新型二维压电驱动微动工作台的设计分析

研究开发了一种新型压电驱动二自由度纳米级微定位工作台。文章采用静力学理论对微动工作台的运动副进行了建模分析，推导出直角平行板柔性铰链的刚度计算表达式。采用有限元分析方法，对柔性铰链和微动工作台的静、动态力学特性数值分析，并对微动工作台的模态频率进行了实验测试。理论分析、有限元计算和实验结果的一致性说明理论分析的正确性和数值分析的可靠性。     

基于柔性铰链结构的二维微动工作台的设计分析

介绍了基于压电陶瓷驱动器(PZT)驱动的二维微动工作台。该微动台采用双柔性平行四连杆结构,运用参数化的分析方法求得铰链各尺寸对微动台固有频率、应力以及刚度的影响,将理论分析、有限元计算和试验测试的结果相结合,提出了一种微动台的设计方法。     

一种3-PRP共平面并联微动平台的研究

对一种平面3-PRP平面并联机构的平台进行了机构、自由度、运动学和动力学分析,建立了平台的运动学和动力学模型,并根据数学模型对平台进行了可控性与可观测性的分析.从理论上证实了平台是完全可控的,为正确选择共平面微动平台的设计结构和运动参数、实现平台控制提供了理论基础.     

动态特性可调的微动平台优化设计

针对目前柔性铰链主要靠局部变形来工作,其存在应力集中,且微动平台的动态特性受材料特性、设计制造等误差影响,难以满足变工况条件下的高精密位移输出。基于应力刚化原理,采用对称布置的带倒角的弹片式柔性铰链,设计张紧力调节机构,实现微动平台的动态特性可调。采用COMSOL Multiphysics和MATLAB联合仿真对张紧力调节机构进行参数优化,让调节机构保持线性调节关系,使柔性铰链的应力分布最小化。结果表明,所设计的微动平台能够进行高度线性固有频率调节,与有限元分析结果相比,频率调节范围相差2.55%,在理论设计范围内。     

值机数学模型分析与仿真研究

机场值机过程是一个典型的队列系统,需要采用流量分析和队列理论。本文首先分析值机过程,并建立值机过程的速度、窗口生成、队列以及导入数学模型,并将这些模型应用于程序。同时采用Auto Mod仿真软件建立其仿真模型。结合该仿真模型获取运行数据,并分析运行数据,优化数学模型为优化系统运营管理提供有力的方法。     

基于液压放大的压电微动平台设计与试验

针对传统微动平台难以满足微/纳米定位的要求,该文结合液压放大原理,提出一种基于液压放大的两自由度压电微动平台,并对其进行了结构设计。采用正交设计方法对其进行有限元双向流固耦合分析,优化了其结构参数。研制了实物样机并进行试验研究。开环控制试验结果表明,当压电驱动器输入为90 μm时,压电微动平台最大输出位移为603.0 μm,放大倍数约为6.7;闭环控制试验结果表明,采用分段微分、积分、比例(PID)算法能降低超调量,且响应时间、稳态时间均减小,稳态误差降低（为±0.2 μm）,实现了微动平台的大范围输出精密定位。     

一种小型光电稳定平台结构设计与分析北大核心CSCD

随着小型无人机在不同领域的发展,与之配合的稳定平台需求日益增加,尤其对于小型化、高精度的要求也越来越高。本文针对小型无人机设计了一种小型光电稳定平台,采用两轴两框架的结构并对稳定平台整体应用了模块化设计,根据不同需求可更换负载,具有体积小、质量轻的特点;利用Creo三维软件建模并通过Ansys仿真软件对关重结构刚度进行仿真分析,结构设计均满足总体要求。     

基于ANSYS的直线电机驱动二维定位平台的设计与仿真研究

对直线电机驱动的两维大范围、高速、精密二维定位平台进行了总体结构设计;然后用有限元分析软件ANSYS研究了该平台和其大跨度部件的静态特性与动态特性。仿真结果表明,精密定位平台和其部件的静态刚度比较大,固有频率比较高,抵抗外界干扰的能力较强。     

