连续型子空间分解法在桥梁结构中的应用

介绍了基于连续时间模型的随机子空间分解方法，并将该方法用于桥梁模态识别中。通过与传统随机子空间方法的分析结果进行比较，验证了连续型随机子空间分解方法能够在桥梁健康监测中有效的应用，并具有计算效率高，稳定性好以及能够直接识别模态参数等优点。     

直线超声波电动机精密定位系统位置精确控制

针对直线超声波电动机驱动的精密定位平台,建立了一个完整的闭环控制系统,集人机交互、数据采集显示和位置精确控制于一体。在单纯PID连续控制无法达到理想控制目标的情况下,结合超声波电动机的控制特点,借助其在极短脉冲激励下运行高分辨率的优势,融合了微步控制的思想,最终使系统达到了较好的控制品质。实验表明,系统在不同行程下的重复定位精度在0.5μm以内,且运行平稳、快速。     

直线超声电机精密运动平台系统模型辨识

以直线超声电机运动平台为研究对象,采用系统辨识的方法,建立了以电压控制信号为输入、平台位移为输出的系统辨识模型,得到了其传递函数,并对模型参数进行了拟合。模型仿真结果和实际运行结果表明,数学模型能较好地描述实际系统行为。此研究对实现超声电机精密运动的控制提供了理论依据。     

弯振模态板状直线超声电机的研究

通过改进直线超声电机的驱动足、夹持等结构形式,提高了电机的输出特性。设计了一款新型直线电机,电机由对称分布的板状振子和具有柔性的驱动足组成。通过ANSYS软件建立了电机有限元模型并分析电机工作模态,根据模态一致性原则设计电机尺寸;利用板状结构的弯振模态,降低了驱动频率,提高了输出效率;电机驱动足具有一定的柔性,在夹持组件作用下实现预压力的施加。最后对样机开展实验研究,结果表明,电机定子模态测试数据与仿真分析结论吻合,工作频率为27.5kHz,附近无干扰模态,相位差为90°,工作时发热较少;最大输出力为44N;双向驱动速度一致性良好,其中最大输出速度为267mm/s。     

一种新型双驱动足直线超声电机的研究

提出一种新型的双驱动足直线超声电机.该电机定子为圆柱结构,2个正交的4阶同形弯曲模态为工作模态.在相差90°的两相同频率电信号激励下,定子产生回转运动,其上两个作为驱动足的圆盘交替推动直线导轨,实现双向直线运动.原理样机的最大推力为5.5 N,速度为103 mm/s,效率为33%.     

行波超声电机定、转子接触状态试验分析

行波超声电机的接触模型是建立在定、转子是光滑接触表面的假设上,而实际中定、转子的接触面是粗糙的.针对这一问题,通过试验研究行波超声电机定子表面摩擦层在预压力下的变形规律;利用Polytec公司PSV-300F-B型高频扫描激光测振系统测试工作状态下的定子振动的频率、幅值和速度随预压力变化的规律;并利用电接触法测试定、转子的接触状态.试验结果表明,Ф60行波超声电机的预压力在100 N以上,此时摩擦层的变形量同自由定子(未加上转子)的振幅在同一个数量级上;在预压力下定子的振动幅值和速度大幅下降;工作中定、转子不会产生脱离.这说明传统的接触模型不能够正确地反映定、转子的接触状态.     

超声电机定子和转子接触微观表面分析和形貌模拟

研究了行波超声电机定、转子接触表面的摩擦特性,测试了摩擦副表面的粗糙度、功率谱函数和分形维,利用分形几何模拟了摩擦层表面的表面形貌.研究表明,摩擦材料层表面特性对电机的运行特性的影响不能忽视;相对于摩擦材料铜表面是光滑的.研究有助于分析超声电机定、转子接触表面的微观力学特性,建立超声电机的接触模型.     

超声切割刀动力学分析和结构优化设计

为定性地分析一种超声切割刀的结构因素对其纵振模态的影响规律,并优化其结构设计,首先建立了超声切割刀的动力学模型,由其得到结构的一阶纵振模态解析解,据解析解计算的振动频率结果(52.5kHz)与ANSYS计算结果(52.3kHz)以及实验结果(53.5kHz)相吻合;然后建立了该超声切割刀结构优化设计的数学模型;最后根据该模型,设计了一套结构优化程序,并借助MATLAB的GUIDE工具完成了人机交互优化界面的开发。优化后的切割刀节面位置与夹持件中心位置偏差约为1μm,切割刀刀头处的振幅提高约27%。     

超声电机在磁悬浮飞轮锁紧装置中的应用

为了保护卫星发射阶段磁悬浮飞轮系统,设计了一种超声电机驱动的锁紧装置,实现了锁紧和解锁功能,达到保护飞轮的目的.锁紧装置包括机械结构部分和驱动控制部分.机械结构部分使用旋转型行波超声电机做驱动源,传动部分采用蜗轮蜗杆带动执行机构锁紧飞轮转子.驱动控制部分的核心为单片机和超声电机驱动电路,并进行了超声电机驱动的锁紧装置试验.试验表明:锁紧和解锁过程中电机的输入功率分别为7.6W和6.7W,电学输入参数稳定;在许用范围内电机温升4℃;锁紧装置可在沿飞轮径向产生171 N锁紧力.超声电机驱动的锁紧装置具有重量轻、占用空间小、简化了传动部分设计的优点,为磁悬浮飞轮系统的进一步小型化提供了可能.