静电悬浮转子微陀螺五自由度位置检测研究

给出了一种基于微机电系统(MEMS)技术的静电悬浮转子微陀螺,为了实现对静电悬浮转子微陀螺转子的五自由度(5-DOF)悬浮控制,需要对转子进行五自由度位置检测,首先介绍了微位移检测原理,提出了一种基于频分复用技术和开关解调技术的微位移检测方法,设计了基于直接数字频率合成(DDS)技术的多频率信号发生器、前置放大器及锁相放大器组成的位置测试系统,位移检测电路的各项性能指标能满足静电悬浮转子微陀螺的五自由度控制需要.     

基于DSP的静电悬浮微陀螺模拟伺服系统的研究

采用TI公司的浮点式TMS320VC33 DSP开发系统,用于静电悬浮转子微陀螺的悬浮控制试验。介绍了微陀螺控制系统的硬件结构和软件设计,搭建了Simulink控制系统模型,并利用劳斯判据在理论上推导了PID参数的选取范围。研究了不同频率的正弦激励信号对系统输出的影响;计算了其主要电气参数,并设计了微陀螺的开环、闭环和刚度性能指标。最后,给出了静电悬浮转子微陀螺系统初步的悬浮控制结果。     

静电悬浮转子微陀螺悬浮控制系统的研究

针对一种新颖的基于MEMS技术的静电悬浮转子微陀螺,提出了悬浮控制系统的原理和设计,并着重对z轴悬浮控制系统的设计进行了分析,建立了Z轴方向悬浮控制系统的数学模型,通过分析扰动力对转子位移的影响,得出PID(比例-积分-微分控制)参数决定动态刚度,通过仿真结果可以看出,采用反馈线性化可补偿系统的负刚度特性,结合变预载控制实现转子的快速准确定位,为后续的旋转和加矩控制提供良好的条件.     

静电悬浮转子微陀螺信号发生电路有源带通滤波器设计

信号发生电路是静电悬浮转子微陀螺系统的重要组成部分。介绍了DDS信号发生电路的原理及基本构成和微陀螺信号电容检测的要求、特点以及主要技术指标,并根据具体带宽、中心频率的要求,设计了具有不同参数的有源滤波电路。通过电路模拟仿真实验表明了该电路的可行性之后,在具体实验的操作过程中,成功滤去了DDS信号发生电路所产生的低频直流偏置和高频噪声,从而提高了电路的整体信噪比和控制精度,并为后续静电悬浮转子微陀螺检测控制电路提供了较为理想的信号源。     

双丝焊温度场仿真的热源模型研究

分别以高斯热源模型及双椭球形热源模型为基础，推导出两种模型用于双丝焊的计算公式，建立了合适的有限元模型。在充分考虑各种边界条件下，对两种模型所建立的温度场进行了计算，得到25钢的双丝焊接瞬态温度场的分布规律。两种模型的仿真结果与工艺试验结果比较表明，双椭球形热源模型比高斯热源模型更适合双丝焊的三维有限元分析。     

MEMS强链噪声信号转换与加密系统设计

提出一种AD976与AT89C51相结合的方案,对随机数噪声发生器放大后的信号进行采集,并进行A/D转换为数据加密而生成的真随机数.以SCI方式对TMS320VC5416与AT89C51进行通信接口电路分析和设计,以实现系统的快速加密运算和实时随机数据采集功能.     

模糊-PID控制器在静电悬浮转子微陀螺起支控制中的应用

针对起支控制的非线性特性,提出了模糊-PID控制器。当转子远离平衡位置时,采用模糊控制提高快速响应特性,在平衡位置附近采用PID控制器以消除系统的稳态误差。实验结果表明,采用模糊-PID控制,超调量从27%减小到20%,调节时间为25ms,显示了良好的动态性能和全局稳定性。     

Complete decoupling rebalance loop design of a micromachined electrostatically suspended gyroscope

A micromachined electrostatically suspended gyroscope(MESG)based on UV-LIGA microfabrication process was introduced.By close-loop control,the suspended rotor is kept in null position and through the torque rebalance loop,in which the output control voltages reflects the input angular velocity,a dual-axis input angular velocity can be measured simultaneously.First,the system model of MESG was established by dynamic analysis based on the torque analysis.Then,the rebalance loop under ideal condition is designed using modern control technique.The performance of the designed decoupling rebalance loop was compared with that of conventional proportional integral differential(PID)rebalance loop combined with the compensation loop.In order to realize the decoupling of the output voltages,a compensated decoupling matrix and its difference equation were presented and realized by a digital decoupling method employing digital signal processor(DSP).It was confirmed that the controller could realize the complete decoupling and improve the performance of the gyroscope,which includes merits of fast response speed,low overshoot and good dynamic performance,as the simulation results shown.At last,the circuit and digital realization scheme were given.     

深海采矿长行程升沉补偿油缸的同步检测与控制

提出采用短量程的传感器检测两个或多个长行程油缸的同步误差的相对检测法,与绝对位移检测比较,成本低,易安装,操作方便;建立了双缸同步补偿模拟实验系统,结合计算机技术实现了在线测控;提出模糊-PID控制策略进行同步补偿控制,自行开发了相应的软件实现同步误差的补偿控制;为深海采矿长行程升沉补偿油缸的同步检测与控制提供了合理的实验数据。