基于动态字典的卡车目标微动参数估计方法

车轮旋转产生的微多普勒是轮式车辆独特的特征.卡车类目标微动参数提取,可为地面车辆目标的分类识别提供重要依据.（1）对窄带雷达信号下的卡车目标进行回波建模,推导了车身非旋转散射点多普勒和轮毂旋转散射点微多普勒的数学表达式;（2）利用旋转点的微动参数构造相应的字典库进行匹配分解,建立了噪声条件下微动参数提取的凸优化模型;（3）针对采用过完备字典方法进行参数提取时,维数过大带来的计算和存储负担问题,进一步推导出关于微动参数集的凸函数,构造出更小规模的动态字典,通过对字典的动态调整和最小二乘准则下的迭代逼近,较快实现了卡车目标微动参数的准确估计;（4）仿真验证了方法的有效性和稳健性.     

微动目标合成距离像数学分析

首先给出了微动目标合成宽带信号回波的一般模型,利用矩阵理论和离散傅里叶变换理论分析了微动目标合成距离像的一般数学原理和多普勒效应,证明了传统的最大二次相位误差准则不能精确地表征运动对距离像的影响,提出了新的距离像畸变度量指标,并给出了关于新准则的几个有用的结论,对步进频率信号进行了具体分析,最后给出了仿真计算,证明了理论分析的结论.     

微切削系统中微调平台的调平机理及实验

针对硬脆材料切削系统中对加工精度的极高要求,设计了一套基于压电陶瓷为驱动、以柔性铰链为传动和支撑的高精度微调平台。分析了该机构的调平原理,采用三点调平法对所设计的平台进行分析和处理,并进行了运动轨迹讨论。采用ABAQUS软件对平台进行有限元仿真,并进行调平试验验证,将仿真、试验与理论分析结果进行对比,证明了调平原理和方法的可行性。     

空间相机快速反射镜的两轴柔性支撑结构设计

快速反射镜是空间相机中常用的像移补偿装置,而支撑结构的机械特性将直接影响快速反射镜系统的响应速度及闭环带宽。以某近地轨道空间相机中的音圈电机驱动型快速反射镜为研究对象,设计了基于十字型柔性铰链的两轴柔性支撑结构,该结构具有空间利用率高、中心漂移小等优点。根据悬臂梁的挠曲线近似微分方程,建立了柔性支撑结构两轴转动刚度的数学模型,针对快速反射镜机构的谐振频率要求,选择了柔性铰链的主要结构参数,并利用有限元软件MSC.Patran对机构进行了模态分析,分析结果表明,快速反射镜机构在两个工作方向上的谐振频率分别为18.6 Hz和18.7 Hz,而其他非工作方向上的谐振频率均在292.2 Hz以上,证明了柔性铰链结构参数的选择具有合理性。为了检验理论模型的准确性,加工了快速反射镜的样机并搭建实验平台,对机构的转动刚度和谐振频率进行了检测,检测结果与理论分析得到的结果在允许的误差范围内具有一致性。     

适于微小型飞行器平台的稳像算法

为解决微小型飞行器由于机械振动、气流扰动等原因引起的图像高频抖动,设计了一种适用于该平台的稳像算法。采用基于生物视觉的匹配方法估计帧间运动矢量,建立了图像参数传递的数学模型;结合微小型飞行器的运动特点,提出了带约束的交互式多模型卡尔曼滤波方法(CIMMKF),针对绝对帧位移曲线和旋转角度滤波,引入硬约束条件减小模型不准确性产生的误差,再通过软约束平滑硬约束带来的局部跳变求得图像合适的校正量。最后,给出了一种新颖的微小型飞行器平台稳像算法性能的评估方法。实验结果表明,该稳像算法能够适应飞行器多种状态的交替改变,有效减小滤波延迟,去除高频抖动,保留主动运动,使稳定后图像质量满足观察要求,具有图像信息保留程度高、速度快的特点,尤其适用于微小型飞行器实时视频稳定。     

动态红外成像系统MRTD的测试与分析

提出一种在正弦运动状态下测试红外热像仪最小可分辨温差(MRTD)的方法,建立了正弦运动状态下测试靶标灰度对比度变化的数学模型,采用MATLAB软件模拟得到该数学模型曲线,从理论上直观地阐述了在正弦运动下,目标四杆靶灰度对比度的变化趋势,为MRTD的动态测试提供了坚实的理论基础。论文设计并研制了实验平台,采用统计学方法对实验数据进行分析,得到扰动情况下红外热像仪的MRTD值。实验结果表明,提出的方法和实验装置能准确地完成动态MRTD的测试。     

