摘要：针对伺服电机驱动系统中由于弹性连接装置而引发的扭振现象,该文提出一种基于轴转矩扰动观测器的抑制策略,并给出了其结构参数设计方法和鲁棒性的证明。首先在双质量弹性系统模型的基础上,利用传统扰动观测器得到轴转矩观测量,并提出加入高通滤波器消除轴转矩观测量的直流分量,得到扭振频率分量,对电磁转矩进行反馈补偿,从而增大了系统阻尼,同时系统动态性能得以改善。在该抑制机理的基础上,根据转速增量和转矩增量的相位关系图,得出该轴转矩扰动观测器带宽取值范围与扭振频率和负载侧-电机侧惯量比的定量关系,并由此证明了轴转矩扰动观测器对负载惯量变化的鲁棒性,并给出了反馈系数的选取范围。仿真与实验研究表明该文提出的抑制策略能有效抑制扭振,并对负载惯量变化具有强鲁棒性。

摘要：为了扩大电机的恒功率电动或恒压发电的转速范围,提出一种结构新颖的独立磁路混合励磁电机。详细论述该电机的结构特征和工作机理。以一台12极、18槽、2单元的样机为例,运用Ansoft Maxwell 2D有限元软件,仿真分析该电机的磁场调节能力;运用ANSYS有限元软件,仿真分析该电机的离心应力、固有频率及其热性能,验证独立磁路混合励磁电机结构的可行性和合理性。样机试验结果表明:励磁磁势双向可调,磁场的调节范围宽广;由于结构紧凑,定子铁心和电枢绕组的有效利用率高,独立磁路混合励磁电机有较高的效率。样机试验数据与有限元仿真结果基本吻合,验证了多领域仿真方法的正确性。它有效地解决了新结构独立磁路混合励磁电机性能精确计算和优化设计的技术难点,进一步提升了独立磁路混合励磁电机的设计能力。

摘要：研究无人旋翼机器人在干扰情况下的航向控制问题。无人旋翼机航向动力学包含输入非线性、时变参数和主-尾旋翼之间的强耦合,难以建立精确的数学模型,并且易受外部扰动影响,很难达到良好的控制性能。针对这一问题提出基于线性自抗扰控制(linear adaptive disturbance rejection control,LADRC)的航向控制方法,通过设计扩张线性状态观测器对未知模型和外界干扰进行实时估计并进行在线补偿。以自主研制的无人旋翼机为例,建立其航向动力学方程,把通道间的交叉耦合影响视为不确定扰动,将其与外部干扰作为扩张状态,利用观测器带宽确定观测器增益,设计线性扩张状态观测器来跟踪各阶扩张状态变量,为说明LADRC的有效性,选用PD控制为非线性状态误差反馈控制律实现航向控制。仿真以及试验结果表明在外部扰动或模型结构参数发生变化时控制器仍可获得理想的动态性能,具有很好的适应性和鲁棒性。

摘要：针对医护人员重复、机械地配送医疗物资工作效率低的问题,使用了多机器人进行替代,并提出了一种基于"任务地点"近场子集划分的多机器人群体智能任务分配算法。首先采用蚁群算法对任务集进行有序排列,形成一条近场相关的任务链。然后根据任务完成的时间和机器人的路径成本设计目标优化函数,利用遗传算法对该任务链进行子集划分,再将任务子集分配给机器人个体。最后模拟了医院病房的应用场景,设计并搭建了一套多机器人医疗物资运输分配系统。用户在该系统的操作平台上,通过可视化界面能够实时发布新任务,查看已发布任务的分配情况,以及查看机器人的路径。基于该模拟实验平台,对3种不同的任务分配算法进行对比分析,结果是本文算法的分配结果最为合理,所有任务都在规定的时间内完成,机器人的行驶距离大幅缩短。所提出的多机器人任务分配算法可有效解决医疗环境中医疗物资的配送问题,提高了系统的工作效率。

