基于ARM的巡飞弹舵机控制器研究

针对巡飞弹舵机控制器的特点,提出巡飞弹舵机控制器的控制方案.采用ARM内核LPC2136和CPLD的硬件组合方式,产生驱动舵机电机所需的六相驱动信号,通过光耦隔离和功率放大电路驱动,能够同时控制巡飞弹的3片舵机执行器.采用位置环、转速环和电流环的三环控制算法实现了舵机位置伺服功能,对关键的位置环采用模糊PID参数自整定算法,解决了舵机控制参数调整困难的问题.仿真实验结果表明该舵机控制器结构简单,性能可靠,符合巡飞弹的要求.     

5-PSS/UPU并联机构的多目标性能参数优化

在并联机构多目标参数优化方面,针对5-PSS/UPU并联机构,提出基于空间模型技术与主成分分析法相结合的多目标性能参数优化方法. 推导出机构的位置反解、运动传递平衡方程,对单个驱动分支进行螺旋分析,给出多个全域性能指标;应用空间模型技术,研究各全域性能评价指标与机构结构参数之间的分布规律,绘制了各项全域性能图谱;应用主成分分析（PCA）法,研究各全域性能指标之间的相关性,得到综合性能评价指标函数并绘制综合性能图谱;基于综合性能图谱,选取多组结构参数并计算综合性能指标在机构工作空间下的分布规律.研究结果表明,空间模型技术结合PCA法能够综合考虑机构的各项性能,对结构参数进行优化设计,该优化方法同样适用于其他并联机构.     

核反应堆驱动机构外套筒对整机抗震性能的影响

摘要：安全棒驱动机构是核反应堆的重要组成部分,其抗震性能是反应堆安全性评价中的重要指标。在设计初期预知地震载荷下的应力分布情有助于提高该机构的高抗震性能。针对某型安全棒驱动机构的设计特征,建立了一种基于反应谱原理的驱动机构外套筒抗震性能分析模型。基于国内外相关抗震设计标准确定地震反应谱,通过分析实际工况的载荷分布情况,确定了模型的边界条件,通过对驱动机构整机、单独内部机构与外套筒三种模型的分析计算,获得了相同载荷及边界条件下的三种模型各自的应力分布。再根据三种模型的特点创建了具有代表性的节点路径,通过提取路径上的应力分布并进行对比,清楚反应出该三种不同模型的应力分布情况,研究了外套筒对控制棒驱动机构抗震性能的影响。分析结果表明外套筒的结构参数直接决定驱动机构整机的抗震性能;外套筒可有效减小内部机构在地震载荷作用下产生的应力;整机外套筒上应力分布情况与整机内部机构应力分布情况基本一致;单独的外套筒与整机的外套筒应力分布趋势一致。这种分析技术可用于在结构设计初期对驱动机构抗震性能设计是否合理进行核算评价。这样可以有效提高设计效率,降低地震载荷带来的风险。     

面向翼面展开的压电直线位移累积作动器轻量化设计

现代小型制导飞行器中常用的电磁式伺服舵机存在寄生磁场影响导航制导精度，同时其减速机构将增加舵机系统体积与质量的问题，而且电磁舵机的工作温度范围较小。近期发展的一种新型压电直线位移累积高功率密度作动器能够有效解决这些问题。建立了该作动器的虚拟样机模型，通过与实验数据进行对比，验证了虚拟样机模型的可靠性。为使作动器在满足翼面展开需求下质量最轻，采用Isight与Adams联合仿真，对压电作动器的压电堆外径、长度、激振频率等参数进行了优化，最终达到了50.8 W/kg输出功率，实现了与现有伺服电机相当的功率密度。     

基于机电联合仿真的数字化舵机非线性控制研究

为了分析非线性因素对空空导弹数字化舵机的影响,利用UG-ADAMS-ANSYS-MATLAB软件,建立了舵机的机电联合仿真模型,并将非线性因素细化到电动舵机的数学仿真模型中.在集成仿真环境下,对传动机构的摩擦、间隙、刚度等非线性参数进行了仿真.结合仿真分析结果,有效地解决了舵机控制的非线性因素问题.     

一种典型数字无刷电动舵机的设计

为满足新型空空导弹高机动性、快速性的要求,基于DSP设计了一种典型数字无刷电动舵机系统.首先分析了数字无刷电动舵机的组成与功能,并从传动机构、反馈装置、控制电路、舵面锁制器、控制算法、控制软件和舵机自检等各主要组成部分,对舵机系统的性能参数设计进行了分析和阐述.实验结果表明,数字无刷电动舵机系统最大负载扭矩为75N·m...     

