基于遗传算法的EHA调速系统设计与优化

电机调速系统是飞机电静液作动器(EHA)的关键部分,直接影响着机载作动系统的可靠性.EHA对调速系统鲁棒性,快速性有着较高的性能要求,传统的试凑法设计调速系统的调节器难以满足性能的要求.首先针对EHA的实际工作原理,建立了EHA调速控制的模型,用PID调节器设计双闭环负反馈控制系统,然后采用遗传算法对PID调节器参数寻优整定,最后根据实际工作情况与性能要求进行了仿真分析.仿真结果表明,利用遗传算法寻优设计PID调节器控制EHA所采用的大功率无刷直流电机,可以获得良好的稳定性、鲁棒性和动态性能.     

导弹电动舵机控制系统设计

针对某型导弹现有电液伺服系统存在动态响应速度慢、结构复杂、可靠性差、使用维护困难等缺点,研究提出了一种以大功率无刷直流电机为控制对象的电流/位置/速度三闭环反馈控制系统设计方案;采用DSP和FPGA的组合工作模式,其中DSP内部主控制程序实现系统初始化、三闭环控制算法和产生PWM信号等功能,FPGA则实现各功能电路的时序逻辑控制;通过构建由模拟制导计算机、1553B总线通讯网络和舵机控制系统组成的测试系统,验证了三闭环电动舵机控制系统设计方案的可行性;实验结果表明,该导弹电动舵机控制系统最大负载扭矩为75N·m,满载角速度为200°/s,调节时间小于70 ms(±10°阶跃信号),动态相移小于5％(2°,1 Hz),具有输出力矩大、响应速度快、控制精度高、使用寿命长和可维护性好等优点.     

一种新型摩擦电液加载系统的设计与验证

为解决传统负载模拟器受到被加载对象运动干扰的问题,提高实验室环境下负载模拟的精度,提出用执行机构或伺服驱动系统带载测试的摩擦电液加载方案.分析传统电液负载模拟器加载性能受被测试设备运动干扰的影响,设计一种基于摩擦加载的主动式电液力矩伺服加载系统.根据加载原理,建立摩擦加载系统的数学模型,分析数学模型结果表明,理想情况下摩擦加载方案不受被加载机构运动的影响.鉴于实际过程中系统存在多种变化参数,特别是具有不确定性和时变性的摩擦,仿真分析摩擦因数变化时摩擦电液加载系统的加载性能.仿真结果表明:传统电液负载模拟器受被测试设备运动影响很大,使得传统电液负载模拟器性能很难进一步提升;相对被动加载的传统模拟器性能,尽管摩擦因数会受相对运动、负载压力和温度等因素的影响在一定范围内变化,但摩擦电液加载系统仍能保持较高的力矩模拟精度.     

执行器故障与饱和受限的航天器滑模容错控制

针对航天器姿态控制过程中同时存在执行器故障、安装偏差与控制受限的多约束问题,提出一种基于积分滑模面的自适应鲁棒姿态容错控制方法,所设计的控制器在满足执行器控制能力的饱和受限约束的条件下确保系统稳定;同时,通过引入控制参数在线自适应学习策略以提高对干扰、安装偏差以及故障变化的鲁棒性,进而减小对这些信息的依赖能力,并基于Lyapunov方法分析了系统稳定性.通过数值仿真结果表明,提出的自适应积分滑模容错控制算法能有效的保证执行器故障时航天器姿态控制系统的稳定性,并具有较强的鲁棒性.     

V型和Z型电热微驱动器性能比较与分析(邀请论文)

提出一种用于V型和Z型电热微驱动器性能比较的拓扑结构和标准,建立了在真空工作环境下V型和Z型电热微驱动器系统分析与比较模型.有限元仿真分析和实验结果验证了分析模型的准确性和有效性.借助此分析模型及所提出的性能比较拓扑结构和标准,综合分析和比较了V型和Z型电热微驱动器随不同结构参数变化时输出位移和力性能,为V型和Z型电热微驱动器的合理选择、系统设计与分析提供了可靠和实用的指导.     

