磁流体-泡沫金属阻尼器减振性能的研究

基于磁流体的性质随磁场强度变化及泡沫金属孔隙微小、均匀等特点,将磁流体与泡沫金属两种材料结合,提出了一种新型磁流体阻尼器.建立了新型磁流体阻尼器的阻尼力模型及其减振系统的非线性数学模型.通过实验验证了磁流体阻尼器的减振性能.结果表明,提出的非线性模型能较为准确地反映新型磁流体阻尼器的阻尼力特性和减振特性;在一定参数范围内,该磁流体阻尼器能满足振动系统对不同阻尼的要求.     

磁悬浮平台电磁悬浮系统的模糊滑模控制

为实现开环不稳定且高度非线性的磁悬浮平台悬浮气隙的精确控制,采用模糊滑模控制方案,根据电磁悬浮系统的动态非线性数学模型,设计使系统状态在有限时间内到达稳定点的滑模面,通过等效控制和切换控制律实现对参数摄动和外部扰动的完全鲁棒性.根据滑模切换状态,利用模糊推理方法柔化切换控制.基于模糊滑模控制器的控制系统能够有效地削弱滑模控制抖振,并较好地抑制外部扰动,且对参数变化具有完全鲁棒性,实现磁悬浮平台的高刚度稳定悬浮.结果表明,所设计的控制系统对参数变化及周期性扰动具有很强的鲁棒性.     

Research on nonlinear attitude control algorithm for upper stage during multi-satellite disposing

For the issues of attitude strong coupling and the increments of attitude errors of upper stage during multi-satellite disposing,a three-axis stability nonlinear attitude control algorithm via feedback linearization is presented.By the definitions of coordinates and the attitude angle during multi-satellite disposing,the attitude dynamics and kinematics equations with Euler angles described are built.And the equations are equivalently linearized based on feedback linearization theory.A three-axis nonlinear predictive control algorithm is designed and the system robustness is analyzed.An example of mathematical simulation is completed using the Matlab/Simulink environment.Simulation results showed that the control algorithm has good disturbance rejection,rapidity,stability and robustness.     

BP网络在电涡流传感器非线性修正中的应用

为解决电涡流传感器线性测量范围与传感器尺寸限制之间的矛盾，将BP网络用于扩大其线性测量范围．对于线圈直径为40mm的测量头进行实验，结果表明：在0～20mm范围内，未利用BP网络校正时传感器线性度很低，仅为20．44％，而校正后线性度大大提高，为1．58％，此结果说明了神经网络校正法的有效性．     

进给机构磁悬浮系统的解耦控制分析

进给机构的磁悬浮系统由于结构的特点在进给运动中存在着水平y方向及垂直z方向的磁力和位移耦合现象．为此,分析推导了该磁悬浮系统的动力学方程,建立了相应的磁悬浮控制系统的状态方程．理论分析计算及仿真结果表明：通过采用状态反馈结合输入变换,可以使原来包含着变量间耦合的复杂控制系统实现解耦控制,简化了磁悬浮系统的控制过程,有利于提高进给机构运动的平稳性和定位精度．     

脉冲涡流解析模型研究范

研究任意层平板型导电结构脉冲涡流(PEC)差动探头输出信号的解析模型.建立谐波激励下探头阻抗的解析模型,并将探头阻抗解析模型由二重积分转化为定积分,大大减小了计算量;采用有限项傅里叶谐波近似脉冲信号,建立差动探头等效电路,从而应用叠加原理以仿真电压脉冲激励下探头的输出信号.为了验证模型的有效性,针对导电结构厚度检测问题进行仿真与实验测量.计算结果与实验结果吻合良好,表明研究结果是正确的.研究的脉冲涡流探头输出解析模型可用于理解脉冲涡流检测机理、构建探头响应仿真器和改进反演算法．     

H infinity Control for Sandwiched Maglev Stage with Dynamic Damping

An H infinity (H∞) controller for a sandwiched maglev positioning stage is proposed. The maglev positioning stage has a special structure:a sandwiched maglev stage, consisting of repulsive linear motors and attractive linear motors, which have better levitation performance. Forces on the sandwiched maglev stage are analyzed and modeled. The positioning controller is designed based on the feedback linearized model with a dynamic damping system. The design of the H infinity controller for stage positioning is derived as a series of linear matrix inequalities (LMIs) which are efficiently solved in Matlab. The proposed controller and its effectiveness is demonstrated compared to PID method.     

