基于SMA的差动式变体机翼后缘驱动器研究

以形状记忆合金卷簧为驱动源,设计了一种变体机翼后缘驱动器。驱动器由两个SMA卷簧通过差动方式提供正反扭矩,通过蜗轮蜗杆放大扭矩,产生较大的输出。建立了差动式SMA驱动器的理论模型,并给出推导过程,从理论上推导出该驱动器分别在空载和加载下的转角和最大输出扭矩的关系,制作了模型并进行空载和加载试验。通过实验测得驱动器在空载条件下最大转角为54°,加载条件下最大转角为53.7°,能承受的最大扭矩为0.646 N·m,验证了该驱动器的负载能力和实用性,达到了驱动机翼后缘大角度连续偏转的目的。     

角位移增大连杆轴向预压缩驱动器静、动态特性仿真分析

为了进一步增大压电双晶片驱动器的输出角位移,基于轴向预压缩增大压电双晶片输出转角和力矩的方法,提出一种带有连杆机构的压电双晶片驱动器。对驱动器建立了端部带有扭簧的静力学数值模型,以及端部带有微小舵面的刚柔耦合拉格朗日动力学方程及有限元模型。所得的数值结果和有限元结果总体符合程度较好,静力学结果表明：带有连杆机构的轴向预压缩（PBP）驱动器较原PBP驱动器输出角位移增大了4倍以上,最大输出转角可达到26.3°,而输出转矩随之缩小。动力学结果给出了驱动器机构内部能量的传输及分配特性,以文中舵面作为驱动对象,驱动器平均输出角速度达到2 000°/s,控制带宽达到30 Hz,明显优于普通伺服舵机。该角位移增大PBP驱动器的设计和仿真研究可为以大位移、小输出力矩、高控制带宽为特征的微小型飞行器舵机的研制提供理论参考依据。     

钱性カ马达低功耗设计方案研究

基于动铁式电一机械转换器的能量转换关系分析，提出一种线性力马达低功耗设计方案，并通过该方案研制了一种低功耗耐高压双向线性力马达。基于建立的数学模型，利用有限元方法对影响线性力马达行程力特性的主要结构参数进行了仿真，表明在同等输出能力下，减小轴向非工作气隙的同时引入径向工作气隙，可提高线性力马达的能量转换效率，使稳态功耗降低36%．实验与仿真结果吻合，在行程范围±1 mm内非线性误差小于1.5%，最大输出力为±100 N时稳态功耗仅为7 W.     

叠堆型压电陶瓷驱动器的耦合模态分析

为了研究压电陶瓷驱动器的驱动性能,分析了以PZT-5H为驱动元件的叠堆型驱动器,采用简化的等效器件建立了电学模型。基于压电陶瓷材料的机电耦合特性运用ANSYS有限元分析软件对叠堆型驱动器进行了计算分析,得出输入电压与输出位移呈近似线性关系,通过控制压电陶瓷两端电压来控制其位移。仿真结果验证了此方案的有效性和可行性。该驱动器在自适应弹药上具有潜在的应用价值,可为弹头的偏转驱动装置设计提供参考。     

基于STM32、IPM模块的三相步进电机SVPWM驱动器

为了进一步提高系统的商业价值,设计一种简洁、适用的三相步进电机矢量控制驱动器。该控制器采用SVPWM技术,由STM32处理器和IPM功率模块实现,从硬件和软件2方面的设计进行介绍,并使用该驱动器和国内某知名品牌的DSP控制驱动器进行对比进行驱动测试。实验结果表明:在同等的条件下,该驱动器具有更低的器件和制造成本,在空载启动测试中略微有优势,效果近似于DSP控制的矢量驱动器。     

一种新型压电驱动器技术的研究及应用

文中介绍了一种新型的压电驱动器技术，驱动器通过调节相邻两根陶瓷杆的伸长量，经机械放大后再耦合可在横向圆周预定方位输出角位移。在此基础上，建立了驱动器的力学模型和耦合数学模型，该驱动器在制导弹箭上具有潜在的应用价值。该研究可为制导弹箭弹头的偏转驱动装置设计提供参考。     

军车磁流变半主动悬挂关键部件研制概述

概述了军车磁流变半主动悬挂关键部件研制现状,着重介绍了最新设计的具有盘形径向节流阀结构的磁流变减振器及其控制系统.经台架及随机道路试验表明:该磁流变减振器输出力大;磁流变半主动悬架能明显抑制车身的低频共振峰值,能满足军车半主动振动控制需要.     

