MRI向导的手术针介入系统设计与兼容性研究

磁共振图像向导的手术机器人以其定位精度高、重复性好等特点在临床医学中有重要应用价值。为研究其开发过程中的磁共振兼容性和手术过程力反馈的关键技术问题,理论分析了涡电流对磁共振图像的影响,设计了通用、简单且满足磁共振兼容性要求的力反馈系统和针介入手术系统模型,完成了磁共振兼容性以及图像向导实验设计。实验结果表明:力反馈系统和手术针介入系统的磁共振图像兼容性良好,控制系统和数据采集系统工作正常;超声波电机作为一种新的驱动方式可以用于构建MR图像向导的针介入手术机器人;在磁共振图像向导功能测试中,开发的手术针介入系统实现了精确定位。     

超声波在多层金属平行板中的反射和透射

对垂直入射超声波在多层金属平行层面的反射和透射进行了严格分析，并对接触法探伤的耦合剂层进行了极限处理，从而导出了各层面回波之间的相互关系。     

二自由度超声波电机位姿检测与控制

为了探索多自由度超声波电机在微型机器人等控制领域的应用,提出电机的位姿检测与控制方法.以基于三定子的二自由度球形超声波电机为研究对象,以定子角速度的极小范数为优化目标,结合角速度矢量合成原理和电机的相位差调速方式,建立电机的前馈模型;提出基于机械鼠标原理的位姿检测机构,反馈球转子的姿态量,并结合PID分段斜率比较的控制策略实现电机位姿控制.测试结果表明,电机闭环轨迹控制的误差率为13%,位姿检测与控制的效果较好,为二自由度球形超声波电机的推广打下扎实的基础.     

微特电机的发展及超声波电机

基于微特电机在军事和民用现代化装备及控制中的广泛应用,综合叙述了微特电机的最新发展、分类和特性以及超声波电机的异军突起.论述了超声波电机的原理、控制方式及特性,并展望了超声波电机的发展前景.     

微特电机的发展及超声波电机

基于微特电机在军事和民用现代化装备及控制中的广泛应用，综合叙述了微特电机的最新发展、分类和特性以及超声波电机的异军突起，论述了超声波电机的原理、控制方式及特性，并展望了超声波电机的发展前景。     

不同充磁方式的对转永磁电机气隙磁场性能研究

针对磁钢不同充磁方式对电机磁场性能影响不同,在对比分析径向充磁、平行充磁和Halbach磁体磁化强度分布的基础上,提出一种计算内永磁体转子和外永磁体转子对转电机气隙磁密的解析算法,该算法计算结果与有限元分析结果接近且趋势相同,是一种在电机设计前期预报气隙磁场分布的有效方法;利用解析和有限元相结合的方法研究了充磁方式对两种转子结构对转永磁电机气隙磁场的影响,结果表明外永磁体转子对转电机选择径向充磁能获得趋近方波的气隙磁密和较高的磁密峰值,适合无刷直流电机;内永磁体转子对转电机选择平行充磁可提高气隙磁密的正弦分布和得到较高气隙峰值;Halbach磁体的电机气隙磁密正弦分布程度高,谐波含量小,与平行充磁均适用永磁同步电机。     

两种水声信道模型中信噪比估计算法

文章研究了水声信道模型和深海垂直信道的信噪比估计的理论和算法,提出了浅海多径信道模型下的信噪比估计算法.利用接收信号对两种水声信道模型下常用数字调制信号和水声跳频信号的信噪比进行估计,用湖测信道对算法进行了仿真.仿真结果表明在实际信噪比为-10～10 dB时,两种信噪比估计算法的结果均良好,估计的均值和实际信噪比的误差均小于1 dB,算法适应性强,性能稳定.浅海多径信道中算法的估计性能不受多径数目的影响,其估计结果略差于深海垂直信道中的估计结果.     

