精密车床直线运动微动伺服机构

主要介绍直线运动误差检测、补偿系统中微动伺服机构的工作原理选择,参数的优化设计和为提高频响而设计的有源高压放电回路,及其静、动态特性和数学模型。     

基于径向基函数的压电微动平台优化设计

为提高微动平台的放大倍数和动态特性,提出一种径向基函数的微动平台代理模型,并基于该模型对微动平台结构进行优化.采用拉丁超立方抽样方法确定一系列样本点,利用ANSYS计算各样本点的响应值,根据径向基函数理论建立反映性能指标和设计变量之间的非线性函数模型,并用多目标遗传算法进行优化.比较分析优化结果与优化前的性能指标,固有频率提高了22.83%,放大倍数提高了40.80%,最大应力小于材料的屈服应力,并对优化后的微平台进行电压-位移实验,实验结果表明优化方法有效.     

接触形式对微动疲劳的影响研究

微动疲劳试验的典型接触形式主要有平面-平面和圆柱面-平面这两种,分别构成了面接触和线接触.为了获得这两种接触形式对微动疲劳的不同影响,经过有限元软件模拟计算,自行设计了实验装置,研究了45号钢在不同接触形式下的微动疲劳特性,确定了3种不同条件作用下的Sa―N曲线,并在实验过程中观察了磨屑的溢出等现象.研究结果表明:相同循环应力幅下的微动疲劳寿命,线接触下的寿命明显的比面接触下低,而不同圆柱面半径下的线接触在高循环应力幅下差别不大,低循环应力幅下,寿命随着圆柱面半径的增大而有所降低.通过实验发现,相比面接触形式,线接触下的红褐色磨屑溢出更早也更多.     

基于电致伸缩微位移器的精密微动平台的实验研究及应用

针对电致伸缩微位移器动态响应速度慢的问题进行了研究，提出用数字PID方法加以解决，并研制出一套实用控制系统．其中，研制出一种微机控制的精密高压调节器，与单片机数字系统相配合，形成一个数字-模拟电路结合的控制系统，用以实现电致伸缩微位移器动态性能的改善．实验表明，该控制系统简单、可靠、实用，所提出的PID方法对电致伸缩微位移器微动平台的动态特性的改善效果明显，并已将其用在磨床进给机构中．     

基于显微视觉的宏/微双重驱动微动台的自动标定

提出了基于压电技术的微操作系统的自动标定方法,采用混合式步进电机直接驱动的宏动平台,实现系统大行程宏动定位,安装在宏动平台上的压电陶瓷驱动的微动平台和精密光栅,实现亚微米级的分辨率和定位精度,通过以上两部分实现定位机构的全闭环反馈控制,采用显微视觉反馈获取微动台操作器在图像中的位置信息进行标定。实验结果表明:系统的动态和稳定性能良好,自动标定运算速度快,运行速度达到11 frame/s,实现了对系统的精确标定,标定精度达到0.1μm。     

高速精密定位平台的偏摆误差实时补偿

针对二维直线运动平台末端出现偏摆误差、降低平台直线运动精度的现象,研制了一种新型的基于偏摆误差实时补偿的高速精密定位平台.基于电容式微位移传感检测技术,建立了新型精密定位平台的偏摆误差检测模型.采用赫兹接触理论,建立了滚珠导轨副的刚度模型,进而建立了基于滚珠丝杠驱动、直线滚珠导轨副支撑的宏动工作台的偏摆振动模型.实验结果验证了宏动工作台偏摆振动模型的有效性;采用微动工作台进行宏动工作台直线运动偏摆误差的实时补偿,新型精密定位平台的性能得到较大改善.     