无刷电动舵机功率驱动电路发热特性分析

针对小型大功率无刷电动舵机由于大电流、高功率密度引起的散热困难问题,开展其功率驱动电路发热特性研究。根据所使用的H-PWM-L-ON型半桥调制模式,分析了IGBT三相桥式功率逆变电路的功率损耗,基于RC热网络模型方法建立了该电路的热传导模型,并使用英飞凌FS50R06W1E3型功率模块开展了功率驱动电路发热特性仿真分析和实验验证。结果表明,所给出的功率驱动电路功率损耗分析结果合理可信,通过该热传导模型可有效计算功率器件工作温度。在无刷电动舵机设计过程中,可使用此方法进行功率器件工作温度计算,在确保低于最高工作结温的情况下提高可用输出功率。     

新型焊头结构与运动机构的研究及开发

为实现LED芯片键合机对芯片的高速高精确地拾取、传送和粘贴等功能,本文综合运用曲柄摇杆机构和偏心轮机构开发了一种新型焊头结构与运动机构.首先,分析了焊头总成的工作过程和要求,研究了焊头机构的工作原理,设计了曲柄摇杆结构的运动参数,开发了端面偏心轮机构,讨论了焊头机构的运动时间序列.接着,应用pro/Engineer进行了零件和机构总成的结构设计,运用Mechanism/Pro建立了机构运动模型、驱动模型,实现了机构的运动仿真,分析了仿真结果,优化了焊头结构和机构参数.最后,通过实物样机的实际测试,验证了设计开发和仿真模型的正确性,所开发的焊头机构已成功应用于设备生产,提高了整机性能.     

一种AUV并联型矢量推进机构的姿态控制算法

为克服一些AUV矢量推进方式存在的作动器外置、自由度冗余等缺点,提出一种基于少自由度并联机构、作动器内部布置、满足两自由度矢量推进的结构方案.方案采用RS+2PRS并联机构作为AUV推进系统的主体结构,并联机构的固定平台与AUV的尾部舱壁固联、机构的运动平台安装螺旋桨等推进器,将驱动部件和动力输入单元内置于AUV舱体内部,结构紧凑,刚度性能好,便于推进系统的密封与防护;通过推进机构的运动参数解耦分析可知,该推进机构的自由度为2,独立运动参数为螺旋桨安装平台的进动角和章动角;可以采用两个移动副构件作为机构的驱动输入,建立推进机构欧拉姿态角与两路驱动参数之间的非线性映射模型;利用MATLAB和ADAMS的联合仿真分析,并搭建实物装置实现了螺旋桨姿态角的快速调整,从而实现AUV航向角和俯仰角的改变.研究结果表明,该型两自由度推进机构结构可行,姿态控制算法正确有效,可以有效提升AUV的水下机动性和工作效能,为后续两自由度矢量推进机构的工程化应用奠定理论基础.     

单级三腔式消声器声学性能分析

运用一维平面波理论分析无法准确预测复杂结构消声器的声学性能。为分析设计的单级三腔式消声器的声学性能,并进一步提升其消声量,根据声学有限元理论,建立了消声器内部声场的三维有限元模型。通过在两个腔体内增加插入管,分析了进口管道插入管、回流腔与回流板处插入管以及小孔扩散腔插入管对其传递损失的影响。分析表明:在扩散腔内增加插入管可以提高消声器的传递损失。以扩散腔内存在插入管时的模型为研究对象,分析了不同孔径以及穿孔率对传递损失的影响,结果表明:孔径以及穿孔率对传递损失的影响主要表现在高频段内。最终对设计的单级三腔式消声器进行试验测量,测量结果与数值模拟结果有很好的一致性。     

齿轮齿条转向器的建模及分析

采用面向对象的设计方法和技巧,以ANSYS软件为开发平台,进行齿轮齿条式转向器建模、参数化设计、虚拟装配和强度分析.通过构建转向器快速设计系统,展示CAD/CAE在现代汽车产品设计中的优势.     

交错轴变传动比齿轮副变传动比齿轮数字设计方法研究

汽车转向器的传动比是影响车辆转向轻便性和灵敏性的重要因素之一,车辆在转向时为了获得轻便性和灵敏性的统一需要采用变传动比转向器。通过综合分析机械式变传动比转向器的重要部件交错轴变传动比齿轮副的啮合特点,基于包络原理提出了一种全新的变传动比齿轮数字设计方法,此方法将交错轴变传动比齿轮副中斜齿轮看作由垂直于其轴线的无限接近的平面集合与其截交后截平面的集合,每个截平面称为"齿轮元",交错轴变传动比齿轮副的啮合传动可看作齿轮元的集合与变传动比齿轮的啮合,变传动比齿轮齿廓上每个齿廓点的高度值,是过此点且垂直于齿条运动方向及斜齿轮轴线的直线随此点一起啮合传动时,与此点啮合过程中遍历齿轮元集交点高度值中的最小值。基于上述方法,建立了交错轴变传动比齿轮副变传动比齿轮齿廓点高度值计算的数学模型,开发了求解算法,得到了变传动比齿轮的齿廓点云,并将此方法成功应用到了某型变传动比转向器的研制中,通过样件试制及测试验证了该方法的正确性。     

变传动比循环球转向器的啮合原理

本文根据齿廓啮合基本定理,建立了变传动比齿条-齿扇传动副啮合原理的数学模型,可供转向器设计和分析切齿加工时参考。     

动力转向总成试验台测控系统

动力转向器是汽车的关键部件之一,其质量的优劣直接影响着汽车的驾驶性能。给出了一种新近研制的集机械设计,液压控制、电气控制、计算机控制于一体的动力转向总成试验台系统,该系统具有进行性能及寿命试验等多种功能。     

