采用扭轮摩擦传动的超精密定位系统

为了进行超精密定位,我们提出了运用扭轮摩擦传动。要提高常规的扭轮摩擦驱动的定位精度,所提出的方案有两个主要特征:(1)主动轴与从动轴之间的扭角非常小。(2)从动轮由液体静压轴承支撑。扭轮是一种机械上的丝杠,小的扭角使得摩擦驱动的导程小于0.1mm,静压轴承的应用对于提高从动轮的旋转精度,以及消除旋动过程中波动对定位精度的影响是有效的。实验结果证明,定位分辨率小于10nm,这种扭轮摩擦传动特别适合超精密定位。     

扭轮摩擦驱动系统研究

扭轮摩擦驱动是集摩擦传动和螺旋传动为一体的传动系统,它既具有摩擦传动动态特性好,同时又有螺旋传动导程小的特点。本文介绍一种扭轮摩擦驱动系统,它的导程小于０．２ｍｍ,行程为２５０ｍｍ,运动分辨率可达纳米级水平。它由扭轮摩擦传动机构、气体静压导轨及相关部件组成,是一种大行程高分辨率的新型驱动系统。     

纳米级定位的简单化设计——采用滚珠球轴承的扭轮摩擦传动

作者在前面的文章中报导了扭轮摩擦传动能实现亚纳米级的定位分辨率。然而,这套装置在结构上的复杂之处就是在于采用了静压轴承支撑扭轮。本文指出了扭轮摩擦传动在结构上如何可以简化为采用球轴承支撑扭轮。在简化之后,实验表明定位分辨率小于1纳米。本文得出结论,采用球轴承的扭轮摩擦传动对于在洁净环境下要求实现纳米级定位的制造过程变得更为方便,而且可以取代滚珠丝杠以及常规摩擦传动方式。     

超精密扭轮摩擦传动动力学研究

为了进行超精密定位，人们提出了运用扭轮摩擦传动。本文针对这种结构对其传动原理与动力学特性进行了分析，得出了新的结论。     

亚微米级定位的控制策略

本文主要讨论如何通过定位控制改善亚微米级定位装置的静态和动态特性。主要讨论能够实现亚微米级的定位精度、重复精度和无超调的快速暂态响应的控制策略。在亚微米定位的工作过程中,当条件(进给率、摩擦等)发生改变时,保持定位装置性能稳定是极为必要的。本文给出采用PI-D+前馈控制和自适应增益调整实现的实验结果。     

反作用轮低速特性观测补偿方法

反作用轮在现代高精度卫星姿态控制中占据着重要的地位。但由于反作用轮工作于低速状态,其转速过零时摩擦力矩的非线性特征将会对姿态控制精度产生较大的影响,并影响卫星运行寿命。基于Dahl摩擦模型建立了直流电机驱动的反作用轮系统数学模型,在此基础上设计了用于改善反作用轮低速性能的补偿观测器,并将其应用于三正交结构姿态控制系统。数字仿真说明此方法可以有效地抑制反作用轮低速摩擦产生的扰动,从而大幅度改善卫星姿态控制精度及其姿态稳定性。最后探讨了该观测器方法同变结构控制方法的综合应用前景。     

基于打靶法的含摩擦齿轮系统运动稳定性分析

采用打靶法对含摩擦齿轮系统进行运动稳定性分析能够揭示摩擦对齿轮系统动力学行为所产生的复杂影响.建立了计及摩擦的单对齿轮非线性系统的非线性动力学模型,采用打靶法对其周期运动进行了求解,并应用Floquet乘子判断系统周期解的稳定性和分岔特点,得到了系统在不同的摩擦系数条件下周期运动的演变规律.相比于Runge-Kutta法,打靶法能得到更为全面的齿轮系统的不稳定和稳定的周期解.研究发现:摩擦能改变周期运动的性态,可在一定程度上提高系统周期运动的稳定性,同时会产生新的不稳定的周期运动,使得齿轮系统的动力学行为更为复杂.     

便携式绳轨提升装置的轮盘-绳索摩擦提升力模型

为提高便携式绳轨提升装置的实用性,对基于摩擦的该类装置的提升能力展开研究。利用控制变量法分别研究末端拉力、包角与轮盘-绳索相对尺寸对两者之间摩擦提升力的影响,结果表明该提升力均随三种因素的增加而增加但趋势变缓;轮盘-绳索之间的静摩擦系数随绳索末端拉力与包角的增加而减小并趋于稳定,随轮盘-绳索相对尺寸的增加而增加并收敛。论证了包角与末端拉力对摩擦提升力的影响相互等效,发现了轮盘-绳索摩擦的尺寸效应,构建了以上因素共同作用下的轮盘-绳索摩擦提升力模型。该模型是对欧拉公式的扬弃,深化了对轮盘-绳索摩擦规律的认识,对便携式绳轨提升装置的小型化、轻量化设计具有重要意义。     

多传感器系统纯方位定位与可观测性分析

对多静止测向站系统的可观测性、定位方法进行了分析和研究。通过运动等效,将多静止站系统转化成一个特殊的单运动测向站问题。采用拟线性方法,建立了纯方位多传感器系统目标定位问题的数学描述,并分析了系统的可观测性条件。提出了两种目标被动定位的融合递推算法,它们可以以标量的形态递推计算,具有实时性高、可计算性好的优点。     

一种小型导引头的精密钢丝绳传动设计

针对轻小型导引头的技术需求,创新性地设计了一种带有张紧轮和末端弹簧的精密钢丝绳传动结构,显著增大了导引头的负载空间,有效抵消钢丝绳在高低温环境中的伸缩量,从而消减传动空回、提高控制精度和系统稳定性。经过理论计算、有限元建模仿真分析,证明该结构设计的合理性。最后,投产导引头样机,实际测试导引头的动态性能,证明能够满足导引头的相关技术指标。     

