静电悬浮加速度计关键技术剖析

对静电悬浮加速度计的关键技术进行了分析,给出了结构参数、电容检测器的输出电压与位移的关系,分析了PID控制器的作用和残余气体的阻尼作用,导出了线加速度和角加速度的检测公式,指出了辐射计效应对加速度噪声有重要影响。     

压阻式复合加速度传感器的研究

对压阻式复合惯性加速度传感器的惯性变换系统的结构、特性、工作原理进行了分析讨论,建立了数学模型,所设计的惯性式弹性敏感元件,能分别将线加速度产生的惯性力及角加速度产生的惯性力矩转换成弹性梁的变形,通过应变计及电路将此变形转换成为可测的电学量。并能通过合理组合的测量电桥,消除线加速度及角加速度之间交叉耦合影响。试验证明:该惯性系统设计合理,它可以作为线加速度及角加速度复合测量用。     

并联式六维加速度传感器灵敏度特性

基于一种新提出的并联式六维加速度传感器结构,从系统的正向动力学方程出发,构建了其灵敏度的数学模型,推导出灵敏度与结构参数间的映射关系.基于ADAMS软件对传感器进行参数化建模,并以灵敏度为优化目标,将仿真数值与理论计算的结果进行对比,验证了数学模型的正确性.结果表明:线加速度灵敏度主要受质量块的质量影响,角加速度灵敏度同时受质量块质量和边长影响,而外壳尺寸与灵敏度无关,且在空间三个正交方向的线加速度灵敏度和角加速度灵敏度均满足各向同性.     

基于光电编码器的角加速度观测器设计

现代伺服控制系统中经常需要加速度信息来实现加速度反馈控制,在旋转运动形式的伺服系统中,通过基于电机模型的观测器算法估计出角速度或角加速度,其性能远远不及采用角加速度传感器直接测量的方法,而角加速度传感器又存在价格昂贵和技术指标适用范围窄的问题。论文提出了一种角加速度观测方案,利用光电编码器输出的角位移信号及观测对象的模型信息,估计出伺服系统角加速度,并通过RT LAB实验平台进行硬件在回路仿真实验,能够实现对角位移、角速度和剧烈变化的角加速度的观测,效果良好,验证了算法的鲁棒性和精确性。论文提出的角加速度观测方案还可以应用于非电机驱动的伺服系统中,其适用范围更广,成本低,更适合工程应用。     

电动机驱动电流依赖于可观测量的数学模型

用差分方程建立数学模型(引用参考文献[2]),得到了主轴的角加速度,再根据现有的物理模型,求出补偿需要的输出的转矩,得到电动机转矩与电流的线性关系,已知试验台工作时主轴的瞬时转速与瞬时扭矩是可观测的离散量,建立电动机驱动电流依赖于可观测量的数学模型。把等效转动惯量与机械转动惯量当作可观测值。因为驱动电流是电动机扭矩的1.5倍,求出扭矩即可得出求出驱动电流。扭矩问题可转化为转动惯量与角加速度的问题,故最终建立的驱动电流的模型,只需找到角加速度的表达式,利用差分模型可以表达求解。在制动加速度是常量的基础上,我们可以计算出减速过程中的加速度。由上述所得的加速度我们可以推导出加速度与角加速度之间的关系,进而求出角加速度的值,最后代入求出电动机的扭矩。     

新型变滑面导弹控制系统设计

在证明了过载的导数与角加速度存在近似比例关系的基础上,利用可以测量的线加速度和角加速度信号对过载系统进行了控制器的设计。为了提高控制器的性能,提出了一种变滑模面的滑模控制方法,并且用李雅普诺夫稳定性理论证明了系统的稳定性。仿真结果证明,采用变滑模面能保证跟踪误差较快收敛到零,并且系统输出的振颤大大减弱,同时该控制系统对参数摄动具有很强的鲁棒性。     

新型变滑面导弹控制系统设计

在证明了过载的导数与角加速度存在近似比例关系的基础上,利用可以测量的线加速度和角加速度信号对过载系统进行了控制器的设计.为了提高控制器的性能,提出了一种变滑模面的滑模控制方法,并且用李雅普诺夫稳定性理论证明了系统的稳定性.仿真结果证明,采用变滑模面能保证跟踪误差较快收敛到零,并且系统输出的振颤大大减弱,同时该控制系统对参数摄动具有很强的鲁棒性.     