评定钢丝的微动摩擦磨损参数研究

以点接触式提升钢丝绳为研究对象，在实验室建立了钢丝绳中钢丝的微动磨损模型．在自制的钢丝微动磨损试验机上进行微动磨损实验，考察了接触载荷、微动时间和振幅的变化对钢丝试样磨损深度的影响，并用综合参数pv值和pvt值评定微动磨损深度的变化．结果表明，相同微动时间下磨损深度随pv值的增加而增大，相同接触载荷下磨损深度随pv值增大而减小，磨损深度和综合参数pvt值之间基本成线性关系．同时通过微动过程中摩擦系数的变化、磨损产生的磨屑以及磨痕形貌，分析微动磨损过程中磨损机制随微动实验条件的变化规律。     

一维压电陶瓷微动台的系统设计

本文介绍了基于压电陶瓷驱动器的一维压电陶瓷微动台,选取了一款合适的压电陶瓷驱动器,并按其特性及微动平台设计要求设计了驱动电源。其中驱动电源包括显示部分、键盘部分、数字部分和模拟部分,实现了手动控制和单片机控制输出电压。对于模拟部分中采用的AD574进行详细的研究,并且给出AD574与一维压电陶瓷微动台的控制单片机的接口的程序。     

接触压力和循环应力幅对45号钢微动疲劳特性影响

研究了接触压力对调质45号钢微动疲劳特性的影响.随着接触压力增大,在低接触压力阶段,微动疲劳寿命急剧下降;然而,在高接触压力阶段几乎保持不变.随着循环应力幅升高,微动疲劳寿命下降.实验中,微动接触面上出现磨损并形成凹坑.在高接触应力情况下,主裂纹萌生在凹坑外边缘处;在低接触应力情况下,主裂纹萌生在微动接触面的中间部分.     

直升机旋翼叶片回波建模与特性分析

为提高直升机等具有微动特征目标的识别能力,对直升机旋翼叶片的微动特性进行了综合研究.首先基于旋翼叶片所有散射点都会产生回波这一事实,构建回波的散射点积分数学模型;其次基于该模型对回波在时域、频域的闪烁现象及原因进行了分析;最后对叶片数目奇偶性、初始旋转角、旋翼转动频率等参数和回波闪烁现象、微多普勒特征之间的关系作了理论分析和仿真实验.仿真结果表明,与矩形平板模型相比,散射点积分模型与目标闪烁情况吻合较好,更有利于提取微多普勒特征,为进一步识别直升机类目标提供了理论依据.     

基于龙门吊大车的定位算法研究

研究了GPS定位系统在货场龙门吊定位中的应用.通过分析龙门吊在行驶过程中本身存在着的一些约束条件,提出以龙门吊轨道的直线方程作为定位滤波的约束条件,建立了带轨道约束条件的系统模型,并推导出了约束条件下的卡尔曼滤波方程.实验结果表明该研究提高了差分GPS的定位精度,实现了对龙门吊的准确定位.     

一种新的双目立体视觉伺服控制模型及实验研究

针对目前手眼视觉伺服系统模型中普遍存在深度信息估计的问题,提出了一种用于双目视觉伺服控制的模型,该模型避免了深度值的测量与估计,提高了系统的控制性能,从而解决了未知物点的深度信息估计的问题。本文应用此模型,单独考虑机器人的运动学特性,设计了机器人末端执行器进行定位控制的控制器,仿真结果验证了该模型与控制算法的有效性;进一步提出了模型使用的改进算法,使该模型更具有宽泛的实用性;并且,进行了基于MOTOMAN UP6型机器人的双目视觉伺服控制实验,实验结果验证了该模型在实际控制工程中的有效性、可行性。     

吊装用起重机自动定位视觉伺服控制

传统起重机自动定位方法精度低,稳定性差,不能形成真正的闭环控制,现有起重机视觉定位方法普遍存在抗扰动性能差和视觉雅可比矩阵参数难以获得等问题。为了解决外部扰动影响视觉伺服定位精度和稳定性的问题,建立了扰动工况下吊装末端执行器的位姿数学模型,提出一种基于自抗扰控制器的视觉伺服扰动抑制方法。根据图像投影特性,得出雅可比矩阵参数与图像特征微分关系方程,设计了雅可比矩阵参数估计值自适应更新率,并建立闭环动力学方程。根据图像特征误差,构建李亚普诺夫函数,给出了系统稳定性证明。进行仿真与实验分析,结果表明:当视觉误差收敛后,位置与速度曲线均趋于零值,说明在视觉不确定性和恒定、瞬时扰动的情况下,本文方法仍然具有令人满意的定位精度。通过与其他控制方法的对比结果分析可知,本文方法在保证视觉伺服系统定位精度的同时,能够加快视觉误差的收敛速度,具有更好的稳定性,因此,适用于吊装用起重机自动定位视觉伺服系统。     