改进型粒子群算法磁致伸缩作动器的跟踪控制

在低频条件下,以磁致伸缩作动器线性模型为基础,设计了PID及前馈PID控制器。针对固定参数控制器自适应能力较弱的现状,提出用粒子群（ PSO）算法对固定参数控制器进行优化。针对标准PSO算法存在早熟收敛、后期迭代易陷入局部最优的不足,进一步提出了一种可动态调整惯性权重及遗传变异的改进型粒子群（ IPSO）优化算法,并将该算法与前馈PID相结合应用于磁致伸缩作动器的位置跟踪控制。仿真结果表明：针对指令阶跃信号,相对传统PID及前馈PID控制,改进型PSO前馈PID控制具有控制精度高,位置跟踪效果好及抗干扰能力强的特点。     

Preparation and electrochemical application of an AgNW/graphene/SU-8 composite conductive photoresist

Photoresists play an increasingly important role in industrial fields like micro-electro mechanical systems, micromachining, and chip packaging. However, the traditional one-component photoresist is insulated, and additional steps are required to make it conductive, which complicates the process and limits its application. In order to solve the problem, we establish a one-step strategy to build conductive composite photoresist. Herein, graphene (GR) and silver nanowire (AgNW) are doped into SU-8 photoresist to fabricate a photo-patternable conductive composite. The composite photoresist is employed to make micro-patterns on an ITO electrode using photolithography, followed by electrochemical reduction of copper nanoparticles (CuNPs) to produce a nonenzymatic sensing coating. Experimental results prove that the response current of the obtained sensor is linearly related to the concentration of hydrogen peroxide in the range of 1–25 mM. The sensitivity and detection limit of the sensor are 41.8 μA mM⁻¹ cm⁻² and 9 μM, respectively. Moreover, excellent sensing performance including anti-interference, repeatability, and stability demonstrates the potential application of CuNPs/AgNW/GR/SU-8 composite material in electrochemical sensing.     

纳米级XY微定位平台的设计与研究

为了实现二维平面纳米级定位,研制了一台压电陶瓷驱动和弹性铰链导向的一体化微定位平台.该微定位平台具有高刚度、高响应速度和高分辨率等优点.为了克服压电陶瓷驱动器伸长量较小的不足,采用杠杆放大机构增加微定位平台的位移输出.考虑驱动电路的影响,建立了微定位平台的机电耦合模型.通过试验研究了微定位平台的静动态特性,试验结果表明微定位平台的分辨率为5nm,固有频率分别为143Hz和180Hz.该微定位平台可应用于纳米级的微定位.     

PZT超细陶瓷微粒/硬脂酸复合LB膜及超薄膜的制备和性能研究

用胶体化学的方法获得PZT溶胶,利用LB技术制备PZT超细陶瓷微粒/硬脂酸复合LB膜,热处理后得到PZT超薄膜.由π-A曲线确定了具体的拉膜工艺参数和条件,由紫外-可见吸收光谱和AFM照片对复合LB膜和超薄膜进行表征和性能检测.结果表明:超薄膜中PZT超微粒排布较均匀,覆盖度较高;复合膜层均匀,在194 nm和256 nm处均有较强的吸收峰.     

PZT压电陶瓷的应力腐蚀

使用单边缺口拉伸试样对PZT-5压电铁电陶瓷进行恒载荷下的应力腐蚀研究,介质分别为水、甲醇和甲酰胺,结果表明, PzT-5压电陶瓷在这三种介质中均会发生应力腐蚀开裂.归一化应力腐蚀门槛应力强度因子分别为KISCC/KIC=0.66(水),0.73(甲醇)和0.75(甲酰胺).其中断裂韧性:KIC=(1.34±0.25)MPa·m1/2.