基于CATIA二次开发的微透镜阵列仿真

汽车灯具的发展日新月异,近年来出现的新型灯种Logo灯逐渐流行。Logo灯可根据客户要求投射出各种图案,其原理是将光源发出的光通过灯内微透镜阵列投射至地面,但由于地面与光源透镜不平行,图像倾斜投影时会产生畸变失真现象,因此光学设计需要对光源图形进行修正才能避免失真。详细介绍如何通过CATIA二次开发对Logo灯的微透镜阵列进行仿真。     

结构光三维测量非线性相位误差主动校正法

结构光相移法测量系统中,投影仪存在的gamma失真现象会带来明显的测量误差。提出了一种主动gamma校正技术,建立输入光强与输出光强的多项式模型,将该模型反作用于输入光强,极大地削弱了由gamma失真现象带来的影响,提高了测量精度。为了验证该方法的有效性,将该gamma校正技术用于传统的四步相移算法,经过计算机仿真,精度相比校正前提高了90%。采用该方法,与现有的被动相位补偿算法相比不需要计算每个相位的误差且不局限于特定的相移步数及解包裹方法,简单且有效;与已有的基于投影光栅预编码的主动gamma校正技术相比,所提方法不局限于gamma模型,提高了其灵活性。     

一种测量非线性失真的数字处理技术

目前最常用的非线性失真的测量方法有基波抑制法和谐波分析法两种,都属于模拟式处理技术。用基波抑制法测量非线性失真时,基波抑制网络的阻带带宽会影响测量结果,宽阻带仪器的测量结果可能偏小。用谐波分析法测量非线性失真时,频谱分析仪对于低频信号的非线性失真测量的准确度不高。因此,提出了一种测量非线性失真的数字处理技术,该技术可以提高测量准确度,减小测量误差,改善测量参数的稳定性,抑制噪声干扰和谐波失真。     

超宽带脉冲传感器测量特性分析

高功率超宽带系统实验中常常需要能够测量电磁脉冲的传感器,用于迅速且不失真地测量出超短脉冲波形。本文简单分析了测量系统中超宽带接收天线引起脉冲失真的原因,指出了克服失真的几种方法。利用FDTD数值分析方法,对几种超宽带脉冲天线的接收特性进行了仿真,并根据数值仿真结果,进行了简单的分析。     

D744仪器检测滚子凸度失真的原因及消除

分析滚子外径素线凸度失真的原因，采取底工作台和后工作台增加立柱的办法，可以有效地把工作台的凸度消除，使大滚子失真问题、角度测量不准确问题得到解决。     

光照参数对硅光电池响应性能影响的研究

利用硅光电池作为可见光通信中的光电探测器件,基于载流子的运动模型,分析了不同波长光照射下硅光电池的驰豫特性,通过仿真计算,得到了硅光电池的响应速度与光照波长之间的关系,并通过实验进行了验证。结果表明,在入射光功率一定的情况下,随着入射光波长的增加,硅光电池的响应速度加快;在同等条件下,硅光电池对冷白光的响应速度低于红、黄、绿光。将电平比较电路作为硅光电池响应输出失真信号的改善电路,实验结果表明,该电路可有效改善硅光电池的输出失真。     

圆头刀尖车刀车圆弧的轮廓失真与误差消除

在工厂中有一部分数控车床操作人员忽视车刀刀尖圆角会导致工件实际轮廓与编程轨迹不重合的现象,或者不会定量地分析计算失真误差值的大小,不会重新计算,调整编程轨迹来消除这一失真     

集成光波导陀螺高可靠性数据传输设计

针对集成光波导陀螺在全温度范围内的长时间长距离测试中数据传输需求,进行了基于RS422通信协议的数据传输设计。分析了转动测试过程中强电磁噪声干扰对数据传输的影响,采用滑动窗口消抖的信号接收方式,有效消除了外部电磁干扰噪声的影响;经实验验证,数据传输稳定可靠,无丢数、失真,满足系统测试需求。     

