基于光栅衍射的横向剪切干涉仪精密相移系统设计

基于光栅衍射的横向剪切干涉仪具有很高的检测精度,为满足相移的需要,光栅移相装置需要拥有较大的行程,是干涉仪的关键器件之一。根据干涉仪需求设计了基于柔性铰链及桥式放大机构并利用压电陶瓷驱动的光栅移相装置,利用有限元分析方法对其受力和形变特性进行了分析。利用PI公司的电容传感器及数字压电控制器搭建了测试平台对其进行了测试,获得了开环条件下迟滞特性曲线,在输出电压为100 V时,光栅移相装置的行程可达225μm。实验结果表明,光栅移相装置的行程与理论设计指标接近,满足设计要求。     

前馈控制算法校正相移微动台非线性运动

压电陶瓷具有推力大,响应速度快,分辨率高和能耗低等优点,但其形变量小,所以需要位移放大机构对其形变量进行放大,实现长行程高分辨率位移。针对压电陶瓷作为驱动器,柔性铰链位移放大装置作为导向机构的相移微动台运动存在非线性问题,采用多项式模型对其位移特性进行建模,通过求解逆多项式获得使其线性运动非线性电压,利用实验对非线性运动校正结果进行验证。实验结果表明,所采用前馈控制算法可以很好的校正相移微动台非线性运动,校正后相移台在x,y方向产生的最大相移误差为4°与3.2°,满足高精度相移干涉测量对相移台相移误差要求。     

整体对称结构的压电步进型精密直线驱动器

介绍了近年国际上压电型精密驱动器的典型结构、工作原理和特点.在此基础上,提出一种新颖的以压电叠堆为驱动元件的整体对称结构的精密直线驱动器.这种整体对称结构采用双侧对箝、精调斜块对及整体加工等独特的结构和工艺手段,保证了驱动器工作的稳定性和准确性.对该步进型精密直线驱动器进行了大量试验,说明驱动器具有实用性.     

高精度压电陶瓷相移器设计

文中采用压电陶瓷柱和自行设计的0-300V直流可调电源制作高精度压电陶瓷相移器,并由计算机通过D/A转换板输出电压进行控制,采用CCD组成闭环反馈.经过标定,相移器的相位误差在±3°之内.该相移器的使用提高光学无损检测的测量精度,而且经济性很好.     

基于压电驱动的精密步进旋转电机

为了保证微小型电机的速度和承载能力,同时获得较高的运转分辨率,提出一种以压电叠堆为驱动元件基于尺蠖运动原理的新型精密旋转电机方案。电机结构中转子无绕线结构,定子采用柔性铰链双侧对钳方式交替对转子起到钳位作用。对电机工作原理进行了分析研究,采用MSC Patran/Nastran有限元软件对机械结构进行了仿真分析,并对所开发的电机样机进行了实验测试。测试结果与理论分析结果基本相符,所开发样机的旋转速度可达3308．6μrad/s、输出扭矩为0．294N·m、单步最小转角(旋转分辨率)为 0．206μrad。电机性能稳定可靠,可望在光学工程、精密工程等相关领域得到应用。     

纳米电机驱动大行程超精密工作台的设计研究

介绍了一种由压电陶瓷拨爪电机驱动的一维纳米级定位精度工作台的工作原理及其设计.压电陶瓷拨爪电机可以避免使用传统的粗精两级定位机构,直接实现纳米级驱动定位.针对压电陶瓷拨爪电机的特性,设计了低摩擦的磁悬浮导轨,并采用分体式结构和柔性铰链,将驱动系统与定位工作台隔离,从而有效减少了压电陶瓷拨爪电机在驱动时产生的高频震动对定位精度的影响.固定在工作台上的直光栅实现了对工作台位移的高精度闭环检测.经测试,工作台可以实现0-200mm范围,10nm分辨率的快速、高精度定位,满足纳米测量的要求.     

