高精度紧缩场扫描架的研制

高精度紧缩场扫描架是高频率微波紧缩场验收和定期标定的关键设备之一，其微波接收头运动扫描平面要求具有高的平面度。本扫描架采用横、纵直线导轨的直角坐标运动结构，并特别在装载微波接收头的小车上设计了能够沿微波运动方向进行微量补偿调节的微调机构，实时根据接收头原始位置误差值进行反向补偿修正。测试结果表明此扫描架达到的扫描平面度小于0．04mm，能够适应于高于100GHz高频率紧缩场的检测工作。     

步进扫描光刻机扫描运动轨迹规划及误差控制

研究一种步进扫描投影光刻机工作台扫描运动超精密轨迹规划算法及误差控制策略。在分析三阶扫描运动与步进运动轨迹规划异同点的基础上,提出三阶扫描运动轨迹规划算法。针对扫描运动精确性与严格同步性要求,分析扫描运动轨迹规划误差补偿的几个关键问题。根据扫描运动轨迹算法离散实现存在的误差,结合内部整数积分策略,提出扫描运动轨迹规划加减速段与扫描速度稳定段运动距离的离散积分策略误差控制方法。此外,为克服切换时间圆整引起的扫描曝光匀速段位置误差,提出一种基于常速扫描运动段位置修正因子的误差补偿方法。以上方法共同实现光刻机工作台扫描运动轨迹规划精度控制。实例证明提出算法是有效和精确的。该算法成功应用于100nm步进扫描投影光刻机工作台的超精密运动控制系统中。     

2TPR&2TPS 并联机构的位姿误差建模与补偿研究

位姿精度是评价机器人性能好坏的一个重要指标,建立有效的补偿算法是提高机器人位姿精度的重要保证。 本文以 一种 2TPR&2TPS 并联机器人为研究对象,建立了基于正解的误差模型,根据该误差模型得出了动、静平台位置参数误差及 驱动杆零点长度误差与机器人末端位姿误差的关系,同时建立了基于逆解的补偿算法。 通过粒子群算法对误差函数的最小 值寻优,得到了机器人驱动杆补偿量和位姿补偿量,仿真得出该机器人的平均位置精度提升了 98. 148% ;将驱动杆补偿量与 理想位姿对应的驱动杆长叠加作为机器人的驱动杆输入量进行实验验证,实验得出机器人的平均位置精度提升了 87. 457% ,补偿效果显著。     

智能化雷达结构研究

多功能、高精度、高可靠性等是现代靶场测量雷达的发展方向,因此,具有自检测、自补偿、自诊断、自修复、自适应功能的智能化雷达结构技术变得愈发重要。雷达结构智能化可以极大地弥补传统结构设计和机械加工手段的不足,显著提高雷达的精度和效能。目前,智能化已成为雷达结构技术发展的重要趋势。文中介绍了雷达结构的智能化要点、需求、技术难点及其发展状况,阐述了雷达的典型结构健康监测方法及其技术特征,讨论了雷达精度补偿的实现方法。     

基于非参数误差模型的镜像铣同步精度补偿

针对薄壁件镜像铣加工过程中,铣削侧和支撑侧的相对位置和方向误差严重影响工件加工精度的问题,提出一种由误差预测模型和误差补偿策略组成的同步运动精度补偿算法。误差预测过程应用了一种基于形函数的插值算法,能够预测镜像铣工作空间中任意期望位置的相对位置和方向误差。误差补偿过程将铣削侧的刀位作为参考,对支撑侧的刀位进行补偿,然后分别生成数控(NC)代码。经过加工测量实验,补偿后的相对位置和方向精度分别提高了73%和60%,验证了所提算法的有效性。     

卡尔曼滤波在电动滑台位置实时补偿中的应用

由于控制系统的轨迹跟踪误差以及测量装置存在的高斯噪声,使得电动滑台位置控制误差累积。针对这一问题,设计了基于卡尔曼滤波的位置实时补偿控制系统。通过改进梯形速度算法设计电动滑台的运动控制律,从而得到滑台的期望轨迹序列。结合测量装置测得的编码器值以及系统状态方程的预测值,采用卡尔曼滤波算法得到当前时刻滑台位置的最优估计值。并以此为基准得到到达下一时刻期望位置所需的位移增量,从而实现对当前时刻位置误差的补偿。实验结果表明,该系统可以抑制噪声,得到稳定可靠的系统状态值,同时提高了控制系统的轨迹跟踪精度。     

