增量式光栅编码器与绝对式编码器性能比较和分析

大型天文望远镜对恒星跟踪时,其跟踪低速性能要求比较高,要达到此速度控制精度,需选取合适的编码器,恒星速度为0.004°/s,伺服系统速度回路采样频率800Hz时,编码器分辨率为26位才能达到测速要求。而国产绝对式轴角编码器的分辨率只能达到24位,不能满足系统测速要求,因此我们采用雷尼绍公司的26位增量式光栅编码器。由于对26位编码器直接测试存在技术难度,因此我们采用与绝对式编码器进行比对的方式对其性能进行说明。通过实验,我们断定其测速性能优于目前国产的绝对式编码器。     

基于β散度约束的非负矩阵分解的机械复合故障诊断方法

时频分析经常被用来刻画非平稳振动信号的局部信息,而经时频变换后的特征信号具有较高的矩阵维数,很难对高维特征矩阵直接进行分类或特征提取.为此,提出了基于时频分析与β散度约束的非负矩阵分解算法(NMF)相结合的机械复合故障诊断方法.对采集的振动信号进行时频分析,获取局部特征信息;利用β-NMF算法实现数据的降维,并根据特征信息重构信号;在β-NMF算法中引入加权脉冲因子(CIF),对重构后的信号进行筛选;将得到的分离信号进行包络频谱分析,实现故障诊断.以滚动轴承复合故障为研究对象进行验证,分析结果表明:所提出的方法可以有效提取出外圈与滚动体冲击性特征,实现了滚动轴承的复合故障诊断.     

船体变形非接触式测角系统精度检测装置的研制

为了检测因环境因素变化造成测量船船体变形的测量设备精度,研制了一种船体变形非接触式测角系统精度的检测装置.该装置以高精度编码器为基准,利用平面反射镜的反射特性,把船体的变形转换为位移量,通过光电接收管接收,最后经CCD进行处理,给出角偏移量.该装置已成功应用于测量船的测角系统中,检测结果证明该装置具有结构简单,装调方便,测量精度高等特点.     

某复合告警系统的轴系精度分析

分析了影响光电告警设备轴系精度的各种因素,对某型复合式告警设备的轴系精度进行了研究分析。提出将理论分析与实验校核相结合的研究方法应用于一种复合式车载小型导弹告警跟踪设备的轴系分析研究中。重点解决了常规分析中仅对实轴系误差的径向调平与晃动误差Δc、轴向窜动误差Δs及回转运动时的主轴角运动误差Δr进行分析的问题,提出将系统中的视轴误差(照准差Δp和视轴晃动误差)精度也作为轴系精度理论分析模型参数的观点。此方案在某型在研告警跟踪设备的轴系设计与分析中进行了理论与实验的对比研究,其最大误差可控制在3.2″以下,完全满足系统轴系精度设计要求。该轴系精度分析模型可用于其他小型光电跟踪设备中。     

提高万向轴系式快速反射镜指向精度的装置

为了减小万向轴系式快速反射镜(FSM)的轴向间隙,改善FSM系统的指向精度,设计了一种轴系间隙消除装置。在明确万向轴系式FSM结构原理的基础上,分析了FSM系统指向误差的来源。然后,设计了轴系间隙消除装置,计算了压缩弹簧预紧力并对它的结构参数进行了设定。最后,针对是否装有轴系间隙消除装置的FSM系统的指向精度进行了对比测试。结果表明:该轴系间隙消除装置能够有效改善FSM系统的指向精度,使其在方位方向提高约4.4倍,俯仰方向提高约3.3倍。此外,在刚性支撑轴系基础上设计的弹性轴向间隙消除装置,不仅改善了万向轴系式FSM的指向精度,还为系统的运动部分提供了二次刚性支撑,从而进一步提高了FSM的承载能力。     

桅杆型光电探测系统总体精度分析

为了对桅杆型光电探测系统在方位方向的精度进行分配与分析,提出将光电探测系统 与桅杆平台系统统一分配的方法。根据系统总体指标精度将误差值分别分配到光电探测系统与桅 杆平台系统。根据系统参数指标计算这种精度分配是否满足精度要求。采用内场实物试验验证桅 杆型光电探测系统方位方向精度分配方案的合理性。计算与试验得到的光电探测系统自身在方位 方向的误差值分别为1. 2义和1. 9义,均小于分配值2义. 计算与试验得到的桅杆平台系统的误差值分 别为19. 7义和23. 5义,均小于分配值24义. 计算与试验得到的系统总误差值也小于总体指标25义.     

