摘要：在微重力落塔释放载荷舱时,由于机械应力、摩擦力等的干扰,会产生旋转力矩和加速度突变,影响载荷舱内的微重力水平。为此,提出了通过主动控制释放电磁力减缓应力影响以提高微重力水平的工作方式。首先对舱体的姿态与位置进行了动力学解耦分析。然后对三自由度控制模型进行了研究,并提出了优化的释放过程运动规划曲线。对比了多种不同释放方式和释放策略的仿真结果,最后设计了释放系统样机,实现了上述电磁释放的运动规划与闭环控制。实验结果表明,与直接释放相比较,所提出方案可以实现载荷舱在0.15 s内从零加速度到重力加速度的平稳过渡,水平方向的加速度扰动幅值降低到3.7%,有效减缓释放过程中的转动干扰,提高载荷舱内的微重力水平。

摘要：牙科CT在拍摄X光片时,牙科CT转台需要低速运转。在低速运转时摩擦带来的非线性最严重,为解决非线性摩擦,提出将摩擦模型前馈补偿与模糊PID结合实现对转台的控制。摩擦模型选用LuGre,并对摩擦模型参数离线辨识,确定出牙科CT转台的摩擦模型,在Simulink软件中分别对摩擦模型和模糊PID控制器进行封装建模,搭建了基于LuGre摩擦模型前馈补偿的模糊PID控制系统。通过仿真验证了采用该控制系统避免了位置跟踪平顶、速度跟踪过零时出现‘死区’等缺陷,并且跟踪误差很小、响应快,稳态稳定。通过实验验证了采用摩擦模型前馈补偿的模糊PID控制系统定位精度高,证明该控制系统的设计能很好地解决低速运转时摩擦带来的非线性问题。

摘要：静电悬浮是一种无接触式研究材料深过冷等特性的重要方法之一,为此设计了一套地面静电悬浮控制系统。基于双GPU建立图像采集和位置解算系统,使用实时检测算法完成对目标的实时检测。对样品带电以及动力学建模,通过开环-赋初值PID的控制策略,实现材料的融化悬浮等实验,省去了深紫外灯进行电荷补充的装置。实验证明,图像处理速度在304×304像素达到了700 frame/s,同时规则球体控制精度约在±0.02 mm以内。模型仿真控制结果和实际实验控制结果的相关参数基本一致。加入900 V(该电压引起材料的加速度约为1.274 m/s^2)的人工扰动下,静电悬浮约340 ms即可稳定,证明了基于高速视觉的静电悬浮控制系统的可行性与可靠性和静电悬浮动力学建模的准确性。