全系统动态误差建模理论分析与应用

对测量系统进行动态特性和精度理论研究必须建立测量系统的数学模型。针对传统建模方法的缺陷,研究分析了全系统动态误差建模理论与方法,该建模理论与方法充分考虑了系统内部各组成环节的信息,建立的模型能够反映实际测量系统内部各结构单元的传递特性随时间变化对系统测量精度的影响。该建模理论与方法具有普遍的适用意义,不管是动态测量系统还是静态测量系统,用该建模理论与方法都能够建立其全误差模型。最后利用全系统动态误差建模理论与方法建立了测微系统（百分表）的全误差模型,并进行了实验验证。     

全系统动态误差建模理论分析与应用

对测量系统进行动态特性和精度理论研究必须建立测量系统的数学模型。针对传统建模方法的缺陷,研究分析了全系统动态误差建模理论与方法,该建模理论与方法充分考虑了系统内部各组成环节的信息,建立的模型能够反映实际测量系统内部各结构单元的传递特性随时间变化对系统测量精度的影响。该建模理论与方法具有普遍的适用意义,不管是动态测量系统还是静态测量系统,用该建模理论与方法都能够建立其全误差模型。最后利用全系统动态误差建模理论与方法建立了测微系统（百分表）的全误差模型,并进行了实验验证。     

基于扩展卡尔曼滤波的车辆参数辨识

在车辆动力学控制中,动力学参数的准确性会严重影响车辆控制的安全性与稳定性,因此在对车辆进行动力学控制前必须对其动力学模型进行参数辨识。对车辆的纵向和侧向的动力学建模,考虑实际传感器的测量噪声与控制器计算频率,采用扩展卡尔曼滤波算法对纵向动力学参数整车质量和横向动力学参数前后轴等效侧偏刚度进行实时在线辨识。通过MATLAB/Simulink-Car Sim联合仿真分析验证了扩展卡尔曼滤波算法对于参数辨识的有效性,得到了车辆质量、车辆等效前后轴侧偏刚度的在线辨识结果,并基于NI实时平台验证了算法的实时性。     

非对称液压缸伺服泵控系统控制模型及其参数辨识研究

针对非对称液压缸伺服直驱泵控系统控制建模及其参数辨识的问题,分别对伺服电机和泵控非对称液压缸系统进行了理论分析建模,得到了传递函数的模型结构及其阶数。对传统控制理论中的幅频特性测量传递函数方法进行了说明,提出了一种将理论分析建模与系统辨识建模相结合的精确求解系统传递函数的方法,并对伺服电机和泵控非对称液压缸系统分别进行了幅频特性实验,最后采用上述方法得到了非对称液压缸伺服泵控系统控制模型的主要参数和传递函数。研究结果表明:该方法可用于求解系统的传递函数,具有一定的实际应用意义;该方法可为液压机伺服直驱泵控系统的精确控制打下基础。     

磁悬浮轴承系统的模型辨识与控制

对某磁悬浮轴承系统进行了理论建模,并进行了试验。由于建模时忽略了功率放大器和位移传感器的影响,磁悬浮轴承系统理论模型与其实际特性有较大差异,磁悬浮轴承系统是一个三阶模型,而非理论模型的二阶模型,基于理论模型设计的控制器难以获得较好的控制性能,建模时需考虑功率放大器和位移传感器的影响。为优化控制性能,采用频域辨识法对实际系统进行模型辨识,得到系统的频率特性,并对辨识数据进行模型拟合。在辨识得到的三阶模型基础上,采用极点配置法重新设计控制器,对转子进行悬浮控制,转子稳定悬浮时的位移波动量降低了约60%。     

汽车动力学仿真中轮胎模型的建模

针对当前车辆动力学模拟与动态控制研究中所采用的经验轮胎模型需要大量实验数据的情况,探讨了利用理论轮胎模型来进行车辆动力学建模与仿真的实现方法,以改善轮胎经验模型对实验数据过于依赖的不足。通过研究,利用MATLAB／Simulink软件实现了Gim理论轮胎模型的模块化建模和动力学仿真分析。仿真结果和实验数据的对比表明：Gim理论轮胎模型的精度高,能准确预测轮胎的力学特性;所建立的Simulink轮胎子模块通用性强,所需参数少,运算快,为车辆动力学的实时仿真提供了很大方便。     

用广义最小二乘法建立机床动力学模型

本文探讨了用广义最小二乘法直接辨识机床动力学物理参数的建模方法,并在相对激振试验的基础上,辨识了M131W外圆磨床动力学模型的物理参数,进而建立了该机床的动力学模型,并通过模态分析检验了所建立的动力学模型对实际机床的模拟效果。     

谐波驱动柔性臂系统耦合动力学建模及辨识

为研究谐波驱动的柔性臂系统耦合动力学建模问题,分别进行了谐波驱动模型的参数辨识和柔性机械臂振动特性的耦合动力学模型辨识。通过阶跃电流激励和低匀速转动实验辨识出了关节的库伦摩擦力,在伪随机二进制信号的激励下,辨识得到了包含驱动系统转动惯量和黏性摩擦因数的驱动传递函数模型,将其与实际结构系统比较验证了此模型的准确性。理论分析了振动耦合力矩和柔性臂应变输出电压之间的线性关系,辨识得到了从电机转动角位移到柔性臂应变电压输出之间的传递函数,其输出在时域和频域上都与实际系统比较吻合,说明了建立的传递函数模型对于实际系统的适用性。综合两个辨识得到传递函数模型,实现了对谐波驱动的柔性机械臂系统的耦合动力学建模。     

螺旋弹簧悬架车辆振动的波动理论建模及频响分析

针对车辆建模不能完全反映高频振动的情况,应用古典振动理论及冲击波动理论,对螺旋弹簧悬架车辆的振动进行模拟并对响应进行分析。提出用冲击波动力学分析车辆振动的理论依据,推导螺旋弹簧应力波波阻的表达式,由此建立车辆的波阻力及变形力振动模型。通过冲击波影响螺旋弹簧的长度及其对应的质量,建立了螺旋弹簧惯性力及变形力车辆振动模型,综合多种因素,建立螺旋弹簧悬架车辆振动的波动理论模型,探讨了模型的求解方法,并对各种模型从理论和解法两个方面进行对比。仿真验证冲击波动理论模型与古典振动理论模型在低频段的一致性及弥补后者不能表达高频振动的缺陷。提出了在波动理论下螺旋弹簧多参数的应用方法及悬架高频响应的模拟方法。     

球坐标测量系统测量模型

针对球坐标测量系统,提出1种基于机器人运动学的建模方法,建立其包含几何误差的精确测量模型。在分析球坐标测量系统几何误差源的基础上,基于准刚体假设,运用齐次坐标变换矩阵,通过坐标系之间的运动变换,建立了球坐标测量系统精确的测量模型。该模型包含球坐标测量系统20项几何误差,为进一步进行误差辨识和误差补偿奠定了理论基础。