磁致伸缩作动器的设计与性能分析

在分析超磁致伸缩材料特性的基础上设计了一种微位移作动器.通过有限元分析,对作动器的结构进行优化,得到均匀的偏置磁场和激励磁场;设计了预压力加载结构和强制冷却结构.对该作动器的动、静态性能进行了测试,结果表明:作动器基本上工作在线性区域内,其位移伸缩量大,低频动态性能较好,高频谐波分量影响较小,相位延迟较小,同时也证明了对作动器的磁场分析和结构优化是正确的.     

多弯头管道磁致伸缩导波无损检测技术

为了研究超声导波在弯管中的传播特性及检测可行性,使用磁致伸缩导波仪器及传感器对多弯头管道进行了检测实验,并对弯管中导波的传播速度、模态转换、能量衰减等现象进行了探讨。结果表明:当弯管弯曲程度较小时,弯管中导波传播速度与直管中近似;弯管中导波存在明显的模态转换现象;弯管中导波能量随着时间近似呈指数形式衰减,且衰减规律与激励频率存在密切联系。该研究结果可以为复杂结构弯曲管道的导波检测提供参考。     

压电执行器 NLDDS及神经网络非线性建模与控制

本文采用非线性动态数据系统(NLDDS)建模方法和非线性递推最小二乘算法,对具有迟滞非线性特性的压电陶瓷微进给执行器的动态特征进行了建模、预报与控制,并且用人工神经网络对该类系统的建模与控制进行仿真。结果证明上述方法在一定程度上是可行的和有效的。     

扑翼UUV前肢驱动机构设计

通过对海龟前肢运动特点的分析和研究,对扑翼进行受力分析,充分利用惯性与流体力的作用,基于Unigraphics软件,实现前肢扑翼驱动机构的虚拟样机设计,简述此机构的周期运动过程,通过计算与仿真得出其粗略的推进力曲线及驱动电机参数,验证了机构的合理性。     

基于磁致伸缩式超声导波测温技术基础研究

温度是科学研究中最普遍的物理量,也是生产精密仪器的重要参数,然而国内对于高温环境除热电偶测温传感器外尚无可靠的原位测试方法。依据超声导波测温的原理,设计出一套基于磁致伸缩效应的超声导波测温装置,测试了该装置在常温以及常温(12℃)~600℃的运行情况。实验表明,该装置可以在高温环境下稳定运行,并且得到常温(12℃)~600℃范围内的起始声波和端面回波之间时间间隔△t与介质温度之间的对应关系,为2 000℃以上的高温测量奠定了基础。     

柔性神经网络滑模主动控制技术

针对复杂激励条件下的振动控制,对Jiles-atherton模型的磁致伸缩作动器在双层隔振系统中的主动控制进行了研究。以传统滑模控制为基础,提出一种柔性神经网络滑模控制算法。用正则化方法设计控制器的切换矩阵,建立神经网络权值和柔性映射参数更新学习公式,并将该控制策略应用于双层隔振系统的振动主动控制中。通过单频、多频及随机信号激励进行仿真研究,结果表明:柔性神经网络滑模控制器具有较强的鲁棒性,具有较好的控制效果。     

气动力/直接力复合导弹鲁棒控制器设计

提出了一种气动力/直接力复合控制导弹在舵机层面进行复合控制的鲁棒控制器设计方法,即空气舵与直接力喷流机构看作是复合舵系统模型.该方法在完成复合舵系统建模的基础上,利用参数空间方法对等效舵机系统进行设计,以确保在喷流因子变化时的鲁棒性.最后,通过仿真验证了该方法的可行性.     

基于输出饱和条件下磁浮列车悬浮控制参数优化

低速磁浮列车利用电磁吸力支撑车体,相比轮轨列车具有噪音小、转弯半径小、爬坡能力强等优点。研究控制器输出饱和条件下悬浮系统的稳定性问题,可以避免由于电网电压约束而可能出现的失稳现象,提高了系统运行的可靠性。基于磁浮列车单点悬浮模型,使用电流-位置双环设计方法设计得到可稳定悬浮的控制算法。由于磁浮列车悬浮控制器的输出饱和环节,进一步提出了一种基于搜索极大椭球的控制参数优化方法,在不改变控制算法设计的前提下实现了参数优化。通过仿真和试验均验证了优化后的控制效果,有效指导了实际系统的工程调试。     

快轴伺服系统的设计与性能测试

研制了用于加工非回转对称光学元件的快轴伺服系统(FAS)的整体结构及其控制系统,系统具备较大行程和高工作频率,最大的行程可达到30mm。系统采用了音圈电机驱动的气体静压轴承技术、线性电流放大器、高分辨率编码器以及高速控制系统。对不同截面形状气浮导轨的静、动态特性进行了有限元分析。系统采用PID反馈和速度/加速度前馈控制方法来改善系统的动态性能。FAS系统0.1mm阶跃响应的上升时间为2ms,最大超调量为0.4%,稳态时间为4ms,对铝件进行超精密切削实验,表面粗糙度可达Ra24nm,实验结果表明系统具有较好的动态和切削特性。     

磁致伸缩作动器的位置跟踪补偿控制

为提高磁致伸缩作动器控制精度,以 Jiles-Atherton 磁滞和动力学模型为基础,通过优化偏执磁场和预紧力来提高作动器线性度,并基于前馈控制、PID 反馈控制及柔性神经网络理论,提出了前馈补偿 PID 及柔性神经网络前馈补偿 PID 控制策略。同时,以偏置正弦和阶跃为指令信号,研究作动器的位置跟踪和补偿控制。仿真表明：相比常规 PID 控制和前馈补偿 PID 控制,柔性神经网络前馈补偿 PID 控制具有更好的位置跟踪效果和抗干扰能力,具有无振荡、无超调、响应速度快的特点。