双振子自走型直线超声电机的研究

设计了一种双振子自走型直线超声电机,电机的定子由2个同轴的对称布置的弯曲摇头型振子和中部带细颈的柔性振动块组成.2个振子的弯曲振动会激励出中间振动块的摇头振动,使驱动头上的质点产生椭圆运动轨迹,与导轨摩擦接触产生自走直线运动.测量得到定子上振动块的局部弯曲共振频率为20 792Hz,定子的弯曲共振频率约为40 420Hz.仿真发现,以振动块的局部弯曲共振模态作为工作模态能够得到更大的振幅.实验结果表明,在该模态频率下,电机可以提供较大的驱动速度,发热很少,较长时间工作仍旧稳定可靠,故被选作工作模态.在40 420Hz附近电机能够驱动,但是振子发热严重,不易稳定工作.当两相驱动信号的频率为20.8kHz、相位差为90°、驱动信号电压的峰峰值为138V时,电机的驱动速度达到598mm/s,电机的最大驱动力达到1.94N.     

基于LabVIEW的虚拟频谱分析法测量相位差的实现

针对传统相位差测量方法精度不高、抗干扰能力差等缺点,将虚拟仪器技术用于信号的相位差测量,介绍了基于图形化编程语言LabVIEW平台上的频谱分析法测量相位差的方法以及相位差计的设计和实现.与传统的硬件电路相位测量方法相比,基于虚拟仪器的相位差测量算法具有测量精度高,抗干扰能力强,电路组成简单等优点.     

基于FFT的相位差测量及其在STM32中的实现

针对传统相位测量方法中存在误差较大的问题,文中提出了一种基于FFT谱分析的数字式相位差测量方法,并采用ARM公司的Cortex-M3内核处理器STM32F103搭建相位差测量系统。通过对一个周期内采样的64个点做FFT变换,提取出基波的参数,求取被测信号的相位差,并在LCD上显示出测量结果。该数字式相位测量系统结构简单,硬件成本低,处理速度快。通过测试得出,该测量系统有效分辨精度为1°。     

相控超声激发系统的设计

针对相控阵列声涡旋中的多路相控信号的激发问题,选用波形存储和窄带滤波谐振相结合的信号发生芯片MD2134实现信号的输出和功率放大,并利用FPGA编程技术控制输出信号的相位,设计了一个相位可调的8路相控超声激发系统,达到高集成度、操控灵活、相位差可控的目标. 在设计中,用Quartus Ⅱ软件编写寄存器代码,控制信号发生电路输出带有相位差的信号,经过D/A转换和功率放大后驱动换能器形成谐振. 将同步输出的8路中心频率约为500 kHz,相位差为π/4的信号分别激励8个换能器,用示波器采集水听器所接收到的声波波形,并测量各路声波的相位差. 结果表明设计系统的集成度高,输出信号幅度和相位稳定,各路声波相位差和理论结果一致,可在相控超声系统中推广和应用.     

基于标准频率相位均匀延迟的相位差测量研究

针对传统的相位差测量方法测量精度低、系统构成复杂的缺点,提出一种基于标准频率相位均匀延迟的相位差测量方法。在被测信号过零点间隔,对标准频率信号和经过均匀延迟的m-1个标准频率信号进行计数、平均滤波等操作,得到被测相位差。分析、计算表明该方法的测量误差是传统法的1/m。应用可编程片上系统(SOPC)设计了测量系统,进行了相位差测量实验。在给定条件下测量误差小于0.5°,精度高于0.14%。当提高标准频率及减少均匀延迟时间时,测量精度进一步提高。该方法比传统方法精度高、系统协同性好。     

从微分方程的角度谈共振

本文以一道物理问题—数学摆的微小震动为例,结合质点的振动理论,建立微分方程,并且根据其解的形式,说明共振现象发生的原因。然后,针对与共振相关的生活问题和灾难问题,提出预防措施.     

机载新型质量流量计研究

研究了一种机载新型质量流量计,给出了实际结构和数学模型.该流量计在结构上分为主动轮和质量感应轮.主动轮为流量计内部元件的转动提供能量,质量感应轮对流体质量流量进行测量,这是与其他流量计不同之处.两路信号数据采集后使用了无相位变化的滤波方法,通过过零点算法计算出得出相位差.试验验证了质量流量和相位差之间有较好的对应关系,表明该质量流量计具有抗倾斜、抗振动、能承受较大加速度,耗电量小,在温度变化大的情况下,具有高精度优点.     

