精密机床折返过程齿隙及摩擦补偿方法研究

针对齿隙、摩擦等非线性因素对运动控制精度的影响，考虑精密机床加工过程不允许出现超调量的特殊要求，研究了机床折返时驱动轴与负载轴分离的不可控过程。建立了系统动力学变结构模型，采用自适应变结构控制方法，能够根据系统运行状态自适应改变滑动方程参数，该控制方法既能补偿齿隙、摩擦的不利影响，保证加工精度，又可满足折返时的快速性和没有超调量的特殊要求。仿真结果验证了该方法的可行性。     

纳米材料涂层的界面分析

采用真空熔烧法制备了钴基合金-碳化钨复合纳米材料涂层,利用电子探针测得了界面两侧元素的浓度分布,结合扩散动力学计算出各合金元素的原子扩散系数。分析了元素扩散对复合纳米材料涂层的显微组织、显微硬度以及界面结合强度的影响,证实纳米涂层与钢基体在界面处发生原子扩散形成冶金结合,结合强度高达385N/mm2。     

MEMS电磁驱动微器件的失稳特性研究

在对电磁驱动微器件进行分类的基础上,详细分析了磁动势控制模型中不同类型电磁微器件的失稳特性。结果表明：竖直式和端点作用的旋转式电磁驱动微器件的失稳发生在系统气隙磁阻减小1/3的时候;旋面作用的旋转式电磁驱动微器件中,失稳角度（临界吸合角度）随磁力作用区域增大而增大,约介于系统最大旋转角度的33％~44％之间,励磁电流随磁力作用的悬臂区域的增大而先增大再减小。     

基于全面析因试验设计的永磁微加速度开关接触可靠性分析

针对一种新型磁力微加速度开关设计方案,建立了该开关系统的动力学方程,给出了影响开关动作的永磁力、表面接触力计算公式。采用四阶Runge-Kutta法对加速度激励下开关工作过程中永磁力、质量块与触点接触压力等参数的变化规律进行了仿真,对接触压力进行了极差分析和方差分析。选取微加速度开关的3个结构参数（悬臂梁宽度、质量块质量和永磁铁体积）作为关键因素,基于全面析因试验方法设计了该开关27种不同结构参数的水平组合,结果表明：微加速度开关3个结构参数中对接触可靠性影响大小的顺序为永磁铁体积V、悬臂梁宽度w、质量块质量m;可靠性最高的最佳结构参数水平组合为W3m3V1,即W=0．70mm、m=2．00g、V=5．38mm^3;在置信度为99％的情况下,悬臂梁宽度W、永磁铁体积V和质量块质量m对微加速度开关接触可靠性均有显著的影响。     

基于粒子群算法的三轴跟瞄装置跟踪策略研究

三轴跟瞄装置可以解决方位俯仰两轴跟瞄装置存在的盲区问题,能够实现全方位跟踪空间目标.然而三轴跟瞄装置测量值与空间位置多对一的特性决定了跟踪策略的多样性和系统引导的复杂性,传统的切换控制方法制约了三轴跟瞄装置跟瞄精度的进一步提高.通过详细分析三轴跟瞄装置运动过程,在给定当前位置角、探测器误差角的条件下,将求解三轴执行角增量的计算方法转化为求最优值问题.采用粒子群算法求得了不同初始条件下满足目标要求的角增量组合,分析比较了三轴跟瞄装置和方位俯仰两轴跟瞄装置跟瞄性能的差异,结果验证了三轴跟瞄装置运动过程分析方法以及用粒子群算法求解角增量组合的有效性.     

接触问题连续介质理论修正研究

针对纳米接触力连续介质理论计算值和实验值在接触间距较小时不一致现象，分析了连续介质理论基础，发现由于物质结构中存在原子空隙，连续介质理论本质存在矛盾。提出Wigner—Scitz元胞密实性模型；通过计算双原子间力并同经典Lennard—Jones势比较，推导出由面心立方结构构成的物质的空隙修正系数，该系数随接触间距而变化。发现当接触间距趋向无穷大时，空隙修正系数等于Wigner—Scitz元胞和单原子的体积比的平方；得出连续介质理论仅在间距无穷大时才成立的结论；提出连续介质修正理论；通过仿真并同实验结果对比，扩展了连续介质修正理论在工程实际接触问题中的作用域。     

火炮随机激励对天线指向精度的影响

针对安装于炮座上,处于恶劣振动环境下的天线座结构研制问题,运用ANSYS有限元分析软件的随机振动谱分析工具,以天线座安装基面上实测的振动功率谱密度为激励,建立有限元动力分析模型,得出该结构系统的随机振动响应统计值;对位移响应谱作近似时域化处理及互相关分析,计算了随机振动对天线指向精度的影响。     

静电力作用下微梁变形分析与计算

机电耦合问题是微机电系统结构分析中的重要内容之一,目前多采用有限元方法求解。作为结构分析的有限元方法从精度上来说是令人满意的,但对于结构设计来说计算效率低、费用高。本文在对微梁结构控制方程中的静电力和梁伸长拉力公式进行校正的基础上,给出一种易于实现的不需要求解方程组的数值计算方法,通过计算实例证明,该方法与有限元方法计算的结果误差在2%以内。     

基于正交试验方法的永磁微加速度开关结构参数对接触可靠性影响分析

基于永磁铁磁力随位移的非线性变化特性,设计了一种新型磁力微加速度开关。选取微加速度开关的三个结构参数悬臂梁宽度、质量块质量和永磁铁体积作为关键因素,基于正交试验方法设计了该开关9种不同结构参数的水平组合,给出了影响开关动作的永磁力和表面接触力计算公式。建立了该开关系统的动力学方程,采用四阶Runge-Kutta法对加速度激励下开关工作过程中永磁力、质量块与触点接触压力等参数的变化规律进行了仿真,对接触压力进行了极差分析和方差分析。结果表明:永磁铁体积对开关接触可靠性影响最大,其次是悬臂梁宽度W,最后是质量块质量G;可靠性最高的最佳结构参数水平组合为W 3G3V1,即悬臂梁宽度0.70 mm、质量块质量2.00 g、永磁铁体积5.05 mm3;在置信度为99%的情况下,悬臂梁宽度W、永磁铁体积V和质量块质量G对微加速度开关接触可靠性均具有高度显著的影响。     

复杂并行共享资源与系统死锁

研究了制造过程共享资源引起的死锁问题。提出了并行资源死锁结构的概念。对于包含该结构的系统，给出了Petri网模型具有可能死锁的充要条件。基于资源向量的概念，提出了一个简单方法，用于判断系统是否具有可能的死锁。针对包含死锁结构的系统，提出了系统Petri网无死锁的设计方法，举例说明了这种方法的应用。