功率谱密度约束下多频激励的非线性失真研究（英文）

多频激励信号通过放大器后产生的非线性失真对测量准确性具有较大影响。本文对功率谱密度约束下的多频激励信号产生的非线性失真进行了定量和定性的研究,给出了不同谱线间隔、非线性阶数、谐波相位和频率分布下的数值计算结果,并从三个方面进一步阐释了非线性失真的作用机制。首先,通过仿真发现,二阶非线性时,由具有Schroeder相位的多频激励信号产生的二类失真分量的相位为随机分布,而不是和一类失真分量反相。其次,通过计算一类失真分量、二类失真分量以及总失真的变化,解释了通过对多个具有随机相位的多频激励信号产生的非线性失真求平均来减小二类失真分量影响的测量方法。最后,发现了具有Schroeder相位的多频激励信号所产生非线性失真的特殊分布机制。本文的研究对准确评估和深入理解非线性失真具有重要意义。     

功率谱密度约束下多频激励的非线性失真研究

多频激励信号通过放大器后产生的非线性失真对测量准确性具有较大影响。本文对功率谱密度约束下的多频激励信号产生的非线性失真进行了定量和定性的研究,给出了不同谱线间隔、非线性阶数、谐波相位和频率分布下的数值计算结果,并从三个方面进一步阐释了非线性失真的作用机制。首先,通过仿真发现,二阶非线性时,由具有 Schroeder 相位的多频激励信号产生的二类失真分量的相位为随机分布,而不是和一类失真分量反相。其次,通过计算一类失真分量、二类失真分量以及总失真的变化,解释了通过对多个具有随机相位的多频激励信号产生的非线性失真求平均来减小二类失真分量影响的测量方法。最后,发现了具有 Schroeder 相位的多频激励信号所产生非线性失真的特殊分布机制。本文的研究对准确评估和深入理解非线性失真具有重要意义。     

磁滞回线测量方法与Simulink仿真分析研究

针对变压器磁滞回线间接测量存在的电路参数复杂和测量结果准确性难以评价等问题,通过对RC积分器测量方法的电路时域微分方程求解和Simulink仿真结果的分析,提出了一种确定电路参数的方法。借助Simulink饱和变压器的模型,仿真测量了在不同电压下饱和变压器磁滞回线图像,进一步画出了基本磁化曲线;通过对比基本磁化曲线测量值与Simulink中模型值的差异,结果显示利用该方法能仿真得到饱和变压器的磁滞回线,其测量误差可用电路参数估算和控制。根据该方法设计了测量电路,得到了实际变压器的磁滞回线,验证了该方法的正确性。研究结果表明,该方法揭示了RC积分法测量的电路参数,并能预测测量误差,具有准确性高的特点,为非线性饱和变压器磁滞回线测量电路参数设计提供了参考依据。     

Recording of single-particle hysteresis loops with differential phase contrast microscopy

The magnetic behaviour of laterally patterned structures on a micrometer or nanometer scale in external magnetic fields can be described by their hysteresis loops. However, it is very difficult to record the hysteresis loop of a single (sub-) micron-sized particle. Furthermore, extensive calculations are necessary in order to interpret the shape of the loop and to conclude the micromagnetic domain configuration in the sample from the hysteresis loop only. We have developed a technique which yields both the hysteresis loop and the magnetic domain structure simultaneously. This method uses differential phase contrast microscopy and a microscope with remote control capability for the automatic recording of a single-particle hysteresis loop.     