多步进电机的变细分加减速控制研究

对两相混合式步进电机的各种加减速控制方法进行了比较分析,针对舞台灯的应用场合,提出并采用多步进电机的变细分加减速控制方法,解决了单一单片机控制步进电机的数量与速度的矛盾。     

GJ6132A车床闭环数控系统及其开放性研究

论述了开放式数控系统的基本原理以及兼容性,互换性,可移植性和扩展性等特点,介绍了以步进电机为饲服电机的CJK6132A车床闭环数控系统的基本原理－改进的时间分割法,改进的时间分割法使以步进电机为驱动电机的闭环数控系烤易于实现。对开放式数控系统的实现做了研究,通过制定标准和协议,实现系统的开性;对开放式数空系统进行层次模块化设计;物理层、软件层设计。介绍了CJK6132A车床闭环数控制系统的特点及开放性。本系统具有良好的兼容性和扩展性,成本低。     

CJK6132A车床闭环数控系统及其开放性研究

论述了开放式数控系统的基本原理以及兼容性、互换性、可移植性和扩展性等特点。介绍了以步进电机为饲服电机的CJK6132A车床闭环数控系统的基本原理——改进的时间分割法,改进的时间分割法使以步进电机为驱动电机的闭环数控系统易于实现。对开放式数控系统的实现做了研究通过制定标准和协议,实现系统的开放性;对开放式数控系统进行层次模块化设计物理层、软件层设计。介绍了CJK6132A车床闭环数控系统的特点及开放性。本系统具有良好的兼容性和扩展性,成本低。     

非理想信道估计垂直分层空时码差错性能分析

推导出了高斯信道估计下,垂直分层空时码系统最大似然接收机成对差错概率的精确及高信噪比近似计算公式;并以高信噪比近似计算公式为基础,研究了信道估计误差对垂直分层空时码最大似然接收机分集增益及信噪比的影响。理论分析表明:当信道估计的方差等于信噪比倒数时,信道估计误差不改变垂直分层空时码最大似然接收机所获得的分集增益,而信道估计误差造成信噪比损失为3 dB。计算机蒙特卡洛仿真试验验证了理论分析的正确性。     

轴流泵站模型装置超声波测流研究

文章基于数值模拟计算,找到了轴流泵站超声波流量计的最佳安装位置;并将超声波流量计与电磁流量计测量结果进行对比校核.试验结果表明,超声波流量计安装简单,且测流精度在士1％以内,满足泵站测流要求.     

超声波电动机定子振动能量回收转换特性

为了向密封、恶劣等极端环境中工作的微型机器人提供驱动力矩和电能,根据行波型超声波电机定子孤极频率反馈跟踪原理,研制能量回馈型超声波电机.与传统超声波电机相比,该电机不仅具有驱动功能,还具有将定子振动能量回收并转换成电能的功能.根据能量回馈型超声波电机驱动原理改进了超声波电动机压电陶瓷的极化分区模式,将超声波电机定子压电陶瓷极化分成3个区,即：激振区、能量采集区和传感区（孤极）.利用定子能量采集区压电陶瓷的正压电效应采集回收超声波电动机定子的机械振动能量.根据铁摩辛柯梁理论和压电本构方程建立超声波电动机定子振动能量采集回收的理论分析模型,研究能量采集区压电陶瓷负载阻抗的匹配问题.利用该模型仿真分析了电机激励频率、激振电压、外接负载电阻等对能量采集区压电陶瓷输出电压、输出电流和输出功率的影响规律,通过实验验证了仿真结果的正确性.     

直流无刷电机驱动的高压便携式空压机研制

研究开发了一种用直流无刷电机驱动的便携式空压机,对该机高低压气缸的布置形式及其对电机效率的影响进行了分析和基于Simulink的仿真研究.仿真结果表明,当高低压气缸以对置形式布置时,空压机的负载转矩波动较小,电机相电流较小,因此效率较高.经实验测试和分析可知,实验结果与仿真结果基本相符,新研发样机的效率远高于感应电机驱动的空压机的效率.为了减少对置式空压机不平衡往复惯性力引起的振动,将水平方向的往复惯性力转移到垂直方向,由此可降低水平方向的振动.另一半的惯性力则转移到了垂直方向,通过在压缩机的底座上安装橡胶阻尼垫,可以大幅降低垂直方向的振动.     

