球面2自由度机器人的滑模变结构控制

球面2自由度5杆机器人的应用非常广泛,可用于机械数字化仪、微操作装置、灵捷眼和人体关节修复装置等。在球面2自由度5杆机器人运动学和动力学模型研究的基础上,提出了该类机器人系统的滑模变结构控制方法。介绍了球面2自由度机器人的机构和动力学模型。引入决定附加补偿力矩的指数趋近律,建立了球面2自由度机器人的控制算法。提出了外力、质量、转动惯量以及滑模控制参数等对球面2自由度机器人的控制精度和系统稳定性的影响规律,并对球面2自由度机器人进行了控制仿真。仿真表明,控制方法是有效的。在选择合理参数下能避免机器人系统的振荡,且能保持系统的稳定性、鲁棒性和提高系统的运动精度。     

基于扰动函数的凸凹映射技术

本文结合凸凹映射技术的基本原理,探讨了凸凹映射技术在球面上的具体应用,并给出了以b(u,v)=sinusinv为扰动函数的橘子的绘制的具体方法。     

球面直角四面体的体积公式

诱导了在三维单位Ｓ＾３（１）上的球面直角四面体的体积公式,并为计算一般球面四面体的体积提供了数学理论依据。     

基于三轴转台模型的速度扰动观测器设计

为提高三轴平台伺服系统性能,提高系统的跟踪精度,采用先辨识出被控制系统的数学模型,然后基于准确的系统传递函数,设计速度扰动观测器(VDOB),测出外部力矩和载体速度的扰动对平台速度的影响,用速度扰动观测器对这一部分进行等量补偿,在MATLAB中对系统采用PI算法和PI+VDOB算法进行仿真比较。实验结果表明:采用PI+VDOB的方法系统的超调量和调节时间更小。最后,实验结果表明,在幅值5°,频率2 Hz的载体正弦速度扰动下,引入VDOB的算法,平台的速度误差从±75μrad减小到了±50μrad。实验结果证明引入VDOB算法的有效性。     

球面基底上制作微柱面透镜工艺研究

针对目前在球面基底上制作微透镜阵列工艺复杂,制作成本昂贵等问题,介绍了一种激光直写光刻和光刻胶热熔成型相结合的新的加工技术。为此改造了球面刻划机,搭建了405nm激光曝光光源系统,同时建立三维坐标体系,实现微透镜阵列在球面空间位置的定位。在理论分析和合理设计的基础上,使用BP212正性光刻胶在口径50mm,曲率半径60mm的球面基底上制作出线宽为50μm,矢高为2μm,切面曲率半径约为157μm的微柱面透镜阵列,并给出了测试结果。结果表明：在球面基底曲率半径一定时,通过阶梯升温光刻胶和对其快速冷却等微细加工方法,克服了光刻胶熔融状态时的流动性问题,证明此种加工方法对球面微透镜阵列的制作具有很好的可行性。     

基于自适应的自抗扰控制技术提高扰动隔离度

针对扩张状态观测器对二阶及二阶以上系统的扰动观测值存在相位滞后的问题,提出了一种基于扰动频率自适应的自抗扰控制的新方法,并在直线型倒立摆装置中进行了实验验证。实验结果表明:本文方法解决了扩张状态观测器对二阶及二阶以上系统的扰动观测值存在相位滞后的问题;在2 Hz以内随机扰动的作用下,对比传统状态反馈控制器,它将扰动隔离度至少提高了7.85 d B,同时,自抗扰控制器具有很强的鲁棒性,允许被控对象参数在15%的范围内浮动。     

Sn+1(1)中满足D-H≤sup|Φ|≤D+H的完备超曲面

考虑单位球面Sn+1(1)中的具有常平均曲率H的完备超曲面.在H≥0的假设下,通过计算两个式子知道,Clifford环面S1(a)×Sn-1(√1-a2)对应的函数|Φ|是常数,并有两种可能性.通过深入研究这两种可能性,在球面的超曲面上定义的函数|Φ|,也具有de Sitter空间Sn+11中常平均曲率H的完备类空超曲面相类似的现象,即有如下结论:对给定常数H≥0, 记D±(H)=1/2√nn-1 [√n2H2+4(n-1)±(n-2)H].则有对任意的D∈[D-(H), D+(H)],都存在一个具有常平均曲率H的完备超曲面Mn→Sn+1,使得对应的函数|Φ|满足关系sup|Φ|=D.     

