基于差动电容的超导陀螺转子偏移测量研究

根据球形差动电容传感器测量微位移的原理和变压器电桥的变比为实数且稳定性高、变比精度和灵敏度高及工作频率范围较宽的特点,提出了将差动电容传感器与变压器电桥相结合的测量超导陀螺转子偏移方案并给出了各参数之间的关系,该方案能测量出转子偏移的大小和转子偏移的方向,分析了影响陀螺转子偏移测量精度的因素,指出差动电容传感器的分布电容、陀螺转子的零电位、模型误差以及激励信号频率和幅值精度是影响其测量精度的主要因素并提出了降低不利影响的方法或模型适应范围,从而为实现超导陀螺转子偏移的高精度测量提供了理论依据。     

基于单相坐标变换的磁悬浮转子不平衡补偿

针对磁悬浮转子系统的不平衡振动控制问题,提出基于二阶广义积分（SOGI）和同步旋转坐标系（SRF）变换的不平衡补偿算法. 利用SOGI实现单相位移误差的SRF变换,避免磁悬浮轴承两自由度位移幅值不均衡造成的干扰,对变换后的直流量进行比例积分（PI）控制,并将控制量逆SRF变换后叠加到原控制器的输出中,从而实现同频位移误差的无静差跟踪控制. 分析引入补偿算法后闭环系统的稳定性,通过调整逆SRF变换的相位补角可以保证系统的稳定. 仿真和实验表明,该算法能够在宽转速范围内有效抑制磁悬浮转子的同频振动,具有较好的收敛速度和补偿精度.     

磁悬浮飞轮滑模变结构主动振动控制研究

通过对不平衡扰动力作用下的磁轴承-转子系统进行建模,针对磁悬浮飞轮转子不平衡量引起的同频扰动,采用滑模变结构扰动观测器对不平衡扰动力和力矩进行观测。为得到低阶观测器,采用二阶跟踪微分器估计位移传感器输出信号的微分,得到传感器速度信号。将滑模观测器的输出引入磁轴承控制器,对观测得到的同频不平衡扰动力和力矩进行补偿。仿真结果表明,采用滑模变结构观测器可观测飞轮转子不平衡力和力矩,利用磁轴承控制器实现了对飞轮转子不平衡扰动的补偿。     

基于算法的磁悬浮电机拖动系统多频率振动控制方法与实验研究

针对高速磁悬浮电机拖动系统中转子本身的不平衡振动和由于不对中导致旋转时产生二倍转频振动,提出一种基于FIR滤波器的自适应前馈控制方法,把转子之间的扰动看成是不同频率的扰动,对两轴建立数学模型,将自适应滤波器的输出作为补偿信号与扰动相抵消.通过广义根轨迹分析了加入了前馈控制后对磁轴承控制系统稳定性的影响,并分析了在不同步长不同阶数下自适应前馈控制器的性能.仿真结果表明,该方法能有效地抑电动机转子轴的基频和二倍频振动,在电机对拖实验中,当转速为10 000 r/min时,转子基频和二倍频振动增益分别减小12.1d B和19d B,位移跳动量降低了67.56%.     

转子磁体永磁偏置混合磁轴承的三维有限元分析

建立了三维磁轴承模型 ,采用三维有限元分析方法 (FEM )分析了转子磁体混合磁轴承转子处于不同位置时的磁场分布及力 -电流关系 ,结合特性曲线阐述了其分布形状形成的原因 ,分析计算并比较了无偏置电流磁轴承、电励磁偏置磁轴承和永磁偏置混合磁轴承这 3种不同磁轴承的力 -电流线性控制特性 .通过分析发现 ,混合磁轴承的磁场耦合低并具有良好的控制特性     

手持式GPS在遮挡条件下提高定位精度的研究

目的提高手持式GPS在遮挡条件下定位精度.方法通过建立林区GPS控制网,求解高精度的坐标转换参数,然后采用手持式GPS进行样地中心定位和小班边界定位的实验.结果手持式GPS样地中心定位最大综合误差为3.86 m,小班边界平均位移和中心位置绝对位移分别为3.23 m、3.72 m,小班面积测量精度达到98%以上.结论在实际应用中宜选择5个已知差分基准站求解坐标转换参数;利用此参数可有效提高遮挡条件下手持式GPS的测量精度,且操作简单,实用性强.     