长基线定位系统在海洋油气开发中的应用

长基线定位系统属于声学定位系统的一种,是目前水下导航定位的主要手段,由于其定位精度与水深无关,因此被广泛应用于深海领域。首先简要介绍长基线定位系统的工作原理,然后以Sonardyne Fusion系列的长基线定位系统在流花4-1油田开发过程中的应用为例,详细介绍了长基线定位系统在海洋油气开发中的应用。     

减小CNC机床定位误差方法的研究

提出了基于“华工2000型”数控系统CNC机床的定位误差的一软件补偿方法，该方法克服了等间距定位误差补偿的缺点，使定位误差补偿的位置可随机设定，建立了数控机床定位误差软件补偿的数学模型。在ZJK7532加工中心上进行的补偿实验表明，采用本补偿方法能使机床的定位误差减小70％以上。     

RSSI位置指纹的定位误差分析与仿真

为了确立RSSI位置指纹定位技术中定位误差与影响其主要参数的关系,提出了表示定位平均误差的数学模型,通过计算整个定位区域误差的期望,公式化地表达了接入点个数、接入点摆放位置、采样点间距、最邻近点个数各因素取值不同对定位精度的影响.通过对实验数据的统计分析,仿真结果表明:接入点个数取4个可满足定位要求,当选择多于5个接入点实现定位时,可以不考虑接入点摆放位置,采样点间距取1 m可满足定位要求,K的取值对定位精度影响不明显.     

基于生成对抗网络模型的RSS缺失值预测

无线上网（Wi-Fi）定位是目前室内定位中的主流方法,指纹数据库的构建是Wi-Fi定位系统的关键.然而指纹数据库中的接收信号强度（RSS）指纹值会随室内环境的变化而变化,通常需要不断地重新测量指纹值去更新指纹数据库,这就导致了成本高、耗时长,尤其是在定位区域较大的动态环境中是不切实际的.针对此问题,提出了自适应上下文生成对抗网络模型.该模型只需测量指纹数据库中的部分RSS指纹,即"参考点",然后通过学习参考点的分布情况,预测特定位置的缺失指纹.仿真实验结果表明,室内定位精确性显著提高,人力成本大大减少.     

光纤定位单元数据模型的设计

天文观测越来越多地采用光纤传输星象数据,而大数量的光纤定位问题也就成为研究的难点.对光纤定位单元的性能实验和自动控制都要求将单元的相关信息存储于计算机,而且系统间光纤定位单元信息的相互传递也需要统一约定的接口.在分析光纤控制单元的机械结构、控制方法的基础上,以极坐标运动单元为模型使用特征造型的方法建立了光纤定位单元的数据模型.实践证明,这种数据模型可用于多种光纤定位单元数据的存储、转换、传递和计算.     

基于主动形状模型的焊缝定位算法

针对焊接环境对工人造成伤害和焊件材质影响焊接质量的问题,提出了一种应用于机器视觉激光焊缝定位系统的基于主动形状模型的焊缝定位算法.利用支持向量机对焊缝图像局部区域梯度方向信息进行目标图像初定位,运用主动形状模型方法建立特征模型,并计算特征模型和测试样本间马氏距离,从而对形状和姿态参数进行更新得到焊缝坐标.结果表明,基于主动形状模型的焊缝定位算法具有准确性高、抗干扰和误差小的特点,能够满足激光焊缝定位系统对准确性的要求.     

Vision-based adaptive control of a 3-RRR parallel positioning system

The macro positioning stage with high-precision and rapid positioning ability plays a crucial role in the macro-micro combination positioning system. In this paper, we develop a practical method for the control of a 3-RRR planar positioning system using online vision measurement as feedback. In this method, a monocular vision system is established to accomplish high-precision online pose measurement for the 3-RRR manipulator. Additionally, a robust and operable adaptive control algorithm, which incorporates a fuzzy controller and a PI controller, is employed to achieve precise and rapid positioning of the 3-RRR positioning system. A series of experiments are conducted to verify the positioning performances of the proposed method, and a conventional PI control algorithm is utilized for comparison. The experimental results indicate that using the proposed control approach, the parallel positioning system obtains high precision and shows higher efficiency and robustness, especially for the time-varying positioning system.