基于陀螺稳定平台的动态位置环设计

介绍了陀螺稳定平台常用的速度补偿控制算法原理,指出了速度补偿控制算法存在的动态误差缺陷,并针对该缺陷提出了基于陀螺和编码器的动态位置环的控制方法。文中结合两轴陀螺稳定平台系统结构对算法进行了详细介绍,并对比测试了速度补偿控制算法和动态位置环控制算法在样机上的稳定精度,数据表明动态位置环控制算法能有效提高陀螺稳定平台的稳定精度。该算法已成功应用于动中通和光电吊舱项目中,设备运行稳定可靠。     

雷达结构精度影响因素与测量的分析研究

随着高集成、大功率和大口径雷达的发展,雷达结构精度对雷达低副瓣电平、测角精度等影响日趋明显。为提高结构精度指标分配的科学合理性,需梳理结构精度指标与电讯指标的对应关系,并详细分析各结构精度对应的影响因素,使雷达结构精度既能满足使用要求,又能降低实现成本。文中结合雷达结构中与电讯高度关联的阵面表面精度、天线座轴系精度、阵面位置精度和标校精度,逐个分析了各误差影响因素对结构精度的影响,并结合典型雷达给出具体分配方案,形成天线系统结构影响测角精度的定量计算方法。根据分析结果给出了结构精度测量与标定的技术实例,为类似雷达结构精度设计与测量提供借鉴。     

雷达伺服系统的自适应摩擦力矩补偿控制策略

外部扰动因素影响下,时变的摩擦扰动使得雷达伺服系统在低速跟踪扫描或成像定位跟踪时出现爬坡或停止运动等现象,严重影响了雷达系统位置跟踪精度。在雷达伺服系统的数学模型的基础上,通过试验数据分析摩擦力对伺服跟踪精度的影响。根据机载雷达伺服系统环境多变的特点,引入温度和扰动影响因子,改进LuGre动态摩擦模型,设计出自适应摩擦力矩补偿控制策略,辨识了摩擦模型的参数,并结合李雅普诺夫(Lyapunov)稳定理论进行稳定性分析,得出系统稳定的控制参数。通过对所提出的控制器进行仿真分析和试验验证,结果表明新控制器对时变的摩擦力矩具有明显的补偿作用,可以减少系统低速的爬行现象。在满足雷达系统跟踪精度要求的同时,可以有效减轻摩擦力矩对雷达伺服系统低速跟踪性能的影响。     

圆光栅闭环反馈回转关节高精度补偿方法研究

从提高位置精度出发,采用了基于圆光栅全闭环反馈的回转关节控制方案。在分析传统运动精度补偿方法的基础上,结合激光干涉仪回转轴校准系统对位置精度的检测结果,建立了一种综合考虑大周期误差及小周期误差的三次封闭样条与三角函数相叠加的回转运动误差补偿模型,从而使定点误差测量结果能够应用到整个行程区间的准确补偿。在兼顾精度和效率的基础上提出了相应的无累积误差的补偿算法以提高误差补偿精度并进行了实验,使补偿后的残留误差标准差减小了47．4％,表明该方法可有效提高回转关节位置精度。     

航空相机像旋补偿双向控制中的内环补偿器设计

为解决航空相机摆扫成像过程中存在的像旋问题,采用四通道双向控制系统对像旋进行补偿。在系统中,基于鲁棒内环补偿器结构进行了内环补偿器设计。首先利用H∞混合灵敏度优化方法求解鲁棒内环补偿器中的鲁棒控制器,再结合参考模型确定系统的滤波器,进而得到系统化设计的内环补偿器。保证系统鲁棒稳定性的同时尽可能提高干扰抑制性能,进而在两者间折衷提高双向控制像旋补偿精度。实验结果显示,本方法能够有效抑制等效干扰的影响,提高消旋补偿的精度。动态扫描下位置补偿误差的最大值和均方根分别为(1.81×10~(-3))°、(5.224 74×10~(-4))°,与传统设计相比,补偿误差分别减小了41.99%、41.73%,提高了四通道双向控制系统的像旋补偿精度。     

圆光栅闭环反馈回转关节高精度补偿方法研究

从提高位置精度出发,采用了基于圆光栅全闭环反馈的回转关节控制方案。在分析传统运动精度补偿方法的基础上,结合激光干涉仪回转轴校准系统对位置精度的检测结果,建立了一种综合考虑大周期误差及小周期误差的三次封闭样条与三角函数相叠加的回转运动误差补偿模型,从而使定点误差测量结果能够应用到整个行程区间的准确补偿。在兼顾精度和效率的基础上提出了相应的无累积误差的补偿算法以提高误差补偿精度并进行了实验,使补偿后的残留误差标准差减小了47.4%,表明该方法可有效提高回转关节位置精度。     