并联机器人误差检测与补偿的三平面法

为了提高并联机器人的定位精度,需对其进行误差检测与补偿.该文提出"三平面测量法",在并联机器人运动平台上建立3个近似相互垂直的平面,以三坐标测量机为辅助测量工具,获取这3个平面在某一固定坐标系下的平面方程,从而得到机器人实际位姿.建立6-DOF并联机器人误差方程,结合"三平面测量法"辨识出误差参数,实现并联机器人误差检测、标定及补偿.利用一台具有平行导轨的6-DOF精密并联机器人进行了试验验证.结果表明补偿后机器人期望和实际位姿之间的差别与机器人的重复位姿精度达到同一数量级,较补偿前明显改善.     

主动磁轴承系统的滑模控制设计

主动磁轴承具有无摩擦、无磨损、无需润滑、无污染、寿命长等优点,在高速运动场合、低速洁净场合都有广泛的应用前景. 力求解决目前主动磁轴控制系统的非线性问题,提出了主动磁轴承系统的滑模控制,该方法使得磁悬浮轴承系统的鲁棒性和稳定性进一步提高. 首先介绍了磁轴承系统的结构和工作原理,建立了主动磁轴承的系统方程. 其次,对滑模控制进行具体分析,并讨论了滑模控制的可达条件和其稳定性分析. 仿真结果表明,滑模控制器具有良好的鲁棒性和快速性,基本满足磁轴承系统实时控制的要求.     

高精度计算机控制多点位移检测系统的实现

介绍一种高精度计算机控制多点位移检测系统实现方法。在计算机的控制下自动完成被测零件的送料 ,夹紧定位 ,自动测量 4点的位移量 ,并判断合格或不合格 ,自动完成工件的分拣 ,实现零件的检测自动化。本系统采用西门子S7- 2 2 6PLC作为控制主计算机 ,利用 4只调频式位移传感器测量位移量 ,3只接近开关检测各工序的情况。TD2 0 0显示器完成控制参数的设置和 4个位移传感器的测量值的显示。本系统位移测量精度为± 3μm。     

外差干涉高帧速采样微位移的测量及误差分析

为提高微位移测量精度,在外差干涉测量原理基础上分析了非线性误差、激光稳频性及位相细分度等误差源.利用PhantomV12.1超高速数字摄像机对外差干涉采样,从采样图像灰度分布相关系数的周期性变化测量位移及其精度.结果表明：采样帧速与外差干涉位移分辨率成正比,高帧速采样能够降低变速运动及采样误差对测量精度的影响.在匀速微动条件下帧速低于1000FPS时精度提升显著,误差随被测物运动速度增加而变大.     

基于CAMAC标准的LVDT信号采集系统

为了满足CNC齿轮测量中心三维测头的使用需求,提高数据测量性能和系统稳定性,提出了相应的设计方案.文中主要从提高系统精度减小电路体积的角度对LVDT信号采集系统中所必需的信号调理、A/D转换和接口电路部分进行了针对性的设计.通过实验验证,测量数据线性度能达到0.93%,重复精度误差为0.13%,A/D转换时间小于0.01ms.可见系统能满足CNC齿轮测量中心的响应速度要求及动态精度要求,能够在齿轮测量领域得到方便、稳定、有效的应用.     

主动电磁轴承转子系统自适应不平衡补偿控制

为了抑制振动,提高转子旋转精度,提出一种基于振动识别的不平衡补偿控制方法.该方法无需控制对象的传递函数,通过对主动电磁轴承施加试探性补偿信号,同时检测转子位移响应中不平衡振动的幅值和相位变化,直接计算出不平衡振动的Fourier系数,产生精确的补偿电磁力,实现不平衡补偿控制.在控制性能测试的实验中,振动响应的功率谱显示转速频率的振动能量有近30 dB的下降.实验结果表明,该方法对不平衡振动的抑制效果是显著的.     

