行波管螺旋线缠绕机张力控制系统的设计

介绍了张力控制系统的硬件设计和控制算法的研究.首先进行了张力执行元件的选择,设计了张力检测装置,然后确立数学模型,采用增量式数字PID控制器,设计了张力控制器.通过仿真证明能较好地满足预期的控制要求.     

行波管螺旋线缠绕机张力控制系统的设计

介绍了张力控制系统的硬件设计和控制算法的研究。首先进行了张力执行元件的选择,设计了张力检测装置,然后确立数学模型,采用增量式数字PID控制器,设计了张力控制器。通过仿真证明能较好地满足预期的控制要求。     

高精度光纤张力控制系统的设计与改进

针对现有一套光纤张力控制系统进行改进设计,使其张力控制误差从±0.0147 N左右减少到±0.0049 N之内,以满足高品质光纤环生产工艺要求。首先分析原系统存在的缺陷(即张力测量不准、系统抗干扰性差、控制策略不完善),然后改进张力测量机构,从而提高张力测量准确度,再通过大减速比的减速器提高系统的抗干扰能力,使控制系统具有良好的鲁棒性,最后重新设计电控系统,以基于ARM的STM32单片机为系统处理器,采用数字PID控制算法,同时设计单路板,以完善控制策略。     

数控布带缠绕机张力精密控制系统

首先论述了数控布带缠绕机张力控制系统的组成,分析了设计过程中要考虑的几个问题,并改造了张力控制系统。其次,用M atlab 6.5对张力系统控制对象进行辨识和仿真,验证改造后的效果。然后,针对执行元件的滞后特性采用Sm ith预估控制器实现张力高精度控制。     

索段精密测控与自动连接技术研究

因索网结构中各索段的连接是采用人工连接的方法,不仅工作量巨大、效率低下,而且绳索的力学性能复杂,无法满足网面的高精度要求.研制了一套索段精密测控与自动连接设备,对节点零件安装精度、结构件变形、设备测量精度等因素进行分析和控制,并通过高精度张力电机进行张力加载,实现了索网中各索段长度与张力的高精度控制.实测结果:索段长度最大偏差为0.06 mm,索段张力最大偏差为0.18 N.     

索段精密测控与自动连接技术研究

因索网结构中各索段的连接是采用人工连接的方法,不仅工作量巨大、效率低下,而且绳索的力学性能复杂,无法满足网面的高精度要求.研制了一套索段精密测控与自动连接设备,对节点零件安装精度、结构件变形、设备测量精度等因素进行分析和控制,并通过高精度张力电机进行张力加载,实现了索网中各索段长度与张力的高精度控制.实测结果:索段长度最大偏差为0.06 mm,索段张力最大偏差为0.18 N.     

索段精密测控与自动连接技术研究

因索网结构中各索段的连接是采用人工连接的方法,不仅工作量巨大、效率低下,而且绳索的力学性能复杂,无法满足网面的高精度要求.研制了一套索段精密测控与自动连接设备,对节点零件安装精度、结构件变形、设备测量精度等因素进行分析和控制,并通过高精度张力电机进行张力加载,实现了索网中各索段长度与张力的高精度控制.实测结果:索段长度最大偏差为0.06 mm,索段张力最大偏差为0.18 N.     

多丝切割机走丝系统的张力控制

多丝切割是一种新兴的硅片切片加工方法,在硅片的多丝切割加工中,金属丝的张力控制是影响加工的重要因素,本文分析了多丝切割机走丝系统的特点,采用张力控制电机实现走丝系统的速度差张力控制。仿真结果表明该方法可以满足走丝系统张力控制的高精度、高响应速度、波动小的控制要求。     

空间机器人悬挂系统重力补偿研究

在地球表面模拟月球的低重力环境,需要对模拟器进行重力补偿。采用宏微机构,能满足大行程和高精度的要求。采用质心恒张力吊挂原理,设计了一种恒张力控制重力补偿机构,为移动性能综合实验提供多吊点的月面低重力环境模拟。对张力控制吊挂装置进行了力学分析和振动分析,对控制系统的设计要点进行了说明。大量的现场试验和不同的工况试验表明:能够满足模拟器大行程和高精度运动的重力补偿,补偿精度达到98%,能够满足试验要求。该系统已用于某研究所定型产品试验。     

基于自调整模糊PID的光纤张力控制器设计

光纤管线环绕张力是影响光纤环品质的重要因素.受光纤材料本身光滑、易折以及光纤张力过大会引起传输损耗等因素影响,在光纤环绕过程中光纤张力需要精确稳定在一个极小的张力值上.针对光纤环绕过程的特点,设计出了以C8051 F340单片机为核心处理器基于自调整模糊PID算法的张力控制器,以满足该过程对光纤张力的精确控制要求.实际...     