摘要：针对压电机敏柔性结构振动主动控制研究,以PA95功放芯片为核心,设计与开发了一种适合驱动压电陶瓷作动器的新型高压功率放大器;阐述了压电功率放大器的设计方案,通过对PA95放大器芯片工作原理和特性指标的介绍,分析了符合容性负载特殊要求的压电功率放大器设计方法和实现关键技术,以及功率放大器的幅频/相频特性和主要特性功能;实验表明设计开发效果良好,在5 kHz频率范围内有效实现±5 V信号到±350 V的动态放大,最大稳态输出电流120 mA。

摘要：为满足深海物体原位三维测量需要,提出一种激光扫描双目立体视觉成像方法。该方法基于双目立体视觉原理,采用四维光场光线表示法,建立水下双目立体成像系统的测量模型;采用激光线扫描光条作为像素匹配线索,及基于共面约束的像素匹配算法,提高水下左、右两个相机图像像素匹配精度。通过耐高压结构设计、电气和软件设计,建立起相应的工程样机。静水压力试验表明,该工程样机能够适应4 000 m深海静水压力;实验室精度试验,采用标准球棒为测量对象,在距离样机3 m处,多次扫描三维重建后,得到两靶球球心距测量结果的标准差为2.28 mm;南海真实海域实测试验,表明样机具有深海原位三维测量重建功能,且在距离样机2 m处,对标准球棒两球心距测量结果的标准差为2.22 mm。上述研究和试验表明,研制的激光扫描双目立体视觉成像系统,具备深海原位测量功能,具有较高三维测量精度。

摘要：以脱细胞真皮基质(acellular dermal matrix, ADM)和聚乳酸(polylactic acid, PLA)为材料制备3D打印血管支撑补片(又称支架),用于动物模型腹壁缺损的修复.优化了3D打印可植入补片的设计和实验工艺条件.对制备的3D打印补片的机械强度、表面形态、细胞毒性和生物相容性进行了测试,并与猪小肠黏膜下层(porcine small intestinal submucosa,PSIS)补片和PLA补片进行了比较.结果表明, 3D打印补片的缝合载荷、抗拉强度、亲水性和降解率均显著高于PSIS补片和PLA补片.同时,对3D打印补片的细胞相容性进行体外评价,结果表明细胞活力好且无毒.以大鼠作为动物模型,对3D打印补片的生物相容性和腹壁重建效果进行体内评价.结果表明,缺损区域修复良好,无明显感染、血清肿、血肿等情况发生.综上,证明了所制备的3D打印ADM-PLA-ADM补片比PSIS补片和PLA补片具有更好的组织再生性能, 3D打印补片可实现腹壁缺损的无张力闭合.因此, 3D打印ADM-PLA-ADM补片有望应用于腹壁重建.

摘要：将位置敏感器件（PSD）和其它元器件相组合，组成了介入式测量装置。通过使测量装置沿管道行进，获得管道内若干个测量点的方位，进而拟合得到地下管线的方位。该探测装置不受地下管线埋藏深度、密集程度和周围环境的影响，适用于内径为80～130mm、弯曲半径为50～1000m的管线。通过探测摆角的实例，得出实际测量值在水平方向上的测量误差为7．45％，竖直方向上的测量误差为1．07％。

摘要：针对目前全自主移动机器人尚难实现的问题,基于人机结合的思想研制了由操作者、人机交互平台和移动机器人组成的"人—机—环境"一体化移动机器人导航系统.介绍了该系统的结构组成,阐述了系统导航策略,详细分析了人机交互、人机协作、移动机器人位姿预测及基于扩展卡尔曼滤波的位姿校正方法.设计了导航系统界面,通过在室内真实环境下的导航实验,验证了该"人—机—环境"一体化移动机器人导航系统的有效性.

摘要：虎克万向节十字轴节叉轴承的滚针凸度决定了滚针与滚道间接触压力的分布状况,是影响万向节性能和寿命的主要因素之一.为改善万向节的性能,文中基于Lundberg对数凸型方程和三维有限长弹性接触问题的数值计算,分析了轴承结构参数对接触压力分布的影响,提出滚针凸度量设计时必须考虑滚针倒角半径和越程槽宽度的影响,并给出了相应的数值计算方法.使用该方法设计的滚针轴承,可以避免接触压力分布出现“边缘效应”,也可避免在接触区域发生部分应力集中,提高了万向节的性能和使用寿命.