磁悬浮转子位移测量传感器的研究

在磁力轴承系统中,磁悬浮转子的位移信号是控制磁力轴承稳定悬浮并能够高速旋转的重要依据,因此,位移传感器测量数据的可靠性、稳定性和精确性直接影响到磁力轴承的整体性能。针对磁悬浮转子对位移传感器的特殊要求,从理论上分析了涡流位移传感器的设计原理,并根据理论分析设计制作了传感器;还介绍了传感器的实验方法和实验步骤,并对实验结果进行了分析。     

磁悬浮飞轮转子不平衡力非线性抑制研究

磁悬浮飞轮转子由于其转子动力学特性所固有的强陀螺耦合效应,在干扰力作用下进动和章动2种涡动模态运动如果得不到有效的控制,会导致系统失稳。针对这一问题,提出了一种径向磁轴承的非线性控制方案,该方案把转子不平衡产生的不平衡力和不平衡力矩当作一种非线性干扰,对不平衡扰动力作用下的磁轴承-转子系统进行建模,设计了基于BP神经网络的非线性控制器,通过磁轴承电磁力对其进行抑制。仿真结果表明：设计的非线性控制器有效地实现了对不平衡扰动的补偿,提高了飞轮的失稳转速。     

基于LabVIEW的时栅位移传感器误差曲线自动拟合与修正

在时栅位移传感器的研制过程中,提出了一种基于LabVIEW的传感器误差修正和补偿方法,并在LabVIEW环境中实现时栅位移传感器测量的误差曲线分析和拟合算法,提高了时栅传感器的精度.     

利用差动原理和采样补偿提高工作台精度

针对精密定位工作台目前存在的高精度、大行程和低成本难以协调的问题,提出一种差动式结构的工作台,利用动态采样的方法对开环误差进行标定,建立误差模型,通过控制上下叠加的两个工作台差动对系统误差进行动态补偿.研究表明:利用差动原理对误差动态补偿的方法有效提高了工作台精度和系统灵敏度,为微位移机构的设计提供了新的思路和方法.     

准零刚度振动传感系统

为了准确、实时、方便地测量绝对振动位移同时兼顾小位移应用,提出了一种紧凑的、带有滚轮负刚度机构的新型传感系统。在静力学分析的基础上,推导了传感系统的动力学方程。利用谐波平衡法对系统在基础激励下的动力学特性进行了理论分析,得到了传感系统幅值精度、相位精度特性的一阶近似解析解。进一步用数值方法讨论了水平弹簧的预压缩量、阻尼比和被测信号幅值对动态测量的影响。理论分析和数值仿真结果表明,该新型传感系统可以为诸多振动控制问题提供一个可供选择或者更好的振动位移测量方案。     

多周期同步测量法在微位移检测中的应用

由于目前微位移检测系统的测量精度受到A/D的限制,为进一步提高测量精度,讨论了多周期同步测量法在微位移检测中的应用,并设计了基于单片机控制的微位移检测电路.实际应用表明,在对实时性没有严格要求的情况下,当检测量程为士2 mm时,系统检测精度可达0.1 μm,并且通过提高计数频率,系统可以达到更高的测量精度.     

基于位移相位中心算法的合成孔径声纳运动补偿研究

运动补偿是合成孔径声纳（SAS）成像的关键问题，SAS系统一般利用多接收元回波信号的互相关特性进行运动补偿。在深入分析位移相位中心算法的基础上，给出了一种改进的SAS运动补偿算法。该算法首先修正声信号的实际传播距离与采用等效相位中心近似的传播距离之间的偏差，然后基于时延和相位误差估计运动误差，从而在扩大了算法适用的运动误差范围的同时，提高了运动误差估计的精度。文中给出了计算机仿真结果，从结果可以看出改进算法有效地补偿了运动误差，改善了成像质量。     

基于迭代CDKF的单站无源定位算法

针对单站无源定位系统存在滤波稳定性差、收敛速度慢和定位精度差等问题,提出一种迭代中心差分卡尔曼滤波算法.在迭代判决准则的约束下,重复利用观测信息对状态向量和误差协方差矩阵进行迭代估计使其更趋向真实值,同时用Levenberg-Marquardt优化方法调整预测误差协方差阵,保证算法的全局收敛.仿真结果表明,在不同参数测量精度条件下,该算法稳定性、收敛速度和定位精度较好.