测量船船体变形测量系统的研究

在测量船上,其主要测量设备如光测设备、雷达等,均需要以惯导平台提供的地平真北地大地坐标作为基准.本文研制一套新型船体变形测量系统,在各主要测量设备之间,建立精密的光学联系,采用先进的电荷耦合器件,先进的通讯与控制模式将各测量端子获得的图像数据集中到中心控制台,利用性能优良的计算机集中处理各测量端子的测量原始图像数据.该测量控制方案,一方面使各测量端子实现了标准化、模块化设计,提高了系统的可靠性;另一方面,由于采用了数据集中处理模式,所有的校准工作均由中心控制台来统一完成,测量点标校可在中央控制台集中操作,降低了因人员及环境因素导致的测量误差.测出由于船体变形引起的它们相对惯导之间的三自由度变化角,其测量精度达到5"之内.     

机载箱体式红外相机安装基座的优化设计

红外相机的安装基座作为所有光学元件的安装基准,它的结构刚度直接影响着相机的成像质量。为了实现支撑基座的高刚度、低重量和小体积,从机载红外相机的性能指标和光学系统设计结果出发,结合机载环境的应用需要,提出了红外相机安装基座的设计要求;采用UG三维软件优化设计出"U"形和箱体式两种轻量化结构的安装基座,并采用Patran有限元分析软件对设计结果进行了仿真计算。对比计算结果可知:"U"形安装基座的最大变形量是箱体式结构的6.8倍,最大内应力是箱体式结构的3倍;在确定了安装基座的箱体式结构形式后,对优化设计的安装基座进行了模态分析和扫频试验,基座的固有频率约为560 Hz,满足设计指标要求。此外,分析结果与试验数据接近也证明了设计方法和分析手段的正确性。     

高功率激光系统中内光路热变形的仿真及实验研究

为了研究高功率激光系统中的内光路热变形累积效应对光束质量的影响，开展了理论和实验研究。首先，选择三种非稳腔输出的典型高功率激光，激光功率分别为10 kW、50 kW和100 kW，通过热动力学瞬态方法的有限元分析对激光照射的反射镜进行热变形分析。然后，利用光线追迹理论得到激光的波前像差。最终，激光远场光束质量中的Strehl比，因子可以通过Fresnel衍射积分进行计算和对比分析。仿真结果表明，由于内光路反射镜的热变形，远场光束将出现偏心和像散的现象，其中心光强及会聚能力均会下降。随着内光路反射镜的增加，Strehl比减少而因子增加，远场光斑x方向的倾斜、像散及彗差也会逐渐增加，将成为系统的主要像差。为了和上述理论仿真结果进行对比，建立了一个测量反射镜热变形实验平台，实验中采用10 kW的TEA CO2激光器照射99%反射率的铜反射镜，通过等效放大原理，实验结果可以部分代替50 kW和100 kW功率水平。镜面热变形的测量精度小于/15，并和仿真结果吻合得较好。结果表明，反射镜的热变形在激光功率超过10 kW时不能被忽略，且随着激光功率及反射次数的增加，这种热畸变将变得越发严重。所得结果将对高功率激光系统的热畸变分析过程提供指导，并可应用于激光核聚变及激光武器系统等的设计分析中。     

加强筋板厚度变化对四通性能的影响分析

系统转动惯量增大时,望远镜系统的跟踪性能下降,稳定裕量减小,过渡过程时间增长,大角度调转时间增加,这些都不利于提高系统性能.通过对望远镜大型结构件四通在两种不同厚度焊接加强筋板时的分析和性能比较,得出将加强筋板厚度由10mm减小为6mm,四通的结构强度有所下降但在允许范围内;一阶谐振频率有所增加;四通质量和转动惯量数值分别减少(18～16)%.厚度的变化有利于系统性能的提高和成本的节约.