基于压电驱动器的微动平台开环精密定位控制研究

针对压电驱动器的非线性和迟滞特性,首先介绍了一种基于迭代学习控制的压电驱动器的快速电压/位移线性化方法,利用此方法所得的线性化数据对二维微动平台进行了开环精密定位控制;然后介绍了采用改进的Preisach模型对压电驱动器的迟滞特性进行建模的方法,并利用此模型也进行了开环精密定位控制研究。试验结果表明,两种方法均能达到亚微米级的开环定位精度,且前者定位精度稍优于后者,但是当控制序列发生转折时,前者必须先回到零电压或者饱和控制电压,才能进行下一次定位控制,而后者可以实现任意序列的连续控制。     

智能杆致动器优化配置及扭振主动控制试验

针对智能杆系统中压电扭转致动器的优化配置问题,提出了一种由柔性薄壁杆、压电扭转致动器和电阻应变片传感器组成的智能杆系统,对智能杆的扭转振动进行了理论与试验研究。采用拉格朗日方程和假设模态法推导了智能杆系统的动力学方程,建立了系统的状态空间表达式。选取控制器的最小输入能量作为致动器位置配置的优化准则,运用遗传算法获得了压电扭转致动器的最佳配置位置,并构建了试验系统。试验结果表明,获得的最优位置是合理的,将致动器配置在最优位置并实施相应的应变反馈控制,控制器的输入能量最小,智能杆的扭转振动能得到有效抑制。     

基于灰度的环形块匹配算法

为了实现从补块数据库中找出与去除缺陷的板材相匹配的补块,提出了基于灰度的环形块匹配算法。从去除缺陷的板材从中选取一窄圆环,并将其等分为几个小块,按顺时针对各小块进行编号,计算出各环形小块的平均灰度值,用各小块的平均灰度值代替单个元素进行匹配,降低了噪声的影响,增强了算法的抗干扰能力,提高了算法的实时性。实验结果表明,运用这一算法能快速而有效地找到最佳匹配补块及匹配位置,验证了该算法的可行性,为缺陷修补的机械加工提供了依据。     

振动主动控制中线性二次型最优控制问题研究

针对空间柔性构件的特点,研究了一类由柔性杆、传感器、压电扭转致动器组成的柔性杆系统的扭转振动.运用拉格朗日方程和假设模态法建立了系统的动力学方程,采用线性二次型最优控制对柔性杆的扭转振动进行了主动控制.对二次型指标中的加权矩阵的选择方法进行了深入探讨,提出一种基于遗传算法并带约束条件的加权矩阵的选择方法.数值仿真结果表明,所提出的加权矩阵的选择策略是有效的,施控后系统的扭转振动能得到有效衰减.     

一种新型服装单件流生产流水线研发

针对传统的服装单件流生产流水线不能有效解决单件流生产方式中的工序平衡、个人工作量和合格率统计两大核心问题的不足,研发了一条新型服装单件流生产流水线。该自动流流水线由机械传动系统、电气控制系统及软件系统组成。对其机械传动系统、电气控制系统、软件系统逐一进行了设计。工厂实地测试结果表明：系统能对服装生产过程中诸如产品规格、数量、合格率、生产节拍、操作人员等参数进行实时采集与分析,该系统能大幅提高服装生产企业的生产效率与信息化管理水平,为我国服装制造设备的研发提供技术指导。     

机敏杆压电扭转驱动器／传感器优化布置

提出一种由薄壁杆、压电扭转驱动器、压电传感器组成的机敏杆,针对机敏杆扭转振动控制中驱动器/传感器优化配置问题,对机敏杆的扭转振动进行了深入的研究,采用拉格朗日方程和假设模态法推导了机敏杆系统的动力学方程,建立了系统的状态空间表达式.将机敏杆划分为若干个位置单元,选取主动控制器的最大耗能作为优化准则,运用遗传算法获得了压电扭转驱动器/传感器的最佳配置位置及最优反馈增益.结果表明:所获得的最优位置、反馈增益是合理的,将驱动器/传感器同位配置在最优位置并实施相应的闭环最优控制,主动控制器的耗能最大,并能有效抑制机敏杆的扭转振动.     

声呐设备中障板声辐射的有源控制研究

为抑制声呐设备中障板受舰船振动、噪声激励而产生的声辐射,将障板转化成简支薄板模型,分析其在谐波激励下的声辐射。在简支薄板表面粘贴压电片作为致动器,根据所处位置的速度确定输入控制电压,并使平板的体积速度为零,从而达到控制声辐射的目的。进行了数值仿真,仿真结果表明,应用压电片能有效地抑制声呐设备中障板声辐射,抑制中低频的声辐射效果更好。     

机器人柔性臂的扭转振动主动控制研究

针对具有两连杆结构的空间机器人，设计了一种压电驱动器来抑制空间机器人柔性臂的扭转振动。采用拉格朗日方程和假设模态法对此机器人系统进行了理论建模，并建立了考虑随机干扰的状态空间表达式，基于随机最优控制理论设计了线性二次型高斯（LQG）状态反馈控制器。仿真结果表明，该主动控制策略能够有效衰减机器人柔性臂的扭转振动，从而提高了末端执行器的定位精度。     

一种液体喷射注射系统的设计与检测

液体喷射注射器是一种利用高速药物射流对人体进行药物和疫苗注射的注射系统。影响注射器注射质量的系统参数有:喷孔直径、喷射速度、药物注射剂量、安瓿直径、推射压力和冲撞距离等。与这些参数相关的喷射滞止压力是预测喷射能否穿透皮肤的依据,而喷射功率是描述喷孔直径和喷射速度对注射质量影响的综合参数。根据喷射功率和滞止压力的相关性质,提出一种确定液体喷射注射器关键参数的简便方法,基于这种方法设计了一种喷射注射系统,最后通过所构建的实验系统检测了这种注射系统的喷射性能。结果表明,所提出的方法确定液体喷射注射器的设计参数,其相关喷射性能与已报导的国外喷射注射产品的喷射性能较为一致。     

悬臂板振动控制传感器/致动器优化配置

针对悬臂板的振动主动控制问题，首先利用有限元分析方法给出了悬臂板的动力控制方程。对于单独控制悬臂板的每阶模态振动，采用同位配置的方法，利用有限元分析方法分析传感器／致动器的配置，给出了目标函数，并将有限元分析方法与遗传算法结合，给出了一种新的传感器／致动器优化配置方法。