一种用于相移干涉仪的高压放大电路

基于自主研制高精度数字化相移干涉仪的需求,针对干涉仪的压电陶瓷移相器设计了一种高压放大电路。通过双极性运算放大器OP07构成低噪声,非斩波稳零的低压放大电路与中功率线性三极管MJE340和MJE350构成高压放大电路进行直流耦合,结合反馈网络,功率放大电路,滤波电路以及限流保护电路,将计算机输出的0~5 V低电压的移相控制信号稳定线性放大到-30 V~+130 V范围,且输出低至10 mV 峰值的纹波,满足压电陶瓷移相器的高压驱动控制要求和相移干涉仪的高精度移相测量的要求。     

内箝位/外驱动型压电精密步进旋转驱动电机研究

提出一种新型的压电精密步进旋转驱动电机。该驱动电机以仿生运动的原理，以压电陶瓷叠堆为动力源，采用定子内侧箝位及转子外驱动的方式和薄壁柔性铰链微变形结构，提高了该驱动电机箝位的稳定性和步进旋转的稳定性。通过静力学有限元分析和动力学分析，较深入的研究了该驱动电机的运动特性。研制的压电精密步进旋转驱动电机能够实现高频率(40Hz)，较高速度(325mrad /s)，大行程(>360°)，高分辨率(1mrad/step)，较大驱动力(30N×cm)等特点，提高了压电精密步进旋转驱动电机的驱动性能。该驱动电机在精密运动、微操作、光学工程、精密定位等精密工程中有广阔的应用前景。     

直线超声电机驱动精密二维定位平台系统

针对当前精密作动技术领域对精密定位系统提出越来越高的要求,设计了一种由蝶形直线超声电机驱动的二维精密定位平台系统。该定位平台系统行程为50 mm?50 mm,以直线型增量光栅编码器作为位置反馈元件,通过上位机编程实现运动控制卡对精密定位平台系统进行控制。为了实现直线超声电机的驱动,设计了一种新型直线超声电机驱动器,实现驱动电压和驱动频率的独立控制。在控制过程中,通过使用复合控制技术,同时结合直线超声电机具有高分辨率步进的控制特性,最终使系统达到高精度运动的控制效果。实验结果表明,在0~50 mm行程内,实现了小于0.28?m的定位精度。     

双重驱动双连杆柔性臂系统建模与抑振仿真

以宏微双重驱动的双连杆柔性臂机器人为背景，研究其建模与振动控制问题。通过忽略弹性振动对刚性运动的影响，用拉格朗日方程建立了对刚性运动模型，建立了由伺服电机和压电陶瓷共同作用下的振动方程，然后在刚性模型基础上叠加振动模型实现了对柔性臂的描述；这种模型的优点是系统总的模型简单且易于同时考虑多个振动模态。最后给出了压电陶瓷抑振过程的计算机仿真结果。     

应用于HVDC系统的高频模块化直流变压器匹配移相控制策略

高频模块化直流变压器(HMDCT)是构建直流电网的核心设备。HMDCT在传统移相(TPS)控制下的高频交流不匹配工作状态会带来较大的高频电流应力与回流功率,降低了HMDCT的传输效率,因此解决该技术瓶颈成为进一步促进HMDCT在直流电网中应用的关键。鉴于此,提出了一种基于桥臂子模块动态投切技术的HMDCT交流链匹配移相(MPS)控制策略。由分析及实验结果可知,当采用交流链MPS控制策略时,不论HMDCT两端的直流电压变比如何,HMDCT的交流链电压均能够保持在匹配工作状态;且在传输功率相同时,相比于TPS控制,交流链MPS控制具有更小的回流功率及更高的效率。通过样机实验对理论分析的正确性与有效性进行了验证。     

PWM型开关变换器闭环系统时域分析的精细积分法

为了探讨开关变换器的拓扑结构计算方法,将精细积分法应用于开关变换器闭环系统的时域分析,利用递推的方法求解指数矩阵,将分段线性开关网络转化为离散时域方程,并用二次插值算法求解开关切换的时刻。实例仿真表明,该方法使得方程的求解精确度高且仿真时间短,各拓扑切换时刻的确定简单而高效。     

载波移相在大容量并联逆变电源中的应用

EAST（experimental advanced superconducting tokamak,超导托卡马克核聚变实验）快速控制电源是一种单相大容量逆变电源,其跟踪等离子体位移信号,对真空室内的线圈进行励磁控制,产生磁场实现等离子体位移控制。为满足等离子体位移快控电源大电流快速响应要求,采用多组变流器并联运行。电源系统采用移相PWM多重化技术,降低IGBT的开关损耗,提高变流器等效开关频率,改善输出波形。介绍了系统设计方案,并对输出谐波进行分析和仿真。实验结果说明该系统设计方案合理,控制策略有效,具备良好的大电流输出和快速响应能力。     