基于PI迟滞模型的单压电变形镜开环控制

压电非线性迟滞导致压电变形镜的开环控制精度及闭环工作带宽降低,限制了其在自适应光学系统中的应用。为克服迟滞影响,提出采用PI迟滞模型描述单压电变形镜的迟滞非线性特性,实现单压电变形镜的高精度开环控制。首先建立PI迟滞数学模型,利用最小二乘法辨识PI迟滞模型的权值,计算出PI逆模型的权值和阈值,从而获得消除迟滞后的变形镜控制电压;接着搭建了基于哈特曼波前传感器的自适应光学测试平台,采用单压电变形镜的环形致动器进行离焦面形的开环控制实验。实验结果表明,经过迟滞消除后变形镜的电压-变形迟滞由9.3%降低到1.2%,离焦面形的开环重构精度提高70%以上,证明该迟滞模型可有效应用于单压电变形镜的开环控制。     

基于低分辨率磁滞变化曲线的杆件拉力测量

根据磁弹基本原理可知,不同拉力作用下杆件材料的磁滞回线存在差异,据此提出了一种磁弹拉力测量改进方法。该方法先采用双套筒线圈式磁弹传感器采集不同拉力下杆件磁滞回线信号,并利用磁滞变化曲线衡量力对磁滞回线上每一点的影响,应用小波分析对磁滞变化曲线降维得到不同拉力下的低分辨率磁滞变化曲线特征,输入到神经网络进行训练,从而获得低分辨率磁滞变化曲线与拉力的映射关系。通过实验分析表明,磁滞变化曲线可以从本质上直观地反映拉力对磁滞回线上每一个点的影响。低分辨率磁滞变化曲线特征不仅包含着完整的拉力对磁滞回线每一点影响的信息而且特征维数低。应用基于低分辨率磁滞变化曲线和神经网络的拉力测量方法,无需分析灵敏度曲线和拟合确定系数曲线就可确定反映拉力的特征,可以实现多特征对拉力的拟合。接着,比较了误差反向传播神经网络(BPNN)、径向基神经网络(RBFNN)和利用线性插值样本训练的RBF神经网络对拉力的预测性能,发现利用线性插值样本训练后的RBF神经网络的预测效果,优于BP神经网络和没采用线性插值样本训练的RBF神经网络。最后,将基于低分辨率磁滞变化曲线和采用线性插值样本训练的RBF神经网络的拉力测量方法集成于双套筒线圈式杆件拉力测量装置并应用于实际拉力测量中,其拉力测量误差和确定系数分别达到0.11%和1,达到了实际测量要求,证明了该方法的有效性和可用性。     

Modeling of piezoelectric actuator for compensation and controller design

This work proposes a novel method for describing the hysteretic non-linearity of a piezoelectric actuator. The hysteresis behavior of piezoelectric actuators, including the minor loop trajectory and the residual displacement near zero input, are modeled by a set of hysteresis operators, including a gain and an input-dependent lag, as well as the parameter scheduling method. A hysteresis model, using the identified parameters, and containing only the dominant hysteresis operator, is presented herein. Based upon a simplified hysteresis model, tracking is controlled to reduce the non-linear effects in the characteristics of the piezoelectric actuator. A proportional-integral (PI) controller, with inverse model feed-forward, suppresses the tracking error to within ±1% full span range (FSR) of the actuator, noticeably improving the tracking performance of the piezoelectric actuator.     

O型钢丝绳隔振器的三向动态特性

采用周期动态加载试验方法,分别获得了O型钢丝绳隔振器在剪切、横滚和拉压方向上随激励振幅和频率变化的动态迟滞特性。在剪切和横滚方向,试验迟滞环呈现对称特性;在拉压方向上,试验迟滞环呈现非对称迟滞特性,并随着激励幅值的增加,迟滞环面积增大而且非对称迟滞特性表现的更加明显;在拉伸方向上拥有硬化刚度;压缩方向上刚度明显软化。在测试频率段,隔振器3个承载方向的滞回性能与频率无关。针对隔振器的三向动态特性,提出一种改进的归一化Bouc-Wen模型和一种简单有效的参数识别方法,并基于试验数据验证该模型和参数识别方法的有效性。结果表明,试验曲线和理论模型预测曲线吻合较好,该模型和方法能够分别有效描述隔振器的三向动态特性。     