自感式拉力传感器理论模型与实验研究

基于逆磁致伸缩效应,在杆件结构弹性范围内改善了传统磁通量传感器的拉力测量方法,设计一种基于自感式原理的新型拉力传感器,建立传感器的理论模型,深入讨论拉力与自感电压之间的关系。为了准确获取自感电压和拉力的关系表达式,提出能够测量包含拉力信息的自感电压测试方法,合理地搭建实验测量平台。实验结果表明,在交流磁场的激励下,传感器的自感电压和拉力之间存在线性关系,针对所设计的便于安装的套筒自感式拉力传感器,在杆件结构弹性范围内进行6次重复性实验以减少误差,结果显示传感器的最大重复性误差为0.81%,传感器的灵敏度为14.6 mV/kN,自感电压和拉力的相关系数达到0.999,理论和实验相符合,进一步验证了理论模型的合理性。     

一种对称式光纤束差压传感器结构及性能

对一种对称式光纤束差压传感器的结构及性能进行了研究。提出了一种两相同结构检测探头与桥式光路组成的对称式光纤束差压传感器,传感器探头采用机械式封装;对传感器进行理论研究,建立了强度调制数学模型,并对其进行仿真计算与分析;最后试制出实验样机,进行实验研究,实验结果表明：探头与膜片在不同设计尺寸下,传感器具有不同的量程、输出灵敏度、检测分辨率、线性度与重复性精度。研究结果表明,光纤束差压传感器具有较好的检测性能,能满足不同检测场合的需要。     

超长斜拉索张力振动测量的传递矩阵法

振动法测量拉索张力需要准确描述索力与自振频率的关系,为反映超长斜拉索的真实构形及垂度效应,满足超大跨斜拉桥对测试精度的要求,考虑超长斜拉索垂度、倾角、自重及切向张力沿拉索变化的影响,在静力分析推导出斜拉索静态构形的悬链线方程基础上建立超长斜拉索振动的离散模型,应用多体系统传递矩阵法计算拉索固有频率,通过求解特征方程建立索力与振动频率的关系,提高了超长斜拉索张力的振动测量精度,完善了索力振动测量方法。通过对实际工程的测试结果分析表明,该方法具有准确、实用和易编程的特点,完全能满足工程应用要求。     

膜片式微型F-P腔光纤压力传感器

为满足工业和生物医学领域对微型化传感器的需求,实验研究了基于Fabry-Perot(F-P)干涉仪原理的膜片式微型光纤压力传感器的制作工艺.在单模光纤端面上直接熔接外径约175 μm的毛细石英管,在石英管的另一端制作敏感膜片,从而使光纤端面与膜片内表面之间形成F-P干涉腔.采用电弧熔接、切割、腐蚀膜片等方法制作了石英膜片式压力传感器,该传感器在0～3.1 MPa内F-P腔的腔长变化灵敏度为41.09 nm/MPa,压强测量分辨率为681 Pa,并具有很小的温度敏感系数.在30～140 ℃,温度交差敏感＜1.07 kPa/℃.为了克服石英膜片减薄困难的缺点,选用聚合物材料(PSQ)作为压力敏感膜片制作了F-P传感器.室温下在0.1～2.1 MPa,PSQ膜片的F-P腔长变化灵敏度达到1 886.85 nm/MPa,压强测量分辨率达到53 Pa,十分接近人类或其他动物的体内压强测量水平.     

新型在线索力传感器研制

针对大型铜缆索索力在线监测的实际情况和现有索力传感器的不足，提出基于磁弹效应的新型在线索力传感器，并阐述它的原理，详细分析它的影响因素及其处理办法，搭建相应的实验系统，进行了拉力模拟实验。实验表明，该传感器动态响应好，测量重复性好（重复性精度优于0．2％），满足索力的在线测量要求。     

传感器内部磁场分布对磁弹索力传感器性能的影响

为了掌握磁弹索力传感器中磁场分布特点及其对传感器性能的影响,为磁弹索力传感器的设计提供参考,在讨论磁弹索力传感原理基础上,结合磁弹索力传感器结构原理分析磁弹索力传感器内部激励磁场及退磁场分布特点;在同样激励线圈的磁场条件下,通过改变感应线圈长度模拟内部磁场分布的均匀性变化情况,从而对传感器输出与应力关系进行对比性的仿真计算;并按照理论仿真思路,进行实验验证;实验结果表明:磁场均匀性从75％降低到25％时,传感器灵敏度从0.026 9 mV/MPa降低到0.021 9 mV/MPa,重复性误差从0.228％增加到0.734％,与理论仿真定性相符合.     

光栅式宏/微应变传感器的设计

为满足桥梁及深海设备对毫米级测量范围和纳米级测量分辨力的应变测量要求,设计了一种基于光栅莫尔条纹测量原理的宏/微应变传感器。该传感器由上下两个滑块构成,滑块之间不设置导向机构,而是由弹簧片连接,以避免被测件的横向形变对传感器上下滑块导向机构的影响并由此影响到传感器的安装条件。考虑到弹簧片能够对传感器支撑结构产生附加形变,对支撑结构的形变进行了理论计算和有限元仿真。理论分析和实验结果表明,在-2~2mm形变测量范围内,传感器的测量分辨力小于5nm,而由支撑结构产生的最大附加形变小于20nm。     

油液监测黏度传感器标定方法优化研究

针对黏度传感器存在的测试准确性不足的问题,基于黏度测量原理提出数据处理算法模型对黏度传感器进行标定,设计并搭建实验测试平台,在较大温度范围内进行流体的黏度测量,并对提出的标定算法进行了验证。结果表明：采用改进的标定算法模型对黏度传感器进行标定,提升了传感器的测量精度和稳定性,能够将黏度测量平均绝对误差控制在5%以内。设计的黏度传感器对油液黏度变化具有较好的响应和较高的灵敏度,较好地满足了流体黏度的工程在线实时测量需求。     

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。