基于闭环特性的音圈电机驱动快速反射镜控制

建立了音圈电机驱动快速反射镜的控制回路模型,并利用该模型对实际对象的参数进行了辨识。设计调节器时从闭环特性入手,采用了基于理想闭环特性(最佳二阶特性)的逆向设计方法。该方法只需调整两个物理意义明确的控制参数阻尼系数和自然频率,可以得到较好的实际效果,从而提高了调节器设计的简洁性与实用性。经试验与仿真验证,该方法效果明显,扰动抑制带宽能达到采样频率的1/6左右,闭环带宽达到采样频率的1/5。     

音圈电机驱动的双层主动隔振系统设计与仿真

介绍采用音圈电机作为振动主动控制作动器的特点和工作原理,详细分析并建立音圈电机的数学模型,推导其传递函数。并针对双层隔振系统,采用理论建模的方法,建立双层隔振系统的数学模型。以位移传递率最小作为研究分析的目标,设计出一种宽频主动隔振系统,并用音圈电机作为驱动器,最后用Matlab/Simulink进行仿真,仿真结果显示该隔振系统在宽频带内具有良好的隔振性能,有效的提高隔振平台的精度。     

激光精跟踪快速控制反射镜结构优化与分析

目的对快速控制反射镜进行结构优化与处理,获得满足设计要求的轻量化结构。方法选取合适的加工材料,建立以结构柔度最小为目标的优化数学模型进行拓扑优化,对优化后提取的结构模型进行处理和有限元仿真分析。结果通过优化与分析,确定了反射镜最终结构,模拟分析结果表明,镜面最大变形量为2.7 nm,基频为4130.3 Hz,均满足设计要求。优化前后相比,结构质量降低了57.8%。结论优化结果较好满足了设计要求,对于类似结构的设计具有一定的参考作用。     

快速控制反射镜系统中的传递函数辨识

提出一种传递函数辨识方法。该方法使用非线性最小二乘曲线拟合法,结合控制对象的传递函数模型选取参数初始值,针对不同的频率特性分段拟合。使用该方法可以将复杂的控制系统频率特性转化为高精度的传递函数。在系统的中低频段内获得幅频±1dB和相频±1°的传递函数辨识精度。由此设计的数字补偿器有效补偿了机械谐振带来的影响,扩宽了控制系统的闭环带宽。传递函数辨识方法摆脱了数字补偿器设计依赖手工调试的状况,并可以提供复杂的数字补偿器以得到高性能的控制系统。     

基于改进Preisach模型的音圈电机复杂迟滞建模

针对音圈电机在高频响、高速、高加速度运动时存在的一种特殊复杂迟滞特性,提出一种改进的Preisach迟滞与RBF神经网络相结合的动态迟滞混合模型。采用逐次逼近的思想,第一级通过构造一个改进型Preisach模型,引入非单调信息,使其输出具有非单调迟滞特性。第二级采用动态RBF神经网络对第一级输出的相位和幅值进行补偿,实现对音圈电机实际输出的高精度逼近。基于实测数据的仿真实验结果表明,所提模型对一般迟滞和非单调复杂迟滞的建模都是有效的。与动态神经网络建模相比,具有更高的模型精度。     

Bouc-Wen迟滞模型的改进与音圈电机非光滑迟滞特性的描述

Bouc-Wen模型是基于非线性微分方程的一种迟滞模型,由于三角波等非光滑输入拐点处导数不存在,此模型无法适应此类非光滑输入信号.受信号预处理方法启发,基于不完全微分的柔化思想,对Bouc-Wen迟滞模型进行了改进,论述了其对音圈电机非光滑迟滞特性描述的合理性,给出了改进模型的离散形式.在三角波输入下,对原模型和改进模型传输特性进行了仿真比较.结果表明,改进Bouc-Wen模型克服了原模型不足,能有效描述迟滞特性,可实现性好,算法简洁,特别符合高速实时要求.     

基于音圈电机的柔性杆自抗扰LQR抑振控制算法研究

该研究将音圈电机作动的二重动力吸振器(dynamicvibration absorber, DVA)应用于柔性杆端部来实现振动抑制。为克服柔性杆本身容易受扰和DVA抑振带宽不足的问题,采用两个小型音圈电机构成主动式二重DVA,针对该DVA设计主动振动控制方法。首先,基于柔性杆的动力学等效建立了状态空间模型,在分析音圈电机的驱动特性后,采用线性二次型最优控制(linear quadratic regulator, LQR)反馈控制器最小化扰动通道的传递函数增益,结合非线性跟踪微分器同时滤波和提取微分信号;在此基础上,引入时变增益的扩张状态观测器对模型不确定性、高阶模态以及未知扰动进行补偿。对抑振效果进行仿真分析,结果表明基于音圈电机的二重DVA与自抗扰LQR控制器相结合,抑制柔性杆端残余振动,兼有强鲁棒性和抗扰能力。     

高频响应下音圈电机复杂迟滞特性建模与验证

为了实现音圈电机(Voice Coil Motor,VCM)在高频、高速、高加速情况下的精确定位控制,针对引起音圈电机产生振动、系统不稳定等问题的特殊复杂迟滞特性,建立了其复杂迟滞模型。改进了C-S迟滞模型,提出了C-S神经网络混合动态复杂迟滞模型;用音圈电机的两组实测数据验证了模型的有效性。实验结果为：音圈电机工作在低频、低速、低加速时(10Hz)表现出一般的迟滞特性,这时建模的最大误差为4.8μm,是最大输出值的0.48%,表明该方法能够有效的补偿音圈电机一般的迟滞特性;音圈电机工作在高频、高速、高加速时(40Hz)表现出特殊的复杂迟滞特性,其建模的最大误差为6μm,是最大输出值的0.97%。说明该方法能够满足复杂迟滞特性建模的要求。     