利用相位群处理的铷原子钟频率链接原理

针对原子钟内存在大量的倍频等信号处理环节,影响了铷频标的短期稳定度指标的问题,利用相位群同步和群连续的原理,通过广义相位处理的频率链接方法来改造原子钟的系统结构.广义相位处理的频率链接方法是推广至不同频率信号比对中的相位差测量方法,相比之下,文中方案简化了系统的频率变换线路,减少了复杂的频率变换线路所引入的相位噪声.通过结构简单的相位群同步实现锁相控制,使原子钟兼顾良好的长短稳指标和相位噪声指标.     

滞后摆的稳定运动研究

对"滞后的摆"的运动进行了理论分析,运用动力学方程得到摆球做稳定小半径圆周运动的条件。并制做了实验装置,对悬点运动频率与摆球转动频率的关系、相位差以及摆球运动半径与转动频率的关系等进行了测量。实验结果与理论推导结果完全相符。     

位置(转动角度)检测器的新测量原理

很多生产机械、测量仪表,在工作过程中,往往需要知道它究竟转动了多少角度,所以一般都装有转动角度指示器。最普通的转动角度指示器,是由指针和刻度盘组成的。指针和刻度盘,必须有一个安装在转动轴上,另一个则安装在固定不动的部分。当转动轴转动时,指针和刻度盘之间便发生相对运动,从而指示出转动角度的大小。     

轴系倾角回转误差中一次谐振的分离方法

为更加准确地评定轴系的倾角回转误差,首先推导了轴系倾角回转误差、平面反射镜和自准直仪的安装误差与自准直仪测量数据之间的关系,指出平面反射镜的安装误差在自准直仪的二维读数中为正交一次谐波,然后分析了一次谐振运动误差的形成机理,其在自准直仪的读数中表现为同相一次谐波.针对二维数据中的一次谐波,设计了同相和正交一次谐波的分离方法,扣除了由平面反射镜的安装误差引起的正交一次谐波误差,保留了轴系倾角回转误差中的一次谐振成分,从而改进了轴系倾角回转误差的数据处理方法.最后,通过改变平面反射镜的安装误差,并且对同一轴系的倾角回转误差进行测试,实验结果表明,从两次测试数据中所分离出来的一次谐振误差具有一致性,从而证明了该分离方法的正确性.并且在数据处理过程中只扣除了平面反射镜安装误差引起的正交一次谐波,保留了同相的一次谐振误差项.从最终实验数据可以看出改进后的倾角回转误差数据处理方法更加的合理和精确.     

基于虚拟仪器的车辆传动系统扭振测试与分析

针对车辆的工作转速通过系统的共振转速区时,会发生扭转共振,从而产生较大的噪声并对车辆的行驶造成影响的问题,以搭建的扭振实验台为对象,运用模态分析法对发动机和传动系统的扭振模型进行固有频率的理论计算。在阶比分析方法的基础上,结合转速跟踪和等角度采样技术,设计出基于虚拟仪器的扭振测试与分析系统。通过对二挡工况下传动系统升速过程的扭振测试与分析,证明传动系统在实测转速范围内发生了扭转共振。结合其他测试仪的测试结果对比分析,验证了结论的正确性。     

H型精密运动平台交叉耦合模糊PID同步控制

针对双直线电机驱动的H型精密运动平台由于永磁直线同步电机参数变化和扰动等不确定因素致使两边的运动不同步问题,提出一种交叉耦合模糊PID控制方法.在单轴中采用模糊PID控制作为位置控制器,速度控制器用普通的PI控制,以保证单轴跟踪精度;双轴间引入交叉耦合控制方法,消除双电机之间存在的机械耦合,进而减小了双轴间的位置同步误差.结果表明,将交叉耦合与模糊PID相结合的控制方法能够使H型精密运动平台的同步误差收敛于零,并且使系统具有较好的跟踪性能与鲁棒性.     