双分离物镜中心偏

对于一个球面光学系统来说,组成光学系统的各个透镜的球面中心被假定在一条直线上,这条直线就是系统的光轴,这样的系统称为共轴球面光学系统。光学系统的设计理论就建立在这样有公共的光轴的基础上。各个透镜的球面中心若不落在这条公共的光轴上,即共轴性被破坏,总是引起光学系统成像质量的恶化。为了保证共轴性的实现,对于组成光学系统的各个透镜应规定中心偏的要求,同样,对整个系统的装配,也应规定中心偏的要求。例如,有一双分离物镜,由一正透镜和一负透镜组成,并有一光栏(入瞳)。这时系统的光轴通过光栏中心 P 和两个透镜的四个球心 O_1、O_2、O_3、O_4,这就是系统的光轴(以     

微光夜视仪中物镜光学系统的小型优化设计

为改善传统球面微光夜视系统结构复杂、镜片数较多的特点,将衍射光学元件引入传统球面物镜中,在符合成像质量要求的情况下,设计出一套用于微光夜视仪的折/衍混合物镜光学系统.该物镜视场为40°,相对孔径为1/1.19,包含三个衍射面,并将传统球面系统透镜数减少了2～3片,仅由5片组成,在空间频率为40 lp/mm时,轴上传递函数可达0.89,轴外可达0.43.     

基于球极射影的TextCC输入向量规范化方法研究

角分类神经网络TextCC可依据余弦相似度对文本快速分类.在定义了n维实空间中的点在n+1维实空间单位球球面上球极射影的基础上,对n维空间中欧氏距离与n+1维空间中单位球球面点夹角的余弦的关系进行了定量分析,给出了一种基于球极射影的向量规范化方法.为使TextCC能够依据欧氏距离快速分类,依据球极射影的性质,TextCC隐层权矩阵的构造被规定.     

The evolution and morphological stability of a spherical crystal

The growth model of a spherical crystal in the undercooled melt including the surface energy, interfacial kinetics and convective flow is established. The effect of the convective flow induced by a small far field flow on the evolution and morphological stability of the interface of the spherical crystal is studied. The interface shape of the spherical crystal, which is affected by the far field flow, and the dispersion relation of the growth rate of amplitude of the perturbed interface are derived. It is shown that the convection induced by the far field flow makes the interface of the growing spherical crystal further grow in the upstream direction of the far field flow and inhibit growth in the downstream direction; the interface of the decaying spherical crystal further decays in the upstream direction and inhibits decay in the downstream direction. The theoretical result suggests that both the growth of the sphere in the upstream direction and the decay of the sphere in the downstream direction make the spherical crystal tend to evolve into an oval; the morphological stability of the interface depends on a certain radius R _c such that the spherical crystal is unstable when its radius is greater than R _c and stable when its radius is less than R _c . The surface energy and interfacial kinetics have strong stabilizing effects on the growth of the spherical crystal. In the meantime interfacial kinetics is a table factor of the interface when the interface of the sphere is growing; it is an unstable factor of the interface when the interface is decaying. Supported by the National Basic Research Program of China (Grant No. 2006CB605205), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 10672019 and 10572062), and the Science and Technology Foundation of Shanghai (Grant No. 055207081)     

球面干涉检测中改进的调整误差校正方法

根据球面干涉检测中待测球面调整误差的高阶近似模型,提出新的基于泽尼克多项式拟合的球面调整误差校正方法.该方法根据测得原始面形数据的泽尼克多项式系数以及待测面数值孔径,得到调整误差所引入的低阶和高阶像差量,实现高精度球面调整误差校正.通过Zygo干涉仪及大数值孔径待测球面对提出的校正方法进行实验验证,校正精度达到了均方根值近0.001λ、峰谷值0.011λ.实验结果表明,该方法可以实现很高的球面调整误差校正,无需了解实际调整误差量,便于自动化处理,可以降低检测装置中对待测面调节机构精度的要求.     