下肢外骨骼的膝关节轴线自适应设计与尺度综合

针对目前外骨骼膝关节与人体膝关节旋转轴线不重合,人机之间存在“寄生力”的问题,提出一种混联外骨骼膝关节和一种基于李代数的运动学规划算法。利用运动学模型建立驱动器和人体运动之间的映射,对人体运动进行感知,构建关节位形空间。介绍了一种基于螺旋理论的参数选择方法,结合粒子群优化算法,以工作空间面积和全局传递指标为优化目标,优化了膝关节外骨骼的尺度。仿真和实验结果表明：膝关节外骨骼的工作空间覆盖了膝关节运动范围,支链传递效率均大于0.7;外骨骼可以精确根据人体运动调整自身运动轴线,消除人机之间的“寄生力”。     

电动舵机与其PWM驱动器的物理建模与参数估计

电动舵机与其PWM(pulse width modulation)驱动器是某武器伺服系统的重要组成部分.针对其建模与参数估计的问题,文中首先较详细地介绍了电动舵机与其PWM驱动器使用特点和应用技术,然后选用Simulink平台下的SimDrivelineTM以及SimPowerSystemsTM模块库建立起电动舵机与其PWM驱动器的物理模型;通过非线性最小二乘法拟合的方式,对模型中的参数进行了估计,最后通过校验数据集的输出响应验证了该物理模型有较高的精度.     

低频光纤Bragg光栅加速度传感器实验

对低频光纤Bragg光栅加速度传感器的原理进行了分析,对一种基于悬臂梁结构的、4元低频光纤Bragg光栅加速度传感器阵列的加速度灵敏度、线性度以及动态范围等性能参数进行了实验研究。结果表明：这种低频光纤Bragg光栅加速度传感器在实际应用中是可行的,其灵敏度较高,线性度良好,动态范围为88～137dB,在50～200Hz频率范围内具有较平坦的灵敏度频响曲线,但在200Hz以上出现谐振,光纤光栅加速度传感器的频率特性有待于进一步的改进。     

Experimental Research on Output Performances of Giant Magnetostrictive Actuator

The paper introduces the performances of magnetostrictive actuators and its applications, discusses the design methods for the structure and internal magnetic circuit of a giant magnetostrictive actuator, and makes tests on the output displacement and force characteristics for an actuator using homemade magnetostrictive material. The experimental result shows that the actuator has satisfactory output precisions and ranges in transient and stable states, and can be used in lowfrequency vibration control system of precise equipment.     

超磁致伸缩致动器建模研究综述

超磁致伸缩材料具有很强的非线性耦合特性、磁滞特性和复杂动态特性。因此,建立能够准确描述超磁致伸缩致动器工作状态的模型成为关键问题。综述棒型超磁致伸缩材料在多场耦合特性、磁滞特性建模研究状况以及超磁致伸缩致动器动力学建模研究状况,分析当前所建立多种模型的优缺点,并展望建模工作的发展趋势。     

最大熵试验法对航天作动器输出可靠性的评估

为解决航天作动器在小子样情况下的输出可靠性评估难题,提出采用最大熵试验法对其可靠性进行评估。该方法针对航天作动器的裕度设计特点,选取作动器的输出力作为表征其输出可靠性的特征量,通过在临界工况点进行试验和计算来实现输出可靠性的评估,并对评估过程进行详细介绍。结果表明：最大熵试验法仅需较少试验子样数即可实现对较高可靠性（置信度0.95下的可靠度0.999 9）的评估,能够显著降低生产和试验费用;评估结果经计量法进行复算,结果一致、可信。     