光电显微镜中隔圈设计的公差控制

为了提高光电显微镜的瞄准精度、必须同时提高光学、机械两方面的设计水平，其中隔圈公差控制是保证光电显微镜精度的关键。本文详细地分析了隔圈的标注方法。     

PLC驱动控制步进电机的设计与实现

在PLC步进电机控制中,输入到其线圈组中的脉冲数或脉冲频率可控制步进电机的角位移和速度。以三菱的FX2系列为例,讨论了步进电机的PLC控制系统设计与实现。     

大口径压电倾斜镜模型辨识与控制

本文提出了一种基于随机梯度优化算法的倾斜镜模型辨识方法,实现对大口径压电倾斜镜的复杂频率响应规律的辨识与控制带宽提高。文章介绍了压电倾斜镜原理和数学模型,描述了随机梯度优化算法在模型辨识的应用过程,并通过实验验证的方式检验了算法辨识模型的准确性以及在提高系统控制带宽方面的能力;最后,利用随机梯度下降算法本文还开展了对抖动输入频谱的辨识,结合倾斜镜模型的辨识结果,获得了对特定频谱区域更高抑制能力的控制效果。

     

基于GSSEC的开关磁阻电机驱动的海洋绞车主动升沉补偿控制方法

针对目前采用交流变频电机驱动的海洋绞车主动升沉补偿方式存在起动电流大、效率低和能耗大等不足,提出采用开关磁阻电机（switched reluctance motor,SRM）驱动的主动升沉补偿控制方式。首先,建立了开关磁阻电机的数学模型;然后,结合海洋绞车主动升沉补偿的同步控制要求,提出了基于渐进稳态控制信号误差控制（gradual steady state control signal-error control, GSSEC）的开关磁阻电机调速控制方法,并分析了该控制方法的基本原理、具体设计方法及其控制参数的优化方法;最后,对开关磁阻电机调速控制方法的效果进行了仿真分析和试验验证。结果表明：基于GSSEC的开关磁阻电机调速控制方法不仅对时变给定转速有较高的跟踪精度,而且对负载扰动具有较强的鲁棒性,有效提高了海洋绞车主动升沉补偿控制的精度。研究结果对促进海洋绞车主动升沉补偿控制功能的应用具有重要意义。     

压电倾斜镜迟滞非线性建模及逆补偿控制

自适应光学系统中的压电倾斜镜通常是用来实时校正大气湍流引起的波前畸变,但压电倾斜镜的响应都有较大的非线性迟滞效应,大大降低了倾斜镜的到位精度,并且影响系统稳定性,制约了倾斜校正系统的带宽,因此需要对迟滞现象进行建模,通过建立的模型进行补偿。本文通过引入迟滞算子,使用贝叶斯正则化训练算法训练BP神经网络来构建压电倾斜镜迟滞模型,以中国科学院光电技术研究所自主研制的压电倾斜镜为对象开展了实验研究。最后的实验结果表明,通过BP神经网络构建的压电倾斜镜迟滞模型具有较准确的辨识能力,其中,X方向的迟滞大小由6.5%降低到了1.3%,Y方向的迟滞大小由7.1%降低到了1.6%。     

采用机械钻铣轻量化技术的轻型镜研制

以φ400mm轻型平面镜为例，介绍了采用机械减重法制造轻型镜的工艺技术。镜坯的轻量化采用了刚度虽不是最优，但工艺性最好的圆孔结构，并采用专门设计的钻头钻孔，再用氢氟酸消除微裂纹。加工结果表明，该镜的减重比达44．5％，但仍具有足够的刚度，且没有影响加工精度的变形。     

双十字压电振子同型弯振模态驱动的平面超声电机

为了丰富平面超声电机的型式,提出一种双十字压电振子同型弯振模态驱动的平面超声电机。利用双十字压电振子的纵杆面内、面外弯振耦合以及横杆面内、面外弯振耦合,分别在两杆的驱动足上合成沿xoz、yoz面行进的两相椭圆轨迹,以交替地推动动子沿x、y向移动。分析了该平面超声电机的驱动机理,并推导出两相椭圆轨迹方程。建立了双十字压电振子机电耦合模型,对其三相工作模态的振型进行仿真分析,并在结构优化的基础上实现了三相工作模态频率一致,使它们分别为43 468,43 552和43 569 Hz。仿真了双十字压电振子的频响特性并实现了干扰模态分离,当驱动电压为250 V时,驱动足x、y、z向振幅分别为1.3,0.8和0.9 μm,满足电机驱动要求。模拟得到定频激励下双十字压电振子驱动足的两相椭圆运动轨迹,验证了所设计平面超声电机驱动机理的有效性。该平面超声电机可输出较大速度与动力,具有广阔的应用前景。     

Speed control of SR motor by self-tuning fuzzy PI controller with artificial neural network

In this work, the dynamic model, flux-current-rotor position and torque-current-rotor position values of the switched reluctance motor (SRM) are obtained in MATLAB/Simulink. Motor control speed is achieved by self-tuning fuzzy PI (Proportional Integral) controller with artificial neural network tuning (NSTFPI). Performance of NSTFPI controller is compared with performance of fuzzy logic (FL) and fuzzy logic PI (FLPI) controllers in respect of rise time, settling time, overshoot and steady state error.     

基于单片机的直流电机控制系统在动态送风装置中的应用

介绍一种基于单片机的动态送风控制系统。该控制系统以C8051F330单片机为处理器，配合控制电路，采用脉宽调制技术，根据自然风特性，对直流电机的转速进行控制，从而实现风机出风的动态化。