四发射单接收光学非接触测头

研究开发了一种具有4个发射光源和1个CCD摄像机作为接收装置的光学非接触测头．测头可以用来测量包括具有强反射表面的曲面．测头基于三角法工作原理．在恰当设计的情况下,至多只有1路从工件表面反射回来的光,能够进入CCD摄像机．通过将相应通道切断,很容易消除镜面反射光的影响．这时测头就相当于1个三发射单接收光学非接触测头．测头可以同时用来测量表面的位置和方向．对于具有很大倾斜的表面具测头仍能正常工作,采用干涉滤光片消除了环境光的影响．提出了一种系统的标定方法．通过对量块的测量证实了系统工作的正确性和有效性并给出了实验结果．     

精密实验平台的非线性摩擦建模与补偿

非线性摩擦是影响高精度机械伺服系统动静态性能的主要因素之一。针对精密实验平台随行程位置不同表现出不同的摩擦特性,提出了一种基于LuGre模型的改进型摩擦建模方法,以速度和行程位置信号作为模型的输入变量,并用遗传算法对该模型的动静态参数进行辨识。基于改进型摩擦模型,分别通过精密实验运动平台及其相应的伺服仿真平台进行了摩擦现象和摩擦前馈补偿的实验和仿真。实验结果表明,摩擦补偿后的跟踪误差值约为补偿前的1/3,系统的静差也由原来1.4μm减小到0.4μm,与仿真平台摩擦补偿前后的现象基本一致。该改进型LuGre摩擦模型能直观、精确地描述实验平台的摩擦特性,基于该摩擦模型的前馈补偿减小了系统的跟踪误差,提高了系统的定位精度。     

基于锁相环的谐振筒式液体密度传感器检测系统

为实现液体密度的在线测量,设计了一种基于谐振原理的液体密度传感器检测系统,并进行了检测实验.液体密度传感器由薄壁短管式谐振筒和检测系统构成,所设计的检测系统以锁相环为核心,可实现无相差的频率跟踪,并由单片机对频率进行测量、控制和输出显示.实验测试结果表明:在1~5 k Hz频率范围内,检测系统能够实时跟踪谐振频率的变化,频率跟踪不确定度为0.01 Hz;20℃下的传感器系数K0、K1、K2分别为153.867 0 kg/m3、-3.321 4×106kg/(m3·s)、1.766 7×1010kg/(m3·s2).在密度为700~1 200 kg/m3的测量范围内,传感器综合测量精度为0.076%.     

非刚体模型仪器的误差补偿技术

根据数控刀具预调仪的结构特点，分析了力变形对仪器准确度的影响，建立了非刚体数学模型并推导出误差补偿公式。最后，采用激光仪测量轴向位置直线定位误差的方法对修正效果进行了验证。     

数控刀具预调仪误差补偿中的建模研究

根据数控刀具预调仪的结构特点，分析了力变形对仪器精度的影响，建立了非刚体数学模型并推导出误差补偿方式。     

心电门控磁共振的成像的应用研究

心电门控磁共振成像技术（ECG—MRI）是用心电图波信号激发磁共振成像的脉冲序列，使心脏在心动周期的特定时相成像，因而能获得高分辨率的心脏影像。本文首先介绍了心电门控仪的设计原理，然后采用了预期性门控的方法对心脏进行成像实验，最后对比成像结果表明当MRI心电采集系统加入心电门控单元以后，在心电门控方式的扫描下，所获得的心脏图像质量明显增强，运动伪影基本消除。     

石英挠性加速度计数字再平衡回路设计

针对传统石英挠性加速度计模拟再平衡回路的不足,研究设计了一种加速度计数字再平衡回路.通过系统参数辨识的方法,获得加速度计表头的数学模型;采用增量式PID控制算法,设计加速度计闭环系统;在硬件结构上选用浮点型DSP作为控制单元,采用外扩式AD/DA模块,提高转换精度.实验结果表明:加速度计系统带宽为190 Hz,响应时间为1.6ms,稳态误差为0.所设计的数字再平衡回路有效改善了系统动静态特性,提高了输出精度.     

基于LuGre模型的自适应摩擦补偿

为提高开放式伺服系统的动态性能,使其具有良好的适应能力,提出一种基于LuGre模型的自适应摩擦补偿方法.建立开放式伺服系统的动力学模型,并通过LuGre模型来描述系统的摩擦特性.考虑到摩擦模型的参数会随系统变化而发生改变,采用Backstepping方法设计自适应摩擦补偿控制器,并采用Lyapunov定理证明系统的全局渐进稳定性.通过可编程多轴控制器(Programmable multi-axis controller,PMAC)编写伺服算法实现该自适应摩擦补偿方案,并通过试验验证该方案的有效性.试验结果表明:与传统的速度加速前馈补偿相比,该自适应摩擦补偿方案在正弦运动作为输入信号时,其跟踪误差由±40 μn降低到±7 μm.采用该补偿方案能有效地抑制摩擦干扰对伺服系统的不利影响,为提高伺服系统的动态跟踪性能奠定基础.     

基于PSD的电梯导轨动态测量系统

研制了1种基于PSD的激光准直测量系统。该测量系统利用PSD的高分辨率、高响应速度等特点，可以准确、动态地测量电梯导轨的直线度，铅垂度等参数。现场实验表明该测量系统易用且可靠。     

基于时间序列的蒸发波导高度短期预测

为预先掌握海上蒸发波导高度信息,采用时间序列分析方法分别对海洋自动气象站实时获取的气温、相对湿度、大气压、风速以及海表温度数据进行预测,将预测数据输入到NPS模型中,计算出蒸发波导的预测高度,并将高度预测值与实测值进行对比,验证该方法在蒸发波导高度短期预测中的可行性。实验结果表明,采用时间序列预测蒸发波导高度的整体误差平均值为0.610 8 m,均方根误差为0.873 1,平均绝对百分误差为1.736 9%,且预测高度与南海实际变化趋势相符,具有一定的参考价值。