磁悬浮微进给机构的PID控制

利用磁悬浮技术实现了微进给机构的运动部件与运行导轨之间的无接触支撑,消除了摩擦与磨损,克服了摩擦产生的金属粉尘污染问题,采用主动可控电磁阻尼系统,控制线圈的电流即可控制系统的阻尼,可根据实际应用场合,确定采用恒定阻尼还是时变阻尼．对磁悬浮微进给机构实施PID控制,并进行了仿真试验．结果表明：当阻尼恒定不变时,应使C2=0．5～1．0,机构的位移控制超调量≤0．933％,绝对稳态误差值≤1．77～2．30μm;当采用时变阻尼系统时,位移控制超调量≤3．617％,绝对稳态误差值≤O．033μm,运动控制达到纳米级准确度。     

磁悬浮系统的反推滑模控制

针对磁悬浮系统的非线性、开环不稳定性,将其模型在平衡点附近线性化,并根据得到的状态方程设计了对系统不确定性具有较强鲁棒性的反推滑模控制器,实现了对磁悬浮系统的闭环稳定控制。在Matlab Simulink仿真环境下建立系统的实时控制框图并通过RTW工具箱生成可执行代码,实现了钢球的悬浮与控制。实验结果表明,所设计的反推滑模控制器能实现钢球的稳定悬浮并具有良好的动态跟踪性能。     

Characterization of early fatigue microstructure in AISI 321 steel using eddy current non-destructive methodology

Accumulative damage during early stage of fatigue in AISI 321 steel was investigated by eddy current test, atomic force microscopy, X-ray diffraction and transmission electron microscopy. Surface slip, dislocation, and strain-induced martensite were determined as the main damage types. Moreover, damage during the fatigue was found to be increased with the increasing fatigue cycles and load amplitude. The contribution of strain-induced martensite to the total eddy current amplitude （V） was enhanced with the increase in its volume fraction. Finally, a linear relationship between V I~, and the height of surface slip was established.     

永磁同步电机转子永磁体内涡流损耗密度的计算

针对钕铁硼永磁材料提出了一个计算永磁同步电机转子永磁体内涡流损耗密度的公式.通过三维电磁场有限元方法，求解了电机内的磁场并计算出了永磁体内的涡流损耗，验证了公式的正确性.在分析计算中考虑了电机复杂三维结构的特点，同时根据对称性，取电机的一个极范围作为分析的简化模型.为了能很好地分析和画出精确的涡流波形，对每一个周期取100个时间子步作瞬态分析，并且在划分有限元单元时考虑了磁场的透入深度.最后根据计算结果的比较得出影响永磁体内涡流损耗的因素.     

基于场路耦合的磁悬浮永磁直线电动机控制系统

为了解决数控机床进给系统的摩擦问题,采用一种磁悬浮永磁直线电动机来实现无摩擦进给.建立磁悬浮永磁直线电动机的电压、磁链、推力和运动的数学模型及控制系统的场路耦合仿真模型,运用Ansoft软件中的Maxwell和Simplorer对磁悬浮永磁直线电动机控制系统进行场路耦合的联合仿真,并研究磁悬浮永磁直线电动机加速、刹车与反向运行过程.仿真结果表明,该磁悬浮永磁直线电动机控制系统具有良好的跟踪和抗扰性能,为深入研究整个系统的相互耦合以及搭建实验平台提供了依据.     

非叠片转子—电磁轴承系统磁场计算

分析了非叠片转子－电磁轴承系统的磁场力,给出了磁场分布模型及磁浮力和切向力的计算公式,并以实际电磁轴承为例,进行了相应计算,结果表明,实例计算结果与理论分析一致。     

管道在使用放置式探头检测时的真实涡流特性参数分析

从电磁渗透方程入手,采用平板模型对管道中涡流的涡流密度、电阻、电抗等各种参数进行了求解.     