超磁致伸缩电—机转换器位移感知模型及滞环分析

超磁致伸缩电—机转换器响应快、可靠性高,但动态驱动时,因受磁滞、涡流等因素影响,输出位移的滞环较大。需要以准确的数学模型为基础,通过控制算法来补偿滞环,或通过优化其结构参数来降低滞环。通过实时测量超磁致伸缩棒上所绕线圈两端的感应电压和推导此感应电压与超磁致伸缩电—机转换器输出位移的关系,建立实时反映超磁致伸缩棒磁化状态的超磁致伸缩电—机转换器动态位移感知模型,并进一步推导出了超磁致伸缩电—机转换器输出位移的滞环与其结构参数的关系。通过与试验结果对比,当驱动频率小于300 Hz时,由所建模型计算出的位移峰—峰值的相对误差小于5.8%;通过仿真研究超磁致伸缩电—机转换器结构参数对输出位移滞环的影响,得出增加预压弹簧的刚度,可以降低动态驱动时的滞环。     

MAGNETIC FIELD ANALYSIS OF ELECTROMAGNETIC VALVE TAKING HYSTERESIS INTO ACCOUNT

Predicting and optimizing of the high-speed solenoid on/off valve behavior requires an accurate model of the hysteresis loop of the magnetic material used. A ferromagnetic hysteresis model and a novel algorithm based on fixed-point technique to optimize the electromagnetic model are introduced. By utilizing a modified vector Preisach model of magnetic hysteresis and the global genetic optimization algorithm based on partial mapping cross method, the B-H relation loops are identified accurately.     

基于GA PSO混合算法的钢杆磁特性参数识别方法

测量轴类零件的磁滞回线,利用其特征参数的变化表征零件表面硬度及硬化层深度,是具有工程应用前景的电磁无损检测新技术之一,其关键是轴类零件磁特性曲线测量装置的研制和磁特性参数高精度识别方法的研究。设计出一种基于闭环磁路的钢杆磁滞回线测量实验装置,并基于J-A磁滞模型,提出了一种遗传粒子群(GA-PSO)混合算法,实现了钢杆磁滞回线全局与局部特征参数的快速、高精度识别。实验测得的3种不同材质钢杆磁滞回线,对比分析了混合优化算法与单一算法(遗传、粒子群、模拟退火)的参数识别速度与精度,结果表明,混合算法全局识别结果的最小均方根误差仅为0.004 7,低于单一算法的相应结果;混合算法对局部特征参数(矫顽力、剩余磁感应强度)识别的相对误差均小于0.35%,优于单一算法识别精度。上述实验测试和磁特性参数识别方法,有望应用于销钉、螺栓等轴类构件表面硬化层的无损检测。     

叠堆式压电陶瓷驱动器的复合控制

提出了逆Bouc-Wen前馈控制与反馈控制相结合的复合控制算法,用于改善压电陶瓷驱动器对目标轨迹的跟踪性能。建立了压电陶瓷驱动器的Bouc-Wen迟滞动力学模型,并用粒子群算法(PSO)对该模型的参数进行识别。基于Bouc-Wen迟滞模型,提出了逆Bouc-Wen前馈补偿控制。最后,为消除迟滞模型的不确定性,引入比例积分(PI)反馈控制,并与前馈补偿控制构成复合控制算法。建立了基于dSPACE实时系统的压电陶瓷驱动实验平台,迟滞实验结果表明:压电陶瓷的迟滞误差量几乎为0,线性度高达96.5%;目标轨迹跟踪实验结果表明:复合控制算法的最大跟踪误差为0.180 5μm,均方根(RMS-Root mean square)跟踪误差为0.055 4μm,跟踪精度达到了10-8 m。相比于开环控制、前馈控制及PI反馈控制,提出的复合控制算法能够基本消除压电陶瓷的迟滞非线性,同时具有很好的轨迹跟踪性能。