基于MATLAB图像式识别算法的风电场图传定位系统

基于风电场的图像传输系统,借助MATLAB GUIDE开发界面,为多轴云台电机图传系统设计了一套专用的控制平台。该平台内置了图像识别算法与电机控制策略,可以完成指定目标的识别与跟踪。结果表明,在运动控制系统中,采用了图像识别算法和控制策略后,可以将其应用于多种基于图像目标定位的场合。     

冻融循环层理砂岩破坏模式试验研究

在西部高寒地区,冻融循环作用对岩石路基稳定性具有不可忽视的影响,易引发一系列的工程地质问题.为研究冻融循环环境下各向异性层理砂岩的损伤特性,选取路基中典型垂直、平行层理砂岩试样开展冻融循环试验研究,基于电液伺服压力试验机进行单轴压缩试验,以应力-应变曲线、力学参数和压缩破坏形态为依据,探究了冻融循环损伤后层理砂岩强度、变形特征的演化规律及破坏模式.研究结果表明:随着冻融次数的增加,垂直、平行层理试样呈现出向右拉伸,向下压缩的应力-应变曲线;垂直层理砂岩试样峰值点下降路径平缓,而平行层理砂岩试样则沿阶梯状路径下降;冻融损伤累积减弱了破坏模式的各向异性特征,随冻融次数的增加,垂直层理砂岩试样裂缝与加载方向趋于平行,平行层理砂岩试样则始终表现为沿层理的劈裂破坏.     

基于锁相环的超声波电机频率跟踪控制技术

电压电流的相位差即阻抗角特性反映了电机定子的谐振特性,通过采集超声波电机工作时电压电流的相位差信号,运用锁相环原理锁定电机工作状态,实现了对超声波电机的闭环控制．此方法对电机结构没有特殊要求,无需设置孤极．实验证明通过跟踪电机工作时电压电流的相位差,可以补偿电机本身特性和温度变化等对电机运行的影响,使电机运行在初始设定工作状态,提高电机的输出效率．改变电路中比较器初始相位差设定值,电路可以跟踪相位差变化实现对超声波电机的稳速功能．     

高速高效率的行波型锥面超声波电机

为了解决传统行波型超声波电机转速不高、效率低下且加工要求高的问题,提出一种新型锥面结构的行波型超声波电机.锥面电机采用锥面转子代替平面转子,定、转子之间的接触部分从上下平面过渡到内外侧锥面,并通过板簧实现接触面的偏心补偿.介绍适合锥面电机的定子结构,通过对定子内外侧锥角进行一系列的实验研究找到锥面超声波电机最适合的尺寸,采用ANSYS软件仿真发现,优化后的锥面定子最大振幅集中在定、转子接触部分,从而实现能量的高效传播.合理设计板簧尺寸,既补偿了定转子运行过程中出现的偏心现象,又在一定程度上大大简化了电机加工工序.研制直径为30 mm的行波型超声波电机样机,实验结果表明,该锥面超声波电机空载转速高达400 r/min,堵转力矩达到0.08 N·m.     

基于低通滤波的新型超声波电机控制系统

为了实现超声波电机驱动电压频率与幅值、相位间的完全解耦,充分利用传统控制器的易调节和基于直接数字合成（DDS）技术的高精度特性.通过分析驱动电压参数要求,确定合理的低通滤波器参数设计方法.对方波进行滤波产生正弦信号,经过功率放大后直接驱动超声波电机.设计一种驱动电压参数精密解耦的超声波电机控制系统.通过调节方波的频率、相位和占空比来精确控制驱动电压的相应电参数.采用该方法实现了能够同时独立控制2台超声波电机的控制系统,相位和幅值精度达10 bits以上,频率分辨率为16 Hz.     

自然光入射时反射及折射光的偏振态与入射角之关系

应用菲耳公式对自然光入射时反射及折射光的偏振态与入射角之关系进行了讨论。发现对于反射光来说,在布会面蜞则平行入射面的光振动与垂直入射面的光振动振幅之比不是一个对称关系;对于折射光来说,平行入射面的光振动与垂直入射面的光振动振幅之比是单调上升的。