基于单目激光的小球冠形球面参数测量方案研究

针对已有检测方法无法满足小球冠形构件表面形貌轮廓高精度测量需求的问题,提出基于单目激光头的小球冠形构件形貌轮廓精密测量方案。设计1种用于测量高精度小球冠形构件表面形貌轮廓的检测装置,采用基于共基面原理的两自由度高精度气浮定位平台减少定位误差;对得到的球面点坐标采用最小二乘法拟合球面半径,在拟合过程中改变目标函数,将拟合计算转化为求解广义特征向量。结果表明采用提出的测量方案检测小球冠形构件表面形貌轮廓可获得较高的测量精度。     

套车圆球面的原理

在普通车床或铣床上用套车加工圆球,是一种简便和高效的加工方法。本文根据球面、套车切削装置与机床主轴之间的各种几何关系,对套车球面的形状精度和尺寸精度进行了分析,并导出了计算公式。     

飞机大部件调姿机构磨损预测模型的构建与仿真

针对飞机大部件调姿机构球铰磨损量预测问题,提出一种含间隙的球铰磨损模型.根据球铰的几何结构构建运动学模型;采用含迟滞阻尼系数的连续接触力模型与改进Coulomb摩擦力模型建立球铰的动力学模型;结合Archard方程建立球铰的磨损模型.为了能够获得接触表面的磨损分布情况,将磨损表面离散,借助Hertz接触理论计算接触力的分布,并以离散后的单张曲面为单元分别计算与保存单张曲面磨损量.针对一种四定位器的调姿机构,模拟调姿过程进行仿真计算,结果显示：单个球头表面磨损分布并不均衡,4个球头之间的磨损分布情况类似,但是磨损量存在一定的差异.该磨损模型能够用于调姿机构寿命的预测,并对调姿机构的机械设计提供参考.     

转向球铰球面加工机床及误差分析

根据球面形成原理,利用铣刀和工件的两个圆运动,形成球铰副内、外球面。对零件尺寸、形状和位置误差进行了分析,提出了消除误差的措施。采用组合机床,结构简单,调整、维护方便。主轴弹性卡头便于工件装卸。通过对铣刀和主轴电机的变频调速,找出最佳切削参数,实现了球面的高效率高精度加工。     

某变曲率摩擦摆隔震支座设计与有限元分析

介绍了变曲率摩擦摆隔震支座的特点,分析了不同参数对变曲率滑动曲面的影响.将某球面摩擦摆隔震支座改进设计为变曲率滑动曲面的摩擦摆支座,并利用有限元软件ABAQUS对隔震支座进行实体单元建模.对比了不同曲率变化程度的变曲率摩擦摆支座和球面摩擦摆支座在低周反复荷载作用下的滞回性能.数值分析结果表明：变曲率摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的滞回耗能能力,且其滞回耗能能力优于球面摩擦摆支座;当滑动曲面方程选择合适时,该支座的耗能能力可达到最佳.     

悬浮在向列相液晶中带电胶粒引起的指向矢形变

研究悬浮在向列相液晶中带电胶粘引起的指向矢形变．假定胶粒是球形的,并且表 面电荷在球形颗粒上的分布是均匀的,球形颗粒使指向矢沿径向弱锚泊排列．我们得到了 指向矢形变的解析表示式,它是Ｋｕｋｓｅｎｏｋ等人所提出公式的推广、指向矢形变依赖于两 项衰减,它们分别正比于离开颗粒距离的ｒ２和ｒ３．     

大口径半球形基底膜层均匀性的分析

针对半球面大口径球形光学元件的膜层均匀性进行了理论分析研究。通过建立半球形基底内表面的数学模型,运用膜厚理论公式表达出内表面的膜厚分布。推算了蒸发源不同位置对膜层均匀性的影响,同时对理想点源、小面源和实际蒸发特性对膜厚的影响进行了分析。该研究工作对大曲率半球膜层镀制工艺具有一定的指导意义,在改善此种表面膜层均匀性上提供了理论依据。     

TX6113镗床加工球头座内球面的工装设计与应用

针对内球面的形成原理,分析了内球面的形成过程,设计了加工斜撑内球面的一种工装,并对内球面的加工精度进行分析,说明了利用工装加工内球面的过程和可行性.