转叶舵机用复式摆动缸操舵原理

转叶舵机具有结构紧凑、机械效率高、安装简便等优点,在舰船上得到广泛应用。现有转叶舵机为单层液压摆动缸,舵叶转动区间受摆动缸结构限制具有饱和非线性。此外,舵叶受水动力干扰引起的冲舵、滞舵和跑舵现象,严重影响船舶航向控制和舵减摇效果。针对上述问题,以直驱式电液伺服转叶舵机为对象,在建立数学模型,分析水动力对舵角干扰的基础上,提出一种复式结构摆动缸操舵新原理。复式摆动缸采用双层结构,内层为舵驱动缸,外层为力矩解耦缸。内外层转子同向转动,可增大舵叶的工作区间,同时,外层力矩解耦缸转子输出助推力矩作用于舵驱动缸转子,可抵消水动力在驱动缸转子上产生的负载力矩,提高舵叶转动精度,解决舵机运动中的力位耦合问题;内外层转子反向转动,可使舵机及时制动、换向,提高舵机操纵性能。复式摆动缸用于转叶舵机,舵机系统具有较大的稳定裕量,幅值裕度为45.3dB、相角裕度为99.2deg,满足伺服系统设计指标。仿真分析表明,在有外负载干扰下,相较于单层摆动缸加控制策略的操舵方式,复式摆动缸操舵响应速度更快,无超调,达到稳态的速度提升约36%,且稳态误差维持在±0.05°范围内。在跟踪斜率为0.01°/s的斜坡信号时,转舵精度可保持在±0.03°位置误差带内,具有较高的位置控制精度。     

一种基于80C51单片机控制的寻迹小车设计

寻迹小车采用光电传感器来识别白色路面中央的黑色引导线,通过80C51单片机实现对转向舵机和驱动电机的PWM控制,使小车实现快速稳定地寻线行驶.分模块阐述了寻迹小车的原理、软硬件设计及制作过程.针对路径特点对寻迹小车的方向控制和速度控制提出了舵机分级转向、速度分段控制的解决方案.实验表明,寻迹小车能够较快速、平稳地完成对各种曲率引导线的寻线行驶任务.     

某型无人机舵控系统的设计与仿真

基于某型无人机飞行控制地面仿真验证系统的需要,分析了其舵机控制系统各组成部分的原理,利用Simulink工具箱建立了电传舵控系统的数学模型,对转速控制律和位置控制律进行了设计.对带有转速控制回路和未加转速控制回路的舵机控制系统以及加入扰动后的舵机控制系统分别进行了仿真验证.仿真结果表明：所设计的舵机控制系统动态性能及跟踪性能好,抗干扰能力强,能够满足某型无人机飞行控制的要求及飞行控制地面仿真验证系统的需要,为该系统的研究提供了技术保障.     

铝合金汽车转向器壳体真空压铸工艺

为了提高铝合金压铸件的质量,采用真空压铸成形技术对铝合金汽车转向器壳体的压铸成形性进行了研究.利用正交试验、硬度试验、密度试验及显微组织分析,研究了真空压铸工艺参数对转向器壳体压铸成形性能的影响.结果表明：在开模时间10s及型腔真空度5~10kPa的条件下,工艺参数对转向器壳体密度的影响主次顺序为压射速度、浇注温度和模具温度,而对硬度的影响主次顺序为模具温度、浇注温度和压射速度.转向器壳体合适的真空压铸工艺参数为浇注温度680℃、模具温度140℃、压射速度3m/s.采用真空压铸工艺不仅能明显改善压铸件的充型性能,提高铸件密度、表面光洁度及力学性能,减少气孔缺陷,而且还能明显提高铸件的合格率.     

直驱式电液伺服转叶舵机的遗传蚁群参数辨识

为了准确地获得直驱式电液伺服转叶舵机的性能参数,建立数学模型,确定系统的阶数,并在标准遗传算法的基础上,结合蚁群算法的正反馈机制提出一种新的遗传蚁群算法对模型参数进行辨识,在给定的上下界内找到一组参数使之满足对实际系统的最佳逼近,使系统在实际输入信号下能更好地复现实际系统的实际输出.采用另一组实验数据检验辨识结果对实际系统的任意实际输入输出采样数据组的逼近程度.验证结果表明,该辨识结果对实际系统的符合程度高于87%.该方法可用于一般复杂系统的实际参数辨识。     

模糊PID算法的火箭弹舵机控制方法研究

针对火箭弹飞行控制精度低的问题,基于PID控制理论,设计适用于火箭弹舵机的模糊PID控制算法.利用MATLAB模糊控制工具箱进行在线仿真,研究模糊PID算法对火箭弹舵机控制系统精度的影响.仿真结果表明,与传统PID控制相比,采用模糊PID算法的控制系统,响应精度高,控制效果好,具有较强的抗干扰能力.