FAST工程新型液压促动器研制及性能分析

针对500 m口径球面射电望远镜（FAST）工程需求,介绍了一种自带动力源的液压促动器,阐述了其工作原理和集成化的结构,分析了该促动器在主动反射面系统中具体功能的实现过程。对其在正常工作状态下的换源和扫描跟踪性能进行了实验,结果表明液压促动器的动态性能和控制精度满足在FAST工程的要求,具有良好的实用性。     

FAST工程及FAST索驱动系统

正FAST工程:500米口径球面射电望远镜(Five hundred meters Aperture Spherical Telescope,简称FAST)用于深空探测、观察脉冲星、探索宇宙起源与演化及搜寻域外文明等,FAST将人类深空通讯能力延伸至太阳系外缘行星,灵敏度提高约10倍,建成后将成为世界最大的单口径射电望远镜,未来20-30年,居世界领先地位。FAST工程具有是国家大科学项目,具有工程和科研属性双重属性。FAST工程法人单位是中国科学院国家天文台,共建部门是贵州省人民政府。     

基于功能系统技术FAST法的车体设计与分析

通过产品的FAST(Function Analysis System Technique)法分析,对现代家庭多功能组合车体进行合理的分析与应用。首先,根据用户需求和现有自行车的功能,采用FAST法创建自行车的功能树;然后,从功能树中选定目标功能的可能范围,确定功能需求与工程度量;最后,基于目标功能设计了一款功能组合式自行车,并对其进行系统的人机关系和机械结构分析。基于以上创新设计过程,得出结论,印证FAST法在设计中的有效性和合理性,并阐述家庭多功能组合式车体的前景与创新展望。     

基于FAST法的手推式轮椅改进设计与分析

阐述了FAST法——功能系统技术法在手推式轮椅设计中的合理化应用.通过建立轮椅的FAST功能树,得到了一系列手推式轮椅的可能设计因素,按照FAST功能树中子功能的列表,主要围绕功能整合、人机关系,建立了手推式轮椅的形态矩阵.并对一款安全稳定的轮椅进行了详细设计,从功能特征、人机尺寸的角度进行了分析.从而验证了FAST法在产品设计中的合理应用.     

光纤光栅传感器在500m口径球面射电望远镜工程索网施工阶段的应用

500m口径球面射电望远镜（FAST）的主动反射面系统由圈梁、反射面单元、主索网及下拉索、促动器和地锚等组成,工程索网施工阶段会对支撑索网结构的圈梁及格构柱结构产生复杂多变的应力影响。为实现对圈梁及格构柱结构精准的应力监测,将光纤光栅传感器应用于圈梁及格构柱结构的索网施工过程监测中。介绍了传感器原理、测点布设、数据采集及数据分析方法。根据FAST索网施工过程监测的特点,基于3σ准则提出了一种新的异常数据处理方法,并利用该方法进行异常数据的分析与剔除。对实测数据进行分析,结果表明,在索网施工过程中圈梁测点的应力始终小于安全值201.5MPa,格构柱测点的应力也一直处于安全范围内,且随着索网施工的进行,其应力变化具有一定的规律性。该光纤光栅传感器监测方法在FAST索网施工阶段得到了良好的应用。     

世界最大单口径射电望远镜在贵州架设该工程建设将推动众多高科技领域发展

世界迄今最大单口径射电望远镜“FAST”工程,12月26日在贵州省平塘县一片名为“大窝凼”的喀斯特洼地中正式启动。具有中国独立自主知识产权的FAST,是世界上正在建造及计划建造中口径最大、最具威力的单天线射电望远镜,其设计综合体现了我国高技术创新能力。     

FAST索驱动高速轴传动链故障保护方案

基于能量守恒原理对FAST索驱动的高速轴传动链故障后的变力六索系统进行分析,计算所需的制动摩擦力,为安全制动器提供了选型依据,最后提出高速轴传动链故障后的入舱方案,为解决工程实际问题提供了参考.     

