确地获得数字校正装置的各项参数,并能得到各种典型输入下系统的输出和误差曲线,供系统设计人员选取最佳参数。本文着重研究双线性变换系统(加复合控制)、最小调节时间系统和最小均方误差系统的计算机辅助设计问题。     

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。     

星间激光通信机光轴指向误差源分析与补偿控制

针对星间激光通信机后光路各光学元件存在的安装误差导致的光轴指向偏差，细化了激光通信机光学系统中各元件的误差矩阵，并采用矩阵光学方法提高分析精度，通过蒙特卡洛法模拟了总体误差情况，定量分析了各光学元件安装误差对光轴指向精度的影响。为了校正存在的固定安装误差，提出了基于误差校正矩阵的补偿方案。在不测量元件具体误差的情况下，通过相机处光斑质心坐标，反推入射光矢量方向，计算得到误差校正矩阵，对跟踪机构的转动角度进行补偿，显著降低了安装误差对光轴指向精度的影响，并在实机进行了粗跟踪误差校正矩阵修正安装误差的实验验证和全角度推广。结果表明，误差校正矩阵可以在难以测量后光路内部各光学元件误差的情况下，补偿系统安装误差，实现对后光路光轴指向误差的校正，大大简化了地面误差修正的流程，同时节约了在轨通信机跟踪指向运算资源，提高跟踪响应频率。     

空间遥感相机挠性支撑扫描装置测角精度标定方法

针对空间遥感相机挠性支撑扫描系统的测角精度标定问题,利用高精度经纬仪测量扫描镜摆动过程中采集的角度误差数据,研究了适用于空间复杂环境的分段误差补偿方法。利用光电自准直仪对扫描镜的零位进行监测,以解决经纬仪随时间、环境引起的零位漂移。根据高轨应用需求,分析了分段误差补偿法的必要性。将获得角度误差引入补偿系统,采用分段误差补偿法对测角电路进行标定。将测试结果与谐波误差补偿法标定结果对比,验证了分段误差补偿后系统的测角精度能够满足系统性能指标要求。最终确定了分段误差补偿法在空间遥感相机有限角度扫描系统高测角精度实现过程中的有效性。     

带伸缩挠性附件航天器的自抗扰控制律设计

研究了利用自抗扰控制器设计带伸缩挠性附件航天器的姿态控制问题.根据自抗扰控制器可以动态补偿系统模型扰动的特点,针对挠性附件伸缩条件下强耦合、强非线性模型进行了控制律设计.仿真结果显示,系统具有良好的动态、稳态性能和振动抑制能力.     

微小卫星三轴磁强计测量误差校正方法

微小卫星在轨进行磁阻尼和磁定姿时,要利用三轴磁强计测量磁场强度,由温度变化引起的测量误差大大降低了测量精度,因而要对测量误差进行校正。文章提出一种校正方法,通过分析三轴磁强计的测量误差建立误差校正模型,利用磁环境模拟器的磁场强度、温度及三轴磁强计的输出电压,对三轴磁强计进行温度建模,利用伪逆法求得三轴磁强计的标定系数,再利用标定系数和零位电压对温度进行线性拟合,可实现三轴磁强计测量的温度补偿。在温度可变的磁环境模拟器中采用校正方法对三轴磁强计进行测试,结果显示该校正方法具有很好的实用性。     

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。     

空间相机次镜在轨校正仿真分析

针对空间环境变化引起的面形误差和位置误差导致空间相机成像品质下降的情况,提出一种次镜调整补偿系统像差的多软件联合仿真方法。采用次镜调整来补偿系统像差的方法,利用条纹泽尼克多项式来拟合系统波前像差,建立像差系数和次镜调整量之间的多视场灵敏度矩阵模型,进而通过最小二乘法迭代计算求解出各调整量,实现次镜在轨校正的闭环控制。以偏视场同轴三反消像散光学系统为例进行仿真分析,次镜多次迭代调整可以使系统多个视场的波像差接近原始设计值。仿真结果验证了次镜在轨调整的像差补偿作用,为空间相机在轨主动像差校正技术提供了工程应用参考价值。     