一种新型六维加速度传感器原理研究

为克服现有六维加速度传感器的不足,提出并研究了一种单惯性质量块的压电式六维加速度传感器。介绍了传感器的结构和工作原理,推导了其数学模型,运用ANSYS有限元软件对传感器的灵敏度、维间耦合度、固有频率等特性进行了仿真研究。研究结果表明：该六维加速度传感器能够实现6维加速度的传感;各维间的耦合属于线性耦合,可通过简单的矩阵运算予以完全解耦;固有频率有望比现有3维线加速传感器或3维角加速度传感器提高3倍以上。     

空间双回路RSSR-SC机构的速度、加速度性能指标分析

对于空间双回路RSSR－SC机构，本文给出了速度和加速度性能指标，并且通过分析其性能指标与机构参数的关系，为设计和使用该机构提供了理论依据。从而，可以众多尺寸不同的机构中，选择具有较优良性能的机构。     

一种新的角加速度估计方法及其应用

首先提出了一种新的基于卡尔曼滤波及牛顿预测的角加速度估计方法,在已知电机驱动系统位置信息的情况下,利用卡尔曼滤波实时估计系统的角加速度;同时采用牛顿预测方法解决估计算法的滞后问题,进一步提高了估计加速度的响应频带．以此为基础,本文进一步分析了利用估计加速度进行反馈控制以增强系统对外扰动的鲁棒性问题,提出了加速度反馈控制策略的设计准则并分析了稳定性．在一个直接驱动机器人关节上针对上述加速度估计及控制方法进行了实验研究:将估计加速度的实验结果与实测加速度(利用加速度计)的实验结果进行了比较分析,从而定量地揭示出估计加速度及其反馈控制在实际系统中的可行性及有效性．     

主动隔振平台中六加速度计配置方式仿真分析

为了实现空间高微重力主动隔振平台的主动隔振性能,需要精确测量平台振动。首先采用线加速度计测量刚体线加速度和角加速度的动力学原理,重点研究两种采用六个单轴线加速度计的配置方式及其解算公式,并对圆形配置方式的安装误差作了分析,通过仿真分析验证得到结果表明,六加速度计的圆形配置方式可用于目前研制的高微重力主动隔振平台的振动测量。     

主-从自治海上航行器有限时间同步运动控制

研究主-从自治海上航行器有限时间同步运动问题, 提出一种可实现主-从自治海上航行器的位置、姿态、线速度、角速度、线加速度和角加速度等运动状态有限时间同步的连续状态反馈控制方法. 首先, 通过建立主、从自治海上航行器的动力学模型, 给出了主-从同步运动控制方案; 然后, 采用齐次系统有限时间稳定性理论, 为从自治海上航行器设计了一种连续状态反馈控制器, 以及在该控制器下实现主-从自治海上航行器有限时间同步运动的充分性判据, 并通过实例仿真进行了验证.     

主-从自治海上航行器有限时间同步运动控制

研究主-从自治海上航行器有限时间同步运动问题,提出一种可实现主-从自治海上航行器的位置、姿态、线速度、角速度、线加速度和角加速度等运动状态有限时间同步的连续状态反馈控制方法.首先,通过建立主、从自治海上航行器的动力学模型,给出了主-从同步运动控制方案;然后,采用齐次系统有限时间稳定性理论,为从自治海上航行器设计了一种连续状态反馈控制器,以及在该控制器下实现主-从自治海上航行器有限时间同步运动的充分性判据,并通过实例仿真进行了验证.     