FAST馈源支撑系统的终端精度保证研究

我国自主设计和建造的500 m口径大型射电望远镜(Five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)已经顺利完成主体工程,后续将转入控制调试和试运行阶段。创新的光机电一体化的馈源支撑系统有效减轻了系统重量和造价,但是大跨度索并联机构的使用导致了风扰振动问题。FAST馈源支撑系统的终端轨迹精度是实现其观测能力的关键,因此迫切需要展开抑振控制研究,以保证系统稳定性和终端精度,支撑后续天文观测功能的实现。针对该问题,建立轨迹补偿和内力抑振控制逻辑,并利用馈源支撑系统缩尺模型完成了轨迹补偿抑振控制的试验研究。建立FAST馈源支撑系统的整体动力学仿真模型,开展了内力抑振控制的仿真研究。对上述两种抑振控制方法的特点和适用性展开了讨论。抑振控制方法及对比讨论研究为FAST项目的工程实践提供了理论指导和试验支撑,并可拓展应用于其他柔性支撑机构的控制研究。     

FAST液压促动器液压系统管路可靠性增长试验研究

500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter aperture spherical tadio telescope reflective, FAST)落成后,针对个别FAST液压促动器液压系统管路存在的振动噪声问题,搭建了可靠性试验台,对其进行可靠性增长试验研究,找出故障原因后,对原系统进行可靠性优化设计,并对改进结构设计进行流场分析,确定优化设计方案。采用Duane原则,制定了合适的液压系统管路可靠性增长试验方案,通过可靠性增长试验得到样机B类失效统计,从而得到FAST液压促动器液压系统管路的累积MTBF及其可靠性增长模型。运用ASMAA模型对FAST液压促动器液压系统管路可靠性增长进行趋势检验,得到试验截止时可靠性水平的瞬时MTBF和置信区间,验证可靠性优化设计达到计划要求,为促动器整机可靠性增长和促动器群可靠性增长研究提供参考。     

中国天眼反射面吊装技术 北京起重运输机械设计研究院有限公司

坐落于贵州省平塘县克度镇的500 m口径球面射电望远镜(以下简称FAST,俗称中国天眼),是目前世界上最大、综合精度最高的望远镜。其主动反射面系统是FAST工程的三大自主创新之一,由4450块反射面单元组成,每个单元由100块小的三角形平面面板拼接而成,组成186种有弧度的反射面单元。如何将4450块反射面单元吊装成一个球面(见图1),是主动反射面系统需要攻克的难题。     

基于LabVIEW的高精度电磁阀控制系统设计

为了实现高压水射流靶物反射噪声的实时不失真采集和处理,减少所采集的噪声数据量,必须设计高精度电磁阀控制系统和信号采集触发电路。本文应用LabVIEW软件、USB-6229数据采集卡搭建控制系统,设计功率放大电路驱动固态继电器,实现电磁阀的高精度控制和声音信号的同步实时采集。详细介绍了控制系统的组成、工作原理和软、硬件设计过程。试验结果显示,所设计的控制系统可以实现电磁阀高精度控制与数据采集控制的同步,控制时间延迟小于10ms,参数可以实现实时调整,抗干扰性能好。     

高速离心干燥机用电磁轴承控制系统的开发

研制应用在高速离心干燥机上的电磁轴承，开发以数字控制器为核心的电拉系统，采用哪控制算法，通过仿真获得的参数指导实际调试，实现控制参数的最优化。在实验室和工厂进行的高温高速加载运转实验表明，研究的电磁轴承已经达到高速离心干燥机的应用要求。     

High speed on/off valve control hydraulic propeller

The work-class remotely-operated-underwater-vehicles(ROVs) are mainly driven by hydraulic propulsion system,and the effeciency of hydraulic propulsion system is an important performance index of ROVs.However,the efficiency of traditional hydraulic propulsion system controlled by throttle valves is too low.Therefore,in this paper,for small and medium ROVs,a novel propulsion system with higher efficiency based on high speed on/off valve control hydraulic propeller is proposed.To solve the conflict between large flow rate and high frequency response performance,a two-stage high speed on/off valve-motor unit with large flow rate and high response speed simultaneously is developed.Through theoretical analysis,an effective fluctuation control method and a novel pulse-width-pulse-frequency-modulation(PWPFM) are introduced to solve the conflict among inherently fluctuation,valve dynamic performance and system efficiency.A simulation model is established to evaluate the system performance.To prove the advantage of system in energy saving,and test the dynamic control performance of high speed on/off valve control propeller,a test setup is developed and a series of comparative experiments is completed.The smimulation and experiment results show that the two-stage high speed on/off valve has an excellent dynamic response performance,and can be used to realize high accuracy speed control.The experiment results prove that the new propulsion system has much more advantages than the traditional throttle speed regulation system in energy saving.The lowest efficiency is more than 40%.The application results on a ROV indicate that the high speed on/off valve control propeller system has good dynamic and steady-state control performances.Its transient time is only about 1 s-1.5 s,and steady-state error is less than 5%.Meanwhile,the speed fluctuation is small,and the smooth propeller speed control effect is obtained.On the premise of good propeller speed control performance,the proposed high speed on/off valve control propeller can improve the effeciency of ROV propulsion system significantly,and provides another attractive ROV propulsion system choice for engineers.     