纳米级分辨率的光纤位移传感器的设计和建模

本文介绍了一种光纤纳米级分辨率的非接触式测量系统。对实验的设置、噪声和时频响应进行了具体介绍和分析。实验设置包括一项减小激光源波动的技术。并用一个分辨率为1.25nm的激光干涉仪(AXIOM2/20)来监控的线性低电压压电陶瓷驱动台进行标定。光纤传感器具有从50到150μm稳定的准线性测量范围。     

引入测频信息进行无源被动定位的方法研究

无源被动定位技术中一个重要问题，是如何使定位的约束条件尽可能地少，即尽可能地提高方法的可操作性。只利用测角信息（ＤＯＡ）的定位方法，由于可观测性的要求，在单观测平台对运动目标定位时，常常需要观测平台作特殊的机动运动，这种约束给实际操作带来很大不便。本文提出了一种引入测频信息对运动目标进行定位的定位方法，并给出了可观测性分析。运用该定位法定位，观测平台的运动形式可以任意，特别有意义的是，在满足某些条件情况下观测平台还可以完全静止不动。     

单站测向定位技术研究

对单站测向定位的技术进行了研究,结果表明:固定单站测向定位只能确定目标运动的航向,并给出了航向的计算方法;运动平台单站测向定位可以确定目标运动的航迹(测向平台以匀速直线运动除外),给出了目标位置的计算方法;同时探究了运动平台做匀速直线运动不能对目标定位的原因,进一步明确了运动平台单站测向定位的条件.     

双基地中两坐标收站的三维定位跟踪算法

文中讨论了Ｔ／Ｒ—Ｒ型双基地系统中无俯仰信息收站对运动目标的三维定位跟踪能力;通过若干观测点上测量数据的组合,较好地实现厂对运动目标的三维定位跟踪,从而可以将目标的高度信息从变化的距离和之差的测最值中提取出来。文中以仿真手段证明了这种方法的可行性。     

五构件外啮合行星齿轮传动

本文所讨论的是如图1a所示的差动传动。如将图中的齿轮2(或齿轮1)固定,便构成如图1b所示的行星传动。文中对行星传动的性质进行了分析,并指出,当给定了行星传动的速比时,如何确定出齿轮1、2、3、4的齿数。一、基本知识介绍在齿轮传动中,只要有一个齿轮的轴线是可以转动的,则这种传动就称为行星传动。轴线可以转动的齿轮称为行星轮。上面安装行星轮的构件称为转臂。在图1b中,齿轮3、4的轴线是可以转动的,所以它们都是行星轮。构件5是转臂。当转臂5转动时,行星齿轮3、4,不但围绕着自己的轴线转动,同时又跟着转臂5一起转     

类V型微裂纹检测系统原理

报导了基于漏磁法,采用高信噪比的霍尔磁传感器及放大器,配以高精度的自动传动与光电定位装置,以及自行设计的信号采集与分析处理软件所构成的类V型微裂纹检测系统及其原理。该系统能对宽度在50μm及以下的微裂纹进行检测。     

坦克炮控伺服系统未知摩擦的自适应补偿控制

摩擦的存在导致坦克炮控系统出现低速爬行等现象,使系统性能变差。针对该系统,提出未知摩擦的自适应补偿控制。更具一般性的未知摩擦及系统的参数不确定性使得对摩擦的自适应补偿变的非常困难。在控制器设计中,通过精确估计摩擦及系统中的未知参数、观测摩擦内动态对其进行补偿,从而避免了由于简单地把摩擦看成外界扰动进行补偿所造成的系统性能的损失。同时全面考虑了系统的不确定性和外界扰动,使得控制器有较强的抗干扰性。     

基于ADAMS的齿轮传动系统动态特性仿真

介绍了齿轮传动系统的特点,建立了齿轮传动系统动力学仿真模型。基于ADAMS对街轮传动系统的动力特性进行了仿真,结果表明该模型与齿轮传动箱的动力学特性吻合。本模型和仿真方法为齿轮载荷获取、疲劳寿命预测提供了新的途径。     

超精密铣削的三维微加工工艺

本研究旨在对用于获取有雕刻表面金属工件的超精密微加工工艺进行探讨。研究中使用的是车床型的超精密铣床,由分辨率为1nm的X和Z向运动工作台及分辨率为0.0001度的可定位的C轴组成。作为一种铣削工具,一种改进型的由一颗水晶钻构成的“仿球尖铣刀”被放置在X轴的高速气浮轴承之上。这样一来,X轴和C轴的协调运动就可产生三维铣削的效果。为提高表面粗糙度,通过模拟我们研究的刀具边沿和工件表面的接触情况,结果发现,刀具低速进给时切削比较有效。作为三维微加工工艺的一个例子,运用数字仪提供的扫描数据在一个直径为3mm的铜表面上制作一个传统的NOH面罩。经证明,超精密铣床有潜力加工出表面粗糙度为69nm(P—V值)的工件。     

直线齿廓内齿轮传动设计法

研究了直线齿廓内齿轮与圆弧齿廓外齿轮的啮合传动误差;在保证误差最小的条件下,导出了代替理论齿廓的圆弧齿廓的通用计算式．实例计算表明：理论齿形与圆弧齿形的齿形误差仅为几微米,而圆弧齿轮和直线内齿轮都可以通过磨削加工使加工精度提高几级,从而可以解决硬齿面内齿轮的精度加工问题．