基于加速度反馈增强的旋翼无人机抗风扰控制

为了提高无人机的风扰抑制能力,实现无人机安全飞行和精准控制,提出了一种基于加速度反馈的旋翼无人机抗风扰方法．该方法不需要改变原有的控制器结构,在原有的控制器基础上引入角加速度和线加速度反馈,从而实现更快速且更高精度的角度和位置跟踪,提升系统的扰动抑制能力．同时,为了将该算法部署在实际的无人机平台上,提出了一种简单、快速以及适用于加速度反馈的无人机参数辨识方法．结合该方法,将加速度反馈应用到一个六旋翼机上,并在户外持续风和阵风扰动环境下进行了实验验证．实验结果表明,加速度反馈增强型控制器可以有效地抑制这两种风扰,极大地提高了风扰条件下的无人机控制精度．     

基于磁流变阻尼器整车半主动悬架的开关控制

利用一般系统的第2类Lagrange方程建立了适合磁流变阻尼器半主动悬架的Lagrange方程,并在此基础上建立了侧倾、俯仰和垂直运动完全耦合的整车半主动悬架系统运动方程和状态方程．以某种磁流变阻尼器作为作动器,系统地研究了整车半主动悬架开关控制的策略．仿真结果表明：开关控制对整车悬架的簧载质量的垂直加速度和侧倾角加速度的控制效果不明显,特别是对俯仰角加速度反而有所恶化．但是,对悬架动挠度和轮胎动挠度,和非簧载质量的垂直加速度,簧载质量的侧倾加速度可以进行有效的控制,特别是对后悬架的控制效果尤其显著．     

一种旋转角加速度传感器标定方法的研究

针对旋转角加速度传感器标定困难这一问题,提出了一种能够校准旋转角加速度传感器的方法。角加速度激励源采用伺服电动机产生,被校准的传感器与激励源同轴连接,通过调节激励源的电参数,能够产生幅值可调的旋转角加速度量值,测取角加速度传感器的输出电压值后即可实现标定。本文详细阐述了激励源的角加速度产生机理,推导了角加速度量值的理论公式,给出了计算角加速度量值所需参数的测取方法,最后对感应式角加速度传感器进行了校准实验,验证了标定方法的可行性。     

基于牛顿-欧拉方法的6-PUS并联机构刚体动力学模型

用牛顿—欧拉方法建立了 6 PUS并联机构的动力学模型 .为使动力学模型包含所有构件的重力和惯性力 ,以该并联机构的支链为研究对象 ,用D H方法建立了各构件的坐标系 ,推导出了支链运动学逆解的解析解 ,并给出了动平台的速度、加速度与各构件速度、加速度之间的映射关系 .然后 ,以动平台为研究对象导出了 6 PUS并联机构的动力学模型 ,并给出了动平台做圆周平动时各驱动力的变化曲线 ,为该类机构的动力学分析奠定了基础 .     

正弦激励法在传感器校准中的新应用

正弦激励法被应用于速度或加速度传感器的校准中。与以往不同的是,电液位置伺服系统首次被作为实验平台应用。而基于最小二乘的正弦逼近方法依然是算法的核心,该方法不仅能够得到真正意义上的瞬时速度信号,而且能够在存在噪声的情况下取得最优解。然而,该方法不仅适用于传统意义上的信号标定中,还可以被推广到用线加速度传感器测量定回转轴角加速度的问题中。实验结果表明：在上述2个问题中该方法均取得了良好的效果。     

加速度传感器的动态性能校正技术

对加速度传感器动态性能进行了分析,从应用的角度介绍了其动态性能校正的若干方法,给出了每种校正方法的原理和具体的应用实例,讨论了这些方法的优点和局限性.这些对实现加速度传感器动态性能校正具有较好的指导作用.     

采用角加速度计作为反馈测量装置的单轴测试转台系统

着重介绍了在单轴测试转台系统中采用角加速度计作为反馈信号测量装置的控制系统结构,给出了利用FIR滤波器对角加速度信号进行处理的算法流程以及FIR滤波器的FPGA实现方法。