基于CPLD的某型发动机控制器飞行前检查系统的设计

传统的模拟式电子控制系统具有元件漂移大、抗干扰能力差、可靠性差等问题。为了提高某型航空发动机综合电子控制器的控制精度,采用CPLD技术研制了发动机综合电子调节器飞行前检查系统,并给出了具体的设计过程。结果表明：所设计的系统可以很好的替代模拟式控制器的飞行前检查系统,可以更有效的对该控制器的状态进行预先检查,并且具有精度高、可靠性高、受环境影响小等优点,应用前景广泛。     

基于EtherCAT的汽车发动机数字化闭环控制伺服压装系统设计

过盈零件压力装配控制,直接影响到发动机自动化装配的质量。提出了采用数字化伺服电动压缸控制系统替代液压控制系统的发动机压装控制方案,设计了基于EtherCAT的汽车发动机数字化闭环控制伺服压装专业化数控系统的软硬件结构。采用伺服电动压装专业化数控系统,实现了压装过程的全数字化全闭环控制。该系统具备高精高效,节能环保,柔性可配置、可重构、可扩展特点。     

高压气动系统负载容腔压力伺服控制仿真研究

为满足某气体发生系统安装空间小、重量轻、动态响应快、控制精度高等要求,设计了高压气动压力伺服控制系统,并采用高压电-气伺服阀实现了负载压力的高响应高精度控制。建立了系统数学模型,包括高压气瓶热力学方程、高压电-气伺服阀传递函数与流量方程、负载容腔压力变化与排气流量方程等子模型,并设计了反馈线性化PID控制器。基于MATLAB/Simulink平台建立了高压气动系统仿真模型,仿真研究了高压气瓶容积与初始气源压力、负载容腔排气孔通径等参数对系统负载压力控制性能的影响规律。研究结果为该系统的优化设计与实验研究提供重要理论依据。     

贴片机运动控制系统的硬件设计

针对贴片机发展的高性能运动控制要求,设计了一种基于“DSP＋FPGA”结构的运动控制系统.系统采用DSP为核心控制芯片,完成系统的多轴协调运动及插补功能,实现高性能运动控制算法.通过光电编码器反馈信号构成系统的位置闭环控制,采用FPGA扩展外部编码器处理模块,对编码器信号进行处理.最后搭建伺服电机运动实验平台对控制系统性能进行验证.经实验验证,该控制系统具有较高的柔性及实时性,适用于高速高精度的贴装运动控制系统.     

高频炉智能温度控制系统

ＧＰ１５－Ｂ型高频炉自动控温系统开发的目的是将高频炉旧有的手动控制系统改造成微机监控的自动控制系统,以提高控制质量,生产效率和减轻人的劳动强度,基于工业ＰＣ的高频炉自动控温系统具有实时监测,数据处理,操作指导提示,智能控制等功能,该系统的控制法采用仿人智能控制算法（ＳＨＩＣ）,其最主要的优点是不要事先知道被控对象的精确模型,就能够实现既快速又高精度的控制。     

永磁电磁轴承的PDF控制系统性能研究

采用伪微分反馈控制 (PDF)策略对永磁电磁轴承进行控制 ,建立PDF控制模型。通过对永磁电磁轴承的PDF控制系统的性能分析和计算机仿真以及实验研究可知 ,永磁电磁轴承的PDF控制系统具有高稳定性、高精度、鲁棒性强、可控性好等优点     

基于可控硅移相控制的高精度半导体制冷温控系统

半导体制冷具有加热制冷双向工作、无震动、无噪音、可靠性高、安装容易、热惯性小等特点。文中的系统是集半导体制冷片、高精度温度检测、可控硅移相控制和PID自动控制理论等几部分相结合构成的高精度温控系统。系统经实验数据验证控温精度可达0.1℃,该系统具有很好的应用前景。