多维驱动微型振动平台的研制

一种以压电元件为驱动器，结合柔性铰链机构的微型振动平台，通过计算机设计控制电压波形，对其进行三维振动控制。通过实验证明，该机构具有良好的波形跟踪性能，易于实现复杂控制波形，适用于微型机械的动态性能测试。     

激光干涉信号的时域平均滤波处理

时域平均法是从混有噪声的信号中提取周期性分量的最有效方法.本文分析了时域平均法对光电信号进行滤波处理在激光绝对法校准振动传感器相频特性中的应用.通过对其原理的分析,证明了该方法在实现对有用信号滤波的同时也保证了信号的线性相位变化.     

一种微型空间驱动机构设计及力学仿真验证

提出一种基于超声电机、谐波减速器及角位置传感器的轻量化微型空间驱动机构方案.该驱动机构有高精度、大扭矩/质量比、结构紧凑、双角度测量备份等优点.对轴承、谐波减速器等关键部件建模方的法进行探讨,并通过对整机的模态分析及振动试验仿真验证设计的合理性.该机构的设计可以被应用于轻型机械臂、太阳帆板驱动机构等空间执行机构.     

专用瞄准设备智能读数系统刻线的精确定位

专用瞄准设备智能读数系统采用普通CCD和图像采集卡,系统分辨力不高,为此采用基于矩心法的亚象素细分使刻线定位准确度大大提高.同时,针对系统图像倾斜和系统固有的刻线圆周角,进行了适当的修正,使系统最终识别准确度满足要求.     

高稳定精密跟瞄机构设计与仿真

为实现高精度的空间跟踪瞄准任务,基于宏微动作动器设计了具有振动控制能力的高稳定精密跟瞄机构.跟瞄机构采用6-SPS并联机构构型,可在较大的工作空间内实现高精度指向.结合宏微动作动器的特点设计了具有指向控制、振动抑制和振动隔离能力的跟瞄机构控制系统,振动隔离采用前馈控制,指向和振动抑制部分采用PID控制.利用ADAMS软件进行了频响分析及时域动力学仿真,结果显示跟瞄机构具有较高的指向精度和较好的振动控制能力,可实现扰动环境中的大范围高精度跟瞄功能.      

三维表现形貌的功能评定方法

三维表面形貌受生成机理的影响,与表面功能密切相关,对表面的功能评定至关重要.论述了三维表面功能评定的各种方法,如最小二乘多项式拟合、滤波、Motif法和分形方法,并分析归纳了存在的问题和发展趋势.     

齿轮全谐波误差分离技术

齿轮全谐波误差分离技术是一种新的亚微米级测量技术.在一台光栅式齿轮整体误差测量仪上,它用三点法误差分离技术能分离开仪器轴系测量链的系统误差(包括测量蜗杆误差、光栅传感器误差、轴承回转误差等)和被测齿轮的全谐波误差.因而能满足5级或更高级别的齿轮测量要求.在对上述误差进行谐波分析后,可找出仪器及被测齿轮的误差来源.这就提供了进一步提高仪器测量准确度的可能性,从而使新一代超精密齿轮整体误差测量仪的测量不确定度可以从微米级提高到纳米级的水平.     

柔性翼气动力和变形特性的实验研究

微型飞行器在军、民用领域具有广阔的应用前景,柔性翼是提升微型飞行器的气动性能的有效方法。为了更好地对柔性翼进行控制,对柔性翼变形和振动特性及其对气动力的影响进行了同步测量。研究结果表明,相比于刚性翼,柔性翼使失速迎角推迟了6°,最大升力系数提升了47.4%,升阻比提高了17.8%。柔性翼的周期性振动除了迎角0°~2°呈现大振幅、小静变形特征外,振动的振幅随着迎角增加经历无明显波峰、三波峰到单波峰的转换。升力系数最大时对应的薄膜变形、振动振幅均达到最大。此外,变形最大的弦向位置随迎角的变化决定了俯仰力矩的特性。据此提出了施加弯度和特定频率的振动激励来提升气动性能的主动控制策略。      

基于相对调制度的非方形干涉图处理方法

以相对调制度作为判据,划分干涉图中的有效点和无效点,并据此进行加权,采用加权最小二乘算法进行去包裹处理.采用这种方法可以有效减小包裹位相中坏点或无信息点对有效点去包裹位相的影响.以移相式干涉仪为例,给出了相对调制度的计算方法,简述了加权最小二乘去包裹算法的原理,并通过光学盘片的处理结果验证方法的正确性.     

对测量不确定度的一些思考

对测量不确定度在实际评定过程中出现的一些问题进行了分析,并提出了自己的观点,供讨论.     

一种基于悬臂梁结构的动态推力测量方法

为实现星载微推进器性能评价中的动态推力测量,基于悬臂梁动力学模型,建立了测量系统的传递函数,分析了系统的输入输出特性,根据悬臂梁响应速度快（振动频率高）、动态分量在较小时间区间内接近等幅振荡（阻尼比小）以及高阶振动可视为基频振动噪声的特性,提出了求解稳态位移的末端均值法。该方法通过消除位移响应中的动态分量,得到了误差带较大时的稳态位移时变值,实现了动态推力测量。依据系统稳态位移与推力为线性关系、线性系数为系统增益值这一特性,提出了参数标定方法。搭建了试验平台,标定得到系统响应时间为156ms,通过对比扭摆系统测量结果,悬臂梁测量得到的冲击力与实际推力相对误差为4.064%,结合冲击力本身的测量误差1.383%,最终得到推力测量误差为4.293%。     

基于自适应算法的Stewart平台微振动低频激励控制研究

针对空间微振动环境模拟的需求,以Stewart平台为对象,研究低频微振动激励控制.传统定增益控制器需要反复调节参数来获取满意的系统输出,同时由于摩擦等因素引起的非线性现象,导致难以在低频段建立精确的系统模型,以上问题均给控制器的设计带来困难.为此,设计一种自适应控制器加传统PID控制器的控制方案,并针对自适应控制器对于非参数不确定性等因素敏感的问题,采用dead-zone技术对自适应律进行修正,以提高控制器的鲁棒性.将此算法应用于Stewart微激励控制系统中,实验结果表明系统平台可以很好的输出单自由度与多自由度低频正弦激励,验证控制器在实际工程中的有效性.     