大型雷达天线的精度补偿研究

阐述了某大型雷达天线的结构特点,分析了轴系误差测量和精度补偿的原理。介绍了PCC(programmable computer controller)控制系统的特点,设计使用PCC控制系统实现某大型雷达天线的俯仰运动,详细描述了控制系统软件程序的设计。最后,通过实验测量获得雷达天线的误差补偿模型,实现了该雷达天线的高精度运动控制。     

FANUC 0iD系统数控机床螺距误差补偿方法研究

研究了FANUC 0iD数控系统螺距误差补偿原理与方法,通过机床工作台运动的实际测量,得到了一组位置误差数据并绘制出了误差曲线图。对位置误差数据进行处理后得到了误差补偿值,进行系统补偿后再次测量位置误差,测量结果表明机床精度得到了有效提高。     

数控机床进给轴位置精度的测量与优化

数控机床进给轴位置精度对加工精度具有重要影响。通过使用雷尼绍XL-80型激光干涉仪测量某型数控车床X、Z轴的定位误差数据,利用软件分析得到反向间隙补偿值和螺距误差补偿值,并在西门子840D sl数控系统中进行反向间隙补偿和螺距误差补偿;两进给轴误差补偿前后位置精度的实际测量结果表明,其定位精度和重复定位精度得到了显著的提高。     

机动式空馈相控阵测量雷达结构误差的分析

空馈相控阵雷达的馈源与天线相互分离,二者之间存在很高的相对位置精度要求.而这种相对位置关系容易受到各种因素的影响,从而降低雷达测量精度,对于机动式精密测量雷达这种影响尤为显著,因此必须对这些误差因素进行分析并尽可能减小其影响.文中以某大型机动式空馈相控阵测量雷达为例分析了影响该类雷达测量精度的各种结构误差,并提出了相应的解决措施.     

2 m级望远镜跟踪架控制系统动态性能分析

为了增强望远镜的抗风载扰动能力,提高望远镜跟踪架的跟踪精度,本文对2m望远镜跟踪架伺服控制系统的动态性能进行了测试和分析。首先,采用正弦扫描信号对望远镜跟踪架的结构和伺服系统进行了频率特性测试;其次,采用基于观测器/卡尔曼滤波器的辨识算法,对跟踪架控制系统的频率特性进行了模型辨识;最后,依据辨识获得的控制模型设计了位置和速度控制器,然后对2m望远镜跟踪架伺服控制系统进行了目标观测实验,实验结果表明:当跟踪最大速度为3.5(°)/s,最大加速度为1(°)/s~2的目标时,方位轴和俯仰轴的最大跟踪误差均小于4.5",跟踪误差的RMS值分别为0.378 6"和0.151 6",实验验证了跟踪架控制系统的良好性能。     

一种基于白光扫描干涉法表面形貌测量仪的研究

本文介绍了一种利用白光扫描干涉法测量表面三维形貌的仪器原理及其整体结构,分析了影响测量精度的主要因素,给出了最佳干涉位置的识别算法,并用实际测量结果加以论证。     

提高大型反射面天线结构精度的最优热补偿技术

本文提出了一种提高大型反射面天线结构精度的最优热补偿技术。通过在天线背架结构上布置若干热源,寻求补偿温度的最优分布,并加以适当的控制,使天线结构达到高精度状态,本文通过对一个7.5米通讯站天线结构采用最优热补偿技术,进行了原理性试验,数值结果表明该技术对提高天线结构精度是行之有效的。采用最优热补偿技术能在一般的工程设计规范下设计出大型或超大型精密天线;也可用于改造旧天线,使低精度天线变成高精度天线。     

基于模糊死区补偿的曲面加工机器人PD控制研究

针对曲面加工机器人中的死区,提出了一种基于模糊补偿的PD控制算法,该算法用模糊死区补偿器实现机器人中的死区补偿,PD控制算法用于机器人关节的轨迹控制,从而消除死区对机器人轨迹控制的影响;为了验证该算法的有效性,在MATLAB仿真平台进行了数字化仿真,仿真结果表明:与传统的PD控制算法相比,本文所提出的基于模糊死区补偿的PD控制算法能够有效的对机器人中的死区进行补偿,提高了曲面加工机器人的位置精度,减少了位置误差,从而提高了加工精度。