基于惯性系的双轴旋转式惯导系统转位方法

针对双轴旋转式惯导系统中不能自动补偿标度因数误差与地球自转耦合误差的问题,提出了一种改进的转位方法。该方法不增加转轴数目,通过补偿地球自转在转轴平面的投影抑制耦合误差项,计算结果表明该方法适用于激光陀螺惯导系统和光纤陀螺惯导系统。利用改进的转位方法对双轴旋转式惯导系统进行仿真,仿真结果验证了该方法的可行性。研究结果为双轴旋转式惯导系统的工程设计和改进提供了一定的理论支持。     

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。     

固体火箭发动机瞬态推力测试装置

本文提出一种实用性较强的瞬态推力测试装置,适用于测量推力上升或下降时间大于4毫秒,推力值从几十牛顿到数百牛顿,推力测试系统固有频率较低的固体火箭发动机瞬变推力。文中指出推力测试的实质问题:利用低频推力测试系统测量高频瞬变推力时,存在着动态畸变和动态误差,阐明了以瞬变力模拟补偿仪和拉压力应变式传感器为主体的瞬态推力测试装置的工作原理。     

加速度表动态模型辨识和误差补偿

本文讨论全液浮陀螺加速度表的动态模型辨识及应用辨识所得模型进行动态跟踪误差补偿的方法。文章首先根据陀螺加速度表的动态模型估算了全程跟踪误差,其次介绍了脉冲传递函数参数的最小二乘估计和应用AIC准则来确定MA噪声的滑动阶数的原理。接下来讨论了用内环力矩器输入试验来实现辨识的可行性和实现辨识的一些问题。然后探讨了补偿动态跟踪误差的一些方法。最后对于一阶MA噪声情况应用增广最小二乘法进行了辨识仿真实验。仿真实验结果表明,全液浮陀螺加速度表的动态模型是可以辨识的。     

光学稳像系统颤振抑制性能的分析与设计

光学稳定成像方法是一种用于隔离视轴颤振对成像质量影响的综合处理技术,它结合传统光学与反馈控制理论,通过闭环控制系统驱动在光成像通路内的动态校正机构补偿探测视轴与成像焦面间的相对运动,进而有效提升成像质量。文章首先建立了光学稳像系统的回路模型,并在此基础上,根据控制系统稳定性判据导出了颤振抑制函数的设计约束,分析了像移测量延时特性、测量精度特性及校正机构动态性能对颤振抑制带宽的影响。文章进一步给出了一种光学稳像系统颤振抑制带宽的设计方法,该方法针对视轴颤振的功率谱密度、像移探测性能和光机校正机构的动态性能完成了颤振抑制带宽的优化,从而可最小化颤振补偿残差。最后通过试验验证了文中分析结论和设计方法的有效性。     

捷联式定位定向系统中动力调谐陀螺误差实时补偿

恶劣的工作环境给进一步提高捷联系统的性能带来了较大的困难，究其所有误差源，系统中的动力调谐陀螺误差对系统的精度影响较大。为此，本文主要对“捷联式定位定向系统”中动力调谐陀螺的误差作分析与研究。本文结合“捷联式定位定向系统”的特点，对动力调谐陀螺的主要漂移误差进行了分析，接着根据推得的动力调谐陀螺的静态、动态误差模型，提出了相应的误差补偿算法，并设计了误差实时补偿软件。最后经仿真计算，证明其补偿效果较好。     

星敏感器慢变误差校准方法研究

对星敏感器慢变误差(LFE)校准方法进行了研究。根据星敏LFE主要是源于周期性的空间热环境变化的机理,将星敏的LFE作为周期信号,用傅里叶级数表述。用最小二乘法估算陀螺常值漂移中的周期量,再由常值漂移估计辨识出星敏LFE的参数,确定LFE傅里叶级数中正弦和余弦函数的振幅。根据傅里叶级数形式的LFE模型和估得的LFE参数,模拟产生LFE的表达式,对星敏的输出进行补偿校正。给出了星敏LFE的辨识过程。研究表明:星敏LFE补偿后,改善了姿态估计精度和陀螺常值漂移估计准确度,显著提高姿态确定系统的性能。     

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。