纳米电机驱动大行程超精密工作台的设计研究

介绍了一种由压电陶瓷拨爪电机驱动的一维纳米级定位精度工作台的工作原理及其设计.压电陶瓷拨爪电机可以避免使用传统的粗精两级定位机构,直接实现纳米级驱动定位.针对压电陶瓷拨爪电机的特性,设计了低摩擦的磁悬浮导轨,并采用分体式结构和柔性铰链,将驱动系统与定位工作台隔离,从而有效减少了压电陶瓷拨爪电机在驱动时产生的高频震动对定位精度的影响.固定在工作台上的直光栅实现了对工作台位移的高精度闭环检测.经测试,工作台可以实现0-200mm范围,10nm分辨率的快速、高精度定位,满足纳米测量的要求.     

光栅尺和PLC在圆锥滚子无心磨床上的应用

为了提高圆锥滚子无心磨床工作台的进给精度,在工作台上装了一个光栅尺,光栅尺和工作台的伺服驱动系统构成一个完整的全闭环控制系统,确保了工作台的进给精度和重复精度1μ要求,也大大提高了圆锥滚子的加工精度和加工效率。     

面向重型机床回转工作台的双电机消隙技术

重型机床大型回转工作台由于齿轮间隙的存在而影响机床性能和精度,从这个问题出发,阐述了利用双电机驱动消除齿轮机械传动间隙的原理,针对回转工作台模型进行了动力学建模仿真,并建立双电机消隙的仿真平台。利用华中数控848B系统和回转实验台进行试验,验证机械参数对消隙效果的影响,满足了重型机床回转工作台双电机消隙的技术需求。     

基于小波差动模式的双模态超声波电机驱动特性研究

双模态超声波电机(USM)在研制的小波差动控制下,提高了双模态USM的低速运行性能,并使双模态USM的驱动分辨率达到了纳米量级.小波差动控制的机理是通过改变双模态USM驱动头的运行轨迹来实现双模态USM的微纳驱动,以及通过控制小波驱动元的触发频率以获取所需的双模态USM步进速度.本文以试验的方式,探讨了双模态USM驱动模型,给出了在小波差动控制下的双模态USM位移驱动特性和特点.     

弧形直线感应电动机的研究与应用

较详细地论述了一种依托于铁磁性材料制成的管道为次级的弧形直线感应电动机的结构、工作原理，为管道爬行器提供体积小、动力足、安全可靠的驱动方式，与老式旋转电动机比较，它在未来管道爬行器驱动方面具有更广阔的前景和优势。     

基于音圈电机驱动的纳米级空气静压工作台设计

针对超精密金属切削加工开发了一款基于音圈电机驱动的纳米级空气静压工作台,阐述了它的工作原理、结构配置以及驱动与控制系统设计方法,并对它在空载条件下的定位性能和实际金属切削性能进行了测试与评价。实验结果表明,该工作台可实现1 nm级的定位精度,并可用于纳米级精度的金属切削加工。     

一种基于开关磁阻直线电机的X-Y工作台设计与实现

基于开关磁阻直线电机原理构建的直接驱动式X-Y工作台具有制造成本低、结构简单及可靠性高等优点.有限元分析结果表明,工作台中的电机各相不存在互感效应,因此可以单独进行控制.实验结果表明,以该工作台构成的位置控制系统具有良好的动态响应特性,有一定应用前景.     

西门子数控系统在圆锥滚子无心磨床上的应用研究

为了提高圆锥滚子无心磨床工作台的进给精度及砂轮修整器修整砂轮的方便性、灵活性,该机床电气控制采用了西门子802C数控系统,其中工作台的进给和砂轮修整器的修整都是由伺服电机通过导轨、丝杆驱动的。我们在工作台上安装了一个光栅尺,使工作台的进给系统构成了一个完整的全闭环系统,保证了工作台1μ进给精度。用户通过编写修整器运动轨迹的程序,使砂轮修成用户工艺所需要的各种曲线,采用这种方法修整砂轮,精度高、速度快、操作方便,大大提高了砂轮修整的质量与效率。     