车削振动的免疫PID控制研究

为减少车削过程中车刀产生的振动对工件加工精度的影响,开发了一种车削振动控制系统。系统中的执行器采用超磁致材料制作而成,能满足切削振动控制高精度和高频响的要求;同时采用柔性铰链结构设计专用刀架,解决了执行器回复力不足的问题;在完成系统的总体设计后,研究了超磁致伸缩执行器(GMA)和专用刀架的工作原理,并分别建立了它们的传递函数模型。根据人工免疫原理,设计了一种免疫PID控制器,通过Matlab环境中的Simulink工具对控制系统进行仿真研究,并在数控(CNC)车床上进行了现场实验测试,结果证明该系统能很好地抑制车削加工时产生的振动干扰。     

射流伺服阀用超磁致伸缩执行器磁场建模与分析

提出了射流伺服阀用超磁致伸缩执行器结构,采用磁场有限元法分析了超磁致伸缩执行器结构参数对超磁致伸缩棒内磁场分布的影响机理,给出了超磁致伸缩执行器结构设计的原则。推导出考虑超磁致伸缩棒内磁场分布不均匀时驱动磁场与执行器输出位移的关系方程式,并通过仿真与实验研究揭示了超磁致伸缩棒内磁场分布不均匀性对超磁致伸缩执行器位移输出的影响规律,最后求出所设计超磁致伸缩执行器漏磁系数约为1.4.     

激光光路控制电磁作动器的模糊PID控制特性分析

为了实时控制激光切割中激光焦点与辅助气体中轴线的相对位置,提出了一种模糊PID控制的电磁作动永磁复位式3自由度电磁作动器。介绍了电磁作动器结构,建立了相应系统数学模型。采用模糊PID控制算法以仿真与实验相结合的方式研究了电磁作动器的控制特性,并在PID控制器参数完全相同情况下,与传统PID控制算法的控制特性进行对比分析。仿真与实验结果表明：在x轴方向,与传统PID控制算法位置响应时间相比,仿真位置响应时间变化不大,实验位置响应时间减少1.50 s;在y轴方向,与传统PID控制算法位置响应时间相比,仿真位置响应时间减少0.48 s,实验位置响应时间减少1.88 s. 经过对模糊PID控制器参数的进一步优化,作动平台在x轴方向响应时间可达0.10 s. 与传统PID控制器相比,模糊PID控制器响应时间更短、响应速度更快。     

拔销器的小型化设计

介绍了一种拔销器的设计,从结构和装药设计实现拔销器小型化,对装药和回缩力进行了估算,用冗余试验验证产品设计及装药可靠性,结果表明发火与输出可靠度R＞0.995 3(置信度0.90).     

神经网络结构PID方法在电液供油提前器中的应用研究

根据大功率柴油机电液供油提前器的控制要求，进行了神经网络结构PID方法的应用研究。分析了电液供油提前器的工作特性和控制要求，引入神经网络结构PID方法，自动实现PID的参数整定，通过对供油提前角器的活塞位移闭环控制，提出了供油提前器的不灵敏角度补偿机械硬件误差，实现了对供油提前角的控制。进行Matlab/Simulin环境下的不同PID方法的仿真对比，神经网络结构PID控制效果明显优于普通PID．并在实验台架上进行了电液供油提前器的控制试验，电液供油提前器的控制精度为0.3(°)CA，响应时间在2s内。结果表明神经网络结构PID方法在电液供油提前器中应用的有效性。     

滚转导弹过载驾驶仪控制耦合解耦算法研究

舵机动力学滞后引起的控制耦合严重限制了过载驾驶仪在滚转导弹上的应用。建立滚转导弹驾驶仪模型,推导了等效舵机动力学传递函数矩阵,对比研究了基于最优舵面超前角度补偿和输出反馈动态的解耦控制方法,进行了仿真验证。仿真结果表明：随着转速与舵控系统频带比值的提高,控制耦合增加;基于最优舵面超前角度补偿的解耦方法实现简单,适用于工程应用,然而当转速与舵机频带的比值、输入指令频率与舵机频带的比值增加时,解耦效果变差,舵机控制效率降低;基于输出反馈动态解耦方法能够实现完全解耦,且受转速测量精度的影响较小,但该方法要求对舵机的传递函数精确已知,且补偿器的复杂性与舵机阶数密切相关,工程应用存在一定的难度。