Study by laser interferometry of the resonance modes of the shear plate used in the standards characterization of piezoceramics

Recent Finite Element Analysis (FEA) modeling of a Standard shear plate of Navy II type PZT-based ceramics was carried out based on the full matrix material characterization Material coefficients in the linear range, including all losses, were obtained by an iterative automatic method from impedance measurements at resonance. FEA modeling has shown that the shear plate used in the standard characterization of piezoceramics is dynamically clamped at resonance, which results in an underestimation of the related shear coefficients. This work aims to examine experimentally the resonance modes of such standard shear sample by the use of the laser interferometry technique to map the displacement pattern at its free surfaces.     

基于DSP的数字化SVPWM三相逆变器闭环系统

基于空间矢量脉宽调制技术SVPWM(SpaceVectorPulseWidthModulation)电流谐波少、转矩脉动小、噪声低等优点设计了一种高性能的SVPWM三相逆变器系统。该系统采用具有高效缓冲电路、适用于高开关频率的三相逆变器主电路,控制系统基于DSPTMS320LF2407A,具有高速数据采集和实时数据处理的特点。通过应用SVPWM算法、快速傅里叶变换FFT(FastFourierTransform)算法和数字比例积分微分PID(Proportional-Integral-Derivative)算法等数字处理技术,采用闭环控制,具有良好人机交互界面和通信功能。实验结果表明,该系统控制精度高、动稳态性能好。     

涂布机双环调速系统的MATLAB仿真

介绍造纸行业中的涂布机双环调速系统 ,设计并运用最新的计算机仿真工具—MATLAB的SIMULINK指导调试 ,简单方便 ,快捷高效。仿真结果表明系统具有优良的技术性能指标 ,实际系统运行效果良好     

基于TMS320LF2407A的直流调速系统研究

对基于TMS320LF2407A的直流调速系统进行了深入的研究,设计的数字化直流调速系统主电路采用IGBT组成H型PWM变换器,以16位高性能DSP芯片TMS320LF2407A作为主控芯片实现数字控制,其特点是用DSP取代模拟触发器、电流调节器、速度调节器及逻辑切换等硬件,系统的电流调节器和转速调节器都用PI调节器,对系统进行了硬件及软件设计,在理论分析的基础上搭建了实验系统并进行了实验,给出了实验结果.     

基于DSP2812的全数字交流伺服系统的实现

以TMS320F2812为主控制器,设计了一种全数字化的交流伺服系统。给出了系统的硬件组成和软件实现方法。并采用了位置环、速度环、电流环的三闭环控制策略和转子磁场定向矢量控制方案,充分利用了DSP的高速运算能力和丰富的片内外资源,对系统进行了加载实验和位置伺服控制实验,实现了交流电机的全数字伺服控制。实验结果表明该系统具有良好的动态和静态特性,可广泛用于电气传动装置中。     

基于RTDS和实际控制系统的±800 kV直流输电系统仿真

电力系统仿真是研究电力系统特征和电力控制技术的主要手段。为深入研究特高压直流输电技术和特高压交直流混联系统的特性,基于实时数字仿真器RTDS和南瑞继保自主研发制造的世界上首台±800kV直流控制保护样机搭建了±800kV直流输电系统的闭环仿真系统模型。由于能够在任何工况下准确模拟直流输电系统行为的仿真方法只有电磁暂态仿真,所建基于RTDS的仿真模型较之机电暂态仿真模型能够提供更深刻和准确的仿真结果;由于考虑了实际UHVDC控制与保护设备的控制作用,仿真将更能反映实际交直流系统的动态特性和更具备实际工程的参考价值。基于南方电网云广特高压直流输电系统的"孤岛运行"方式参数的仿真分析进行了必要的说明,阐明了所搭建的闭环特高压直流仿真系统可用于研究特高压直流控制保护技术和全面分析特高压直流输电系统的特征。