频率步进雷达挂飞试验运动特性分析

建立了频率步进雷达挂飞试验的相对运动模型,该模型能够简化雷达平台与目标间的径向运动的分析复杂度。在该模型下,分析了挂飞试验中雷达平台与目标之间的相对运动的运动特性。通过理论推导,发现当雷达平台做匀速直线运动时,在任意一个雷达相参处理周期内,雷达平台与目标之间的相对运动都可以看作匀速直线运动,并进一步分析讨论了不需要进行二次项补偿即可直接成像的最大平台运动速度。     

压电微动平台的极点配置PID控制

为提高压电微动平台的位移输出精度,设计极点配置比例、积分、微分(PID)控制器对其进行控制。首先,在对压电执行器进行电学特性、机电特性分析的基础上,建立了压电执行器的数学模型;其次,在对平台进行受力分析、运动分析的基础上,建立了平台的动力学模型;然后,在保持平台极点虚部不变,且将系统闭环阻尼比取为1的情况下,将平台极点沿着平行于实轴的方向平移,设计出平台的PID反馈控制器;最后,实验验证了所设计控制器的有效性。实验结果表明,所设计的控制器可使平台具有较快的响应,在不考虑传感器噪声水平的情况下,平台在控制系统作用下的定位误差基本为0。     

An alternate drive method for improving the carrying load capacity and displacement smoothness of a vertical piezoelectric platform

Vertical piezoelectric platform is the key equipment in precision engineering fields, however, the characteristics of carrying load capacity and the smoothness of cross-scale motion in the vertical direction restrict their applications. In this work, an alternate drive method for a vertical piezoelectric platform is proposed to solve these challenges, and the characteristics of cross-scale motion, large carrying load capacity and smooth displacement output are achieved simultaneously. The working principle of the vertical positioning platform and the theoretical analysis for the alternate drive mode are introduced in detail. A series of experiments are performed, and the results show that the motion of the vertical piezoelectric platform has good smoothness in the cross-scale motion and carrying load capacity based on the alternate drive mode. The maximum upward and downward velocities are 4.44 and 7.43 mm/s under the voltage of 600 V_p-p and the frequency of 850 and 925 Hz, respectively. Finally, the point positioning, oblique and sine trajectory tracking experiments are performed, which demonstrate that the vertical piezoelectric platform has the capacity of automated precision positioning and tracking target. Therefore, the alternate drive-based vertical positioning platform has huge potential in precise applications, such as micro/nano machining and complex biological manipulation.     

嵌入式飞行控制系统软件平台的设计及验证

为满足微型飞行器飞控系统开发的需要,设计开发了一种基于嵌入式Linux的飞控系统软件平台。介绍了宿主机嵌入式开发环境的搭建过程,进行了机载飞控系统软件平台的搭建,主要包括制作启动引导程序,编译内核,制作根文件系统和设计外围设备驱动;最后进行驱动程序的测试及软件平台的验证。通过对不同接口类型传感器的驱动程序进行测试,验证了软件平台的性能,满足微型飞行器上层飞控软件开发和测试的需要,且具有通用、易维护和易扩展的特点。     

基于HyperWorks的汽车挡泥板结构拓扑优化设计

挡泥板作为汽车覆盖件的一种,其刚性要求不可忽视。基于有限元模态分析方法,得到了挡泥板的前六阶固有频率及模态振型。依据挡泥板的刚度设计要求,以第一阶固有频率最大化为目标函数,体积分数（质量）为约束条件,建立了结构优化的数学模型;利用HyperWorks对其进行了结构拓扑优化求解;根据优化结果在初始结构上布置了加强肋。挡泥板的第一阶固有频率从优化前的43.6Hz变为84.9Hz,提高了94.7%,体现了拓扑优化方法在汽车零件初始设计中具有重要的理论意义和实际应用价值。     

分布式电源并网故障的研究

该文介绍了微型燃气轮机并网系统结构,分析了微型燃气轮机和永磁同步发电机数学模型。逆变器采用PQ控制,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建并网模型。在系统模型中设置故障分析对电能质量指标的影响。仿真结果表明,本系统满足PQ控制,证明了本系统的有效性。