特殊复合球铰3-RPS并联机构及其连续刚度模型

采用矢量微分法研究了在大载荷作用下,兼顾支链和铰链刚度以及雅克比矩阵变化等影响因素的3-RPS并联机构完整连续刚度模型.基于螺旋理论分析了3-RPS并联机构支链及铰链构件所受作用力与机构外载荷之间的力平衡关系.采用矢量微分法分析了3-RPS并联机构动平台位姿变化与支链及铰链构件变形之间的关系.采用矢量微分法对机构的力学平衡方程进行微分,建立了完整的连续刚度模型,最后进行了数值模拟分析,结果表明并联机构刚度受载荷和位姿变化影响,简化刚度模型与完整刚度模型在工作空间边界处差值较大.     

基于激光位移传感器的物体表面形貌测量系统

为了对物体表面形貌进行精准的无损测量,设计了一种基于激光位移传感器的物体表面形貌测量系统,该系统由硬件部分和软件部分组成,硬件部分包括激光位移传感器、光栅位移平台、PCL833三轴正交编码计数器卡,软件部分包括数据采集软件和MATLAB数据处理程序。被测物体在光栅位移平台上按一定的轨迹移动,数据采集软件将X、Y、Z方向的离散点坐标数据进行存储,最后采用高斯滤波,由MATLAB程序对数据进行处理,并绘制被测物体的三维形貌图。     

一种新颖超磁致伸缩作动器的隔振模型

根据超磁致伸缩材料的本构方程分析了超磁致伸缩作动器输出位移的组成,以此为根据建立了基于超磁致伸缩作动器的单层单自由度隔振平台数学模型.该模型以平台在激振力作用下产生的振动位移为系统干扰输入;根据此模型分析了基于超磁致伸缩作动器的隔振原理;在频域内推导出了系统隔振能力与激振力频率及作动器最大输出位移之间的数学关系,然后在时域内采用自适应LMS(Least Mean Square)算法在Matalb环境下进行仿真.仿真结果与理论分析均表明,隔振平台的隔振能力与激振力频率的平方以及作动器最大输出位移成正比,从而为合理设计隔振平台用超磁致伸缩作动器提供了理论依据.该模型不仅可用于分析基于磁致伸缩作动器的隔振原理,对其它作动器的隔振原理也适用.      

基于嵌入式汇编角位移变换器的设计

为满足飞行器舵机轴角位移信号测量、变换及数字传输,研制了一种嵌入式汇编角位移变换器。该变换器可接收中心程序指令,启动单片机微控制器,按照时序要求采集角位移传感器的输出信号,经过信号处理后进行数字化传输。通过产品研制,提高了产品的线性度,使这一重要性能指标达到0.05%,优于飞行器系统0.14%的使用要求。     

基于嵌入式汇编角位移变换器的设计

为满足飞行器舵机轴角位移信号测量、变换及数字传输，研制了一种嵌入式汇编角位移变换器。该变换器可接收中心程序指令，启动单片机微控制器，按照时序要求采集角位移传感器的输出信号，经过信号处理后进行数字化传输。通过产品研制，提高了产品的线性度，使这一重要性能指标达到0.05%，优于飞行器系统0.14%的使用要求。     

工字钢结晶器内腔尺寸多维坐标测量机的设计

介绍了一种测量工字钢结晶器内腔尺寸的专用测量机的结构、原理、功能及测量准确度。将硬件与软件有机地结合于一体 ,经软件处理后能自动给出测量结果。该测量机通过数控软件可自动控制测头的上下、左右移动及转动。由数据处理软件完成数据的处理、误差分离与修正等功能。采用大位移高准确度的光栅位移传感器能精确的测出测头X、Y及Z方向的位移量。     

10 kN超声辅助塑性成形压力机设计与试验

超声辅助塑性成形近年来已经成为塑性成形领域的重要研究方向。为了满足超声辅助塑性成形过程中的超声设备与工件安装需求,在自行研制的多孔超声振动平台基础上,设计开发了10 kN超声辅助塑性成形压力机。采用C++语言和Qt软件平台开发了压力机的控制系统及人机交互界面,并利用该压力机进行了T2紫铜超声应力软化试验和AZ31镁合金超声辅助压缩试验。结果表明,所设计的压力机可满足超声辅助塑性成形需求,工具辅助超声振动可有效改变镁合金的压缩断裂特性。      

热力耦合问题数学均匀化方法的物理意义

针对复合材料周期结构热力耦合问题,通过构造各阶摄动项的全解耦格式,推导了高阶数学均匀化方法（MHM）的数学表达式,并使用加权残量方法将其转换为易于编程实现的矩阵列式。将弹性影响函数和热影响函数分别比拟为弹性虚拟位移和热虚拟位移,通过弹性虚拟载荷和热虚拟载荷的自平衡特性、量纲分析及几何直观等角度揭示了各阶影响函数和摄动位移的物理意义,并指出二阶摄动位移对于细观结构分析的必要性。数值计算结果验证了高阶MHM矩阵列式及物理意义分析的正确性。