超声电机直驱的电动物镜控制方法

针对超声电机直接驱动的显微镜物镜为满足系统整体结构紧凑、快速和准确定位的需求,采用小型光电耦合器设计了位置检测传感器,配合遮挡片实现了物镜位置和物镜转换器运动方向的检测。采用传统比例-积分-微分控制(proportion-integral-derivative control,简称PID)和模糊控制提出了并行切换控制策略,将两者结合建立了宏微相融合的预测控制方法,实现了物镜转换器的高精度、快速切换控制。在嵌入式控制系统中实现了所设计的控制算法和策略,并进行了物镜自动切换控制实验。实验结果显示,采用笔者提出的定位结构和控制方法,电动物镜转换器的重复定位误差小于0.015°,定位时间小于3s,满足自动显微镜系统中对电动物镜转换器重复定位精度的要求。     

利用负电阻提高电能无线传输功率

针对提高谐振耦合式电能无线传输系统的输出功率问题,研究了一种新的方法。在松耦合变压器原边引入负电阻,通过减小变压器原边的电阻以增加原边电流,从而提高变压器副边的电压,进而提高电能无线传输的功率。分析了负电阻的实现方式,获得含有负电阻的电能无线传输系统各处电量表达式,特别是根据负电阻的实际使用限制推导出系统参数选择的约束条件;引入效能比概念,分析了系统输出功率增长与引入负电阻带来的额外损耗之间的关系;搭建一个含负电阻的谐振耦合电能无线传输实验平台,设计不同阻值的负电阻进行比较实验,结果证明,负电阻能够减小无线电能传输系统回路阻抗,增加回路电流,提高系统的输出功率,并且合理选择构成负电阻的参数,能有效提高效能比。     

圆盘超声电机准零刚度转子设计及其优化

该文针对长时间储存和高冲击环境导致超声电机正常工作预压力发生改变的背景,设计了一种受到外部环境扰动保持预压力恒定的准零刚度碟簧转子。借鉴了开槽碟簧设计思路,建立其参数化有限元模型。采用灵敏度分析选择主要设计变量,建立了在选定工作预压力附近准零刚度段最长的目标函数。利用有限元数值模型对该碟簧转子进行参数优化设计。结果表明,优化后的碟簧转子在正常工作预压力附近准零刚度段的长度达到0.6 mm,且在冲击环境下满足强度要求,最终通过实验验证了装配有该碟簧转子超声电机的输出特性良好。     

图像处理技术在刀具几何参数测量中的应用

介绍了一种基于图像处理技术的刀具几何参数测量方法,代替测量过程中的手动操作从而避免人为误差,提高了刀具几何参数的测量精度。以钻头为例进行了实际测量,CCD作为传感器采集图像,采集到的钻头刃部图像经过二次处理(滤波、二值化、边缘检测及提取)可得到待测图像的单像素边缘轮廓信息,采用局部取点对边缘轮廓进行三次样条拟合,求得边缘轮廓的切线,再经过几何计算可得到所需测量的钻头几何角度。通过对钻头后角的实际测量,其角度测量误差在30′以内,测量精度能够满足刀具测量的要求,证明此方法可行。     

多自由度超声电机驱动电路研究

针对多自由度超声电机应用于X-Y工作平台相对复杂的逻辑电路控制要求,提出模拟式与数字式两种驱动电路解决方案,分别从信号输出原理、逻辑控制策略及并联谐振匹配方面对比研究了各自方案的特点,并在此基础上着重讨论了并联谐振匹配各参数对电路效率的影响。研究结果表明,一方面方波占空比D对抑制谐波分量,减少输入电流起着关键作用;另一方面采用数字式驱动方案,电路逻辑控制简单,易于实现快速切换,方便控制电机在平台上做复杂轨迹运动,为多自由度超声电机的推广应用提供有价值的参考依据。     

间接空冷智能巡检机器人研究

间接空冷塔在冬季会频繁发生散热器冻结事故,导致机组被迫停运,影响机组发电的安全运行,因此,必须解决空冷扇区在冬季的防冻问题。通过发电厂间接空冷智能巡检机器人的应用研究,建设主机间冷系统的受热面壁温温度场和视频智能采集、分析系统,可实现主机间接空冷塔的智能检查,提高间接空冷塔冬季测温的可靠性和效率,降低巡检、点检人员的劳动强度,保证现场检查工作全面、详实、安全、可靠。     

基于图像处理技术的钻头后角测量方法研究

刀具的几何形状参数对刀具的加工性能及使用寿命有很大的影响,因此其测量精度显得十分重要。本文提出了一种基于图像处理技术的钻头法向后角测量方法,介绍了测量系统的组成,给出了钻头后角测量的基本流程。钻头后角测量实例证明了该方法的可行性。     

海底隧道耐久性探讨

从材料腐蚀和隧道施工的角度分析了影响海底隧道耐久性的因素,指出海底隧道结构腐蚀的主要原因是海水及海洋大气对支护结构中钢材的腐蚀,提出了提高海底隧道耐久性的措施。     

应用于干涉显微镜的直线压电作动器

提出了应用于干涉显微镜焦距调节的直线压电叠堆作动器和微动台.介绍了基于三角位移放大原理的压电作动器结构设计,利用ANSYS的APDL语言实现了对作动器钢架结构的建模,并采用Optimus中自带的差分进化算法(DE)对其结构尺寸进行了优化.制作了实验样机,激光干涉实验表明:当驱动电压信号幅值为40～100 V时,作动器位移放大倍数可以达到7.最后,将设计的直线作动器作为驱动核心安装在自行设计的微动台上,然后将组成的系统用于光学干涉显微镜.实验显示,整个系统在电压为24～40 V,阶梯增量电压为0.8V时,步进分辨率可达23 nm,满足干涉显微镜细分干涉条纹所需要的直线位移分辨率的要求.     

大断面城际铁路隧道近接桩基施工方案研究

针对某城际铁路隧道近距侧穿立交桥桩基设计和施工方案,采用有限差分法对隧道明挖和暗挖两种方案施工对桩基内力影响进行了三维数值分析,计算获得了各隧道施工方案下各立交桥桩基最大轴力、弯矩和最小安全数,同时通过对比分析可知,暗挖施工方案优于明挖施工方案,其中轴力最大增加约24.2%,弯矩最大增加约282.3%,安全系数减小74.5%,推荐使用暗挖施工方案进行施工作业。研究成果为既有立交桥的正常运营以及隧道施工的顺利进行提供了保证,并可为相似工程提供参考。