基于单叶顶传感器非接触在线测量叶片振动间断相位法的研究

提出了基于单叶顶传感器非接触在线测量汽轮机叶片振动状态的间断相位法。该方法通过测量叶顶到达安装于机壳上的传感器处的时间获得叶片的振动位移,根据多次测量得到的振动位移序列求得叶片的振幅,再通过对叶片振动位移序列的离散傅立叶变换求得叶片的振动频率。理论模拟及实验结果表明,该方法可以较准确获得叶片的振幅和频率,用于叶片振动非接触在线测量是可行的。     

基于振动中心固定的静偶分离摆架研究

传统双面立式平衡机由于摆架结构关系,振动中心不固定,往往导致实际测量误差较大,静偶分离效果不佳。通过对传统双面立式平衡机振动模型的理论推导,建立了传统双面立式平衡机振动中心的位置公式,计算出簧板绕振动中心的扭转刚度。依据振动中心和扭转刚度的相关参数变化趋势图,分析出传统平衡机测量误差来源。以误差来源提出一种能够保持振动中心固定的静偶分离摆架结构,同样基于振动模型推导了振动中心位置公式,验证了振动中心的不变性;依据静偶分离摆架系统的扭转刚度公式,得到常量刚度值,实现了传感器的测量稳定。另一方面通过对不同结构参数下静偶分离摆架的模态分析,发现了摆架结构的独特分离性。即柔性铰链只传递摆动信号而平动簧板只传递平动信号,两者在功能上相互独立从根本上决定了摆架的静偶分离。同时模态分析结果与不同形状柔性铰链的静力分析结果为摆架结构的优化设计提供了参考依据。最后动平衡测量实验表明,静偶分离摆架有效的提高了对低速旋转载荷的静偶分离能力。     

大直径缸套功率超声振动珩磨装置的研制

介绍了功率超声振动珩磨装置,它是机、电、声一体化高新技术产品,是一种提高发动机缸套表面质量的新型加工设备,这种高新技术产品的组成及结构,可以广泛应用于机动车辆行业,详细地介绍了超声波发生器、换能器、变幅杆、弯曲振动圆盘、声振系统等各组成部分的工作原理及具体的设计和应用,最后,介绍它的优点,以便引起同行的重视,使这一高新技术产品尽快实现产业化并得到广泛的应用以便促进我国的民族产业的发展,适应加入WTO的需求,增加国际竞争力.     

双直线电机伺服系统动态同步进给的鲁棒H∞控制

以两台直线电机作为高速度、高精度龙门移动式镗铣床的龙门柱纵向进给的传动构构为应用背景.采用直接传动方案，对同一直线伺服系统内双位置环间的动态同步进给控制问题进行了研究.基于H_∞控制理论设计了一个同步传动控制器，通过对电流环进行补偿控制提高响应速度实现动态同步进给来保证系统的同步精度；由IP位置控制器来满足位置系统跟踪性能要求.仿真结果表明了所设计方案的合理性和有效性.既保证了闭环系统的鲁棒稳定和具有好的跟随性能，又抑制了模型摄动及外部干扰对系统的影响，保持了系统的鲁棒性能.     

导电薄板在纵向磁场中的谐波共振分析

基于Maxwell方程及Kirchhoff薄板基本假设,导出了导电薄板的非线性磁弹性振动方程、电动力学方程和电磁力表达式。在此基础上,研究了纵向磁场中横向机械动载作用下条形薄板的非线性谐波共振问题。针对两端简支边界条件情况,应用伽辽金法进行积分,导出了关于振动位移和电场强度函数的磁弹性耦合振动微分方程组。利用多尺度法进行求解,得到了共振下的幅频响应方程,并对定常解的稳定性进行了分析,得到了解的稳定性判定条件。通过数值计算,得到了共振振幅随调谐参数、激励力幅值和磁感应强度的变化规律曲线图,以及系统振动位移和电场强度的时程响应图,分析了电磁、机械等参量对共振现象及解的稳定性的影响。     

印刷机递纸牙轴扭振测试方法

针对印刷机递纸牙轴的扭振问题,提出了采用编码器来测量摆动轴扭转角的方法,研制出测量扭转角的数据采集和处理系统以及相应的软件.利用所开发的测试系统,以自行研制的摆动轴扭振试验台为测试对象,应用ZonicBook/618E数据采集设备,在试验台上对摆动轴的扭振进行了测试,分析了测试数据,并给出了分析结果.结果表明,该方法可实现对于摆动轴扭振信号的测量.     

直线永磁伺服电机机电子系统解耦的速度跟踪控制

根据三相交流直线永磁同步伺服电动机的非线性动态数学模型，采用状态反馈解耦的方法，建立直线永磁同步伺服电动机闭环系统动态的输入－输出数学模型，通过该解耦模型设计速度跟踪控制律，在保证整个闭环系统稳定的情况下，提高速度跟踪的快速性和精确性，最后，通过MATLAB5．3进行计算机仿真实验研究，结果表明线性化后的系统模型是简单适用的，速度跟踪实现了快速性和精确性。