直线电动机驱动系统的干扰补偿控制

直线电动机驱动的XY工作台在高速高精度数控机床中得到了广泛应用。针对摩擦力和切削力对工作台定位精度和轮廓跟踪精度的影响,提出了基于Maxwell-Slip模型的摩擦前馈补偿方案,通过构建干扰观测器对摩擦力作进一步补偿,同时,该干扰观测器能够在一定程度上补偿切削力的干扰。最终通过设计重复控制器完全消除了摩擦力和切削力干扰。在直线电动机驱动的XY工作台上对所设计的控制方案进行了实验验证,实验结果证明了所设计控制方案的有效性和可行性。     

研究生课程“小波分析”项目驱动教学实践

介绍了一种适用于研究生"小波分析"课程教学的项目驱动教学法。针对传统教学中学生普遍反映小波分析的基本概念不易接受,对所涉及的定理和公式难以掌握的问题,以基于小波分析的卫星云图融合为例,从项目设计、启发教学、课程考核等方面介绍了将小波分析知识点融入项目开发实践的教学方案。实践表明,这种教学模式能激发研究生的学习积极性,帮助研究生通过实践掌握抽象理论的实质,收到了很好的教学效果。     

滑动电接触磨损过程变化的实验研究

以浸铜碳滑板、铜锡导线为摩擦副进行对磨实验,得出摩擦系数湍流状波动曲线,从而提出了滑板受流磨损过程的两个阶段:跑合期、相对稳定期。针对滑板在跑合期磨耗量大的问题,论文通过实验得出了适当增大接触压力、提高滑动速度可以缩短跑合期总时间,以减少磨损过程中总的磨耗量,同时提高受流质量。利用SSX?550扫描电子显微镜对跑合期、相对稳定期的滑板形貌进行分析,得出在跑合期受流磨损的主要形式为宏观电弧侵蚀与磨粒磨损;而相对稳定期以微观电弧烧蚀和粘着磨损为主。     

三波谐波摩擦传动超声波电动机理论研究

为克服行波超声波电动机低速平滑性不稳定的问题,提出一种谐波摩擦超声波电动机.首先对谐波摩擦超声波电动机的结构进行研究,然后分析谐波摩擦传动的原理、柔轮波形曲线的理论模型以及柔轮质点的运动轨迹.最后研究了谐波摩擦传动系统的传动比,获得其传动比方程,分析传动比的影响因素.研究结果为进一步提高超声波电动机的输出性能奠定了理论基础.     

高精度定位系统的摩擦力自适应前馈补偿

为了有效抑制机电系统摩擦力等外部扰动对系统动态性能的影响,针对直驱伺服系统中往复定位存在的摩擦力,提出了一种基于自适应前馈控制器的摩擦力补偿策略,此方法能够有效利用参考模型与被控对象的位置跟踪误差等信息,在线实时确定自适应控制率,在保证系统稳定的条件下,能够有效克服系统摩擦力及模型慢时变等引起的系统动态性能异常。针对直驱伺服系统建立其数学模型,根据数学模型确定自适应补偿环节的数学形式,并利用Lyapunov函数证明了自适应控制率的稳定性。最后通过试验表明,在跟踪正弦位置指令时,基于自适应前馈补偿的方法动态跟踪误差的均方根值为4.8μm,与PID无摩擦补偿控制方法相比,提高了47.3%,与传统模型参考自适应控制方法相比,提高了17.9%。综上所述,所提方法可以有效抑制系统摩擦力干扰,提高系统动态跟踪精度。     

基于模式变换和小波变换的电力电缆故障测距方法

通过将小波变换与模式变换理论相结合,提出了一种电力电缆故障的在线测距方法,该方法采用暂态行波信号,首先将三相信号转换成模式分量,零模分量的小波变换系数用于判别故障的大致位置,然后利用线模分量的小波变换系数来确定行波到达时间.采用模式变换可避免传统行波方法中存在的受故障起始角影响的问题.仿真结果表明,该方法有很高的测距精度,是可行的.     