边光滑有限元-边界元耦合法计算二维瞬态涡流场

为了提高二维瞬态涡流场的计算精度与速度,结合边光滑有限元法计算精度高和边界元法占用计算机内存少的优点,提出一种基于边光滑有限元法——边界元法相结合的混合算法(ES-FEM-BEM)来计算二维瞬态涡流场.在相同网格划分密度下,相较于传统的有限元-边界元耦合算法(FEM-BEM)而言,该混合算法具有明显提高计算精度的优点.同时建立了二维脉冲线圈-铝板模型,并对铝板表面的磁场强度进行计算.结果表明:在网格划分密度相同的情况,ES-FEM-BEM的计算结果与测量结果的最大相对误差只有3.4%,而FEM-BEM的计算结果与测量结果的最大相对误差达到31.8%.基于边光滑有限元法和边界元法耦合的混合算法,可为瞬态开域涡流场分析提供重要的参考依据.     

基于滑模状态观测器的两自由度磁悬浮球控制

首先分析了磁悬浮球绕组磁力线扭曲特性,构建了含轴向和水平两自由度的磁悬浮球运动模型,采用模型转换,将系统中的匹配性和非匹配性干扰统一重构为匹配性干扰,建立新的系统状态空间方程;其次,针对悬浮气隙中气隙速度与加速度难以获取、干扰实时性观测困难的问题,提出了含干扰重构的气隙速度、加速度滑模观测器,并基于此观测器设计了滑模跟...     

Design of a control system for a macro-micro dual-drive high acceleration high precision positioning stage for IC packaging

A macro-micro dual-drive positioning system showing good potential for high acceleration and high precision positioning required in IC packaging applications is devised in this paper. The dual-drive positioning stage uses a VCM (voice coil motor) driven macro positioning stage and a PZT piezo-electric driven micro positioning stage. The coupling characteristics of the system are analyzed to produce a control structure with a micro positioning stage that can dynamically compensate for the positioning error produced by the macro positioning stage. Models of the two positioning stages are described. The models cover both the mechanism and the actuator. For the macro positioning stage, friction characteristics are taken into account, and a controller with an LQG (linear-quadratic-Gaussian) control algorithm combining a feed-forward compensation algorithm is derived. A PID controller is used to control the micro positioning stage. Detailed designs are derived for the proposed approach, and the performance is validated by simulation. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50705027), the National High Technology Research and Development Program of China (“863” Program) (Grant No. 2007AA04Z315) and Self-Planned Task of State Key Laboratory of Robotics and System (HIT) (Grant No. SKLRS200804B)     

反馈线性化与连续滑模控制方法在直升机控制中的应用

首先提出了ＭＩＭＯ非线性系统反馈线性化与连续滑模控制方法,它通过动态增广将系统不连续的滑模控制谈连续控制,可减小颤动控制对系统造成的不利影响。然后用其为某些直升机的垂直飞行模态设计了鲁棒控制律,并进行了仿真研究。结果表明,所设计的控制律能保证直升机稳定跟踪给定输入,且具有较强的鲁棒性。     

基于逆控制的直线电机驱动磁悬浮平台推力系统

介绍一种新型的磁悬浮平台，由于该直线电机驱动的磁悬浮平台的推力系统是一个多变量、非线性、强耦合的对象.为了达到较好的控制效果，应用逆控制算法，对它进行解耦控制，使其成为无耦合的三个子系统.然后根据线性系统理论进行主通道控制器的设计.同时配以速度前馈控制器来改善动态性能.仿真实验结果表明，这种控制方案达到解耦的效果，有良好的动态、静态特性，满足半导体微细加工、电路板制造、微组装系统、高速贴片等高精度定位的场合.     

感应法测交变磁场实验组合仪的研制

介绍了一种能实现探测头可三维连续移动，激励信号频率和输出功率连续可调，频率，电流、电压数字式显示的测定交变磁场的新型实验装置的研制，该仪器具有一机多能的特点，该装置能克服现有实验装置所存在的：（1）探测头无法连续移动和转动角度不能指示引起的测量误差大，以及易损坏；（2）需要利用多台仪器进行实验，导致装置复杂，实验耗时长和占用实验室空间大等缺点。