窑尾小车电气传动不稳定性分析及其改造

莱钢集团矿山建设有限公司60万t球团厂的窑尾小车电气传动系统采用电磁抱闸进行机械制动,摩擦片磨损快,停车时,窑尾小车时常出现振动和打滑等不稳定问题。文章分析了窑尾小车电气传动系统不稳定的原因,采用变频调速的直流制动功能新方法,选用施耐德电气公司的ATV71系列变频器,构建了新的电气传动系统,有效地克服了摩擦片磨损和电磁...     

应用能量算子和改进MODWT的孤岛检测算法研究

针对传统孤岛检测法定位精度差、抗噪性能不强的问题,提出了一种应用能量算子和改进最大重叠离散小波变换(maximal overlap discrete wavelet transform, MODWT)的孤岛检测算法。为了有效解决MODWT算法的边界效应问题,在传统MODWT算法的基础上,采用环形边界系数更新原来的小波系数,并通过滑动窗口分析其能量。再将该算法应用于孤岛检测,用处理得到的细节系数和近似系数能量分析孤岛状态下公共耦合点的电压扰动信号特征。仿真结果表明,该算法可准确检测电压扰动信号的起始时刻和幅值变化,且在实际信号检测中不受母小波和分解层数影响、抗噪能力强且时延偏差小。     

有利图像压缩的小波去噪算法

提出了一种有利于图像压缩的小波图像去噪方法及一种小波系数校验方法.首先利用多个阈值在小波域进行硬阈值迭代去噪,然后利用小波子带的方向性对小波系数进行校验,并将保留的非零小波系数乘以一个比例系数,最后利用小波逆变换获得去噪图像.实验结果表明该方法的去噪效果优于常用方法,接近甚至超过BayesShrink方法.该方法可在有效去除图像噪声与保留较少的非零小波系数之间得到较好的折衷.     

基于小波神经网络的电容层析成像图像重建算法

电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)技术是一个复杂的非线性问题,针对图像重建问题的病态性,提出了基于小波神经网络的图像重建算法。利用主成分分析法对输入变量(电容测量值)进行降维处理,利用小波神经网络建立电容测量值与成像区域介电常数分布的非线性映射。小波神经网络的神经元激励函数由伸缩和平移因子决定的小波基函数,采用BP算法对网络进行训练,并引入学习率与动量因子的自适应调整方法以加快网络训练的收敛速度。实验结果表明,与典型的反投影及Landweber迭代算法相比,该算法所构图像质量有明显改善。     

小波变换组合双线性插值法在北斗周跳中的应用

针对北斗卫星导航系统中双差观测序列的周跳问题,提出了一种小波变换组合滑动窗口的双线性插值法。 该方法利用 小波变换对载波相位双差检测序列进行尺度分解,提取高频系数,得到周跳处高频系数的奇异值,再利用滑动窗口双线性插值 法对奇异值进行替换,通过系数重构,能够较好地修复周跳。 实验利用该方法同时修复第 1、2 层高频系数和只修复第 1 层高频 系数进行修复结果对比,结果表明同时修复第 1、2 层高频系数次数更少,修复效率更高。     

油中溶解气体分析的变压器故障诊断新方法

为克服电气分析应用中BP网络算法遇到的困难,改进基本遗传算法并将其与BP算法相结合构成混合算法应用到基于油中溶解气体分析的变压器故障诊断的小波神经网络的训练中。混合算法先利用改进后的遗传算法优化小波神经网络的4个初始值,再利用梯度下降算法训练小波神经网络。针对实际情况,对所采用的遗传算法运用实数编码,采用通过自适应调整的交叉和变异概率,使遗传算法在广泛的空间搜索,向解的方向尽快收敛。仿真结果表明,该算法有效解决了小波网络若初值设置不合理,极易进入局部极小的区域使网络振荡增大、不收敛及GA算法独立训练神经网络速度缓慢等缺点。用训练过的该小波神经网络模型对456台次的变压器故障进行验证和诊断的仿真结果表明,该算法具有较快的收敛速度和较高的计算精度,证实了该算法应用于电力变压器故障诊断的有效性。