摘要：设计了一种直动式二维(Two Dimensional,2D)电液压力伺服阀,采用2D伺服活塞机构产生液压力来驱动主阀芯运动,输出需要的负载压力。设计的2D伺服活塞机构采用直线位移传感器(Linear Variable Differential Transformer,LVDT)进行检测从而形成闭环位置反馈,精确控制2D活塞位移;主阀芯与2D伺服活塞通过弹簧连接,2D活塞在两侧压力差作用下运动,通过弹簧来对主阀芯施加作用,控制主阀阀口的开度,来精确控制输出的负载压力;为提高压力伺服阀的稳定性和可靠性,主阀阀芯根据挤压油膜缓冲理论进行了圆盘结构设计,以增大系统黏性阻尼。在建立该阀的数学模型的基础上,仿真分析了该阀的静动态特性,并通过设计样阀及实验研究,验证了该阀设计的可行性,实验结果表明:在系统压力28 MPa下,该阀的阶跃响应时间在30ms,其滞环<3%,线性度<2%,压力跟随特性和输出稳定性好;相较于传统直动式比例伺服压力阀,该阀的结构特点决定了其抗污染能力强,可靠性高,且质量和体积分别仅为同类伺服阀的1/5和1/7左右,非常适用于机载液压刹车系统。

摘要：针对光伏电池输入输出具有强非线性的特点,设计一种模糊滑模最大功率跟踪控制方法;在光伏系统非精确数学模型基础上,利用滑模技术设计基于输出功率偏差的滑模函数,同时利用滑模函数及其导数构建模糊自适应校正器消除最大功率跟踪抖振,增加跟踪平滑性;仿真及实验证明了该方法的有效性。

摘要：设计了一种基于惯性测量单元(IMU Inertial Measurement Unit)的远程健康监护系统。首先采集固定在人体上的4个惯性测量单元的加速度、地磁和角速度数据,然后对数据采用卡尔曼滤波器进行融合,最后将融合后的姿态数据写入BVH文件后传输到远程医护人员的计算机,以便医护人员对病人进行监护。实验结果表明,系统能实时准确地采集到人体的姿态数据,并能实时地再现人体的动作。

摘要：为了提升2D伺服阀电-机械转换器的控制性能,建立了一种基于模糊控制在线参数调节控制算法的2D伺服阀控制器。在2D伺服阀硬件主芯片采用TMS320F2812_DSP微处理器的基础上,采用先进的模糊控制算法与传统的PID控制相结合的模糊PID控制策略,将模糊控制的鲁棒性好、适应性强以及PID控制可对控制参数进行实时调节等有效地结合起来。根据2D伺服阀电-机械转换器测试所需要的条件,搭建2D伺服阀电-机械转换器试验系统对2D伺服阀电-机械转换器的性能进行测试。实验结果验证了所设计的模糊控制算法的控制器是一种较为理想的控制方法,系统具有较高的性能,能改善步进电机控制系统中存在的失步、振荡现象,实现在线修正,电-机械转换器的频宽从之前的260Hz提高到380Hz。

摘要：现有的2D阀用电-机械转换器从磁路原理和结构而言均较为复杂,本文设计了一种单相励磁的轴向不对称磁路,并根据该磁路提出了一种新型的单相永磁力矩马达。首先通过磁路解析法推导了马达的力矩转角特性方程,随后建立有限元模型分析了该马达的磁场分布和力矩转角特性。基于数值模拟结果加工了样机,建立了测试台架对其作了力矩转角特性的测试。测试结果与模拟结果较为符合,表明该马达的电磁力矩较大,其力矩-转角特性曲线呈上升的线性关系,力矩幅值随励磁电流而增加,适合作为2D三通阀及其他类似元件的电-机械转换器。

摘要：本文设计阻尼色散波问题的数值人工边界条件。本文采用匹配边界条件方法,通过匹配阻尼色散波的特征频率-波数关系,构造了准确的局部人工边界条件。匹配边界条件方法利用人工边界附近原子位移、速度的线性组合形式构造人工边界条件,并通过匹配色散波频率-波数关系的方式确定其组合系数。本文以一维无限长阻尼单原子链为例,以频率而非波数作为自变量,建立了阻尼色散波的频率-复数波数关系式。通过匹配该色散关系构造的匹配边界条件能够有效处理不同波速、不同空间衰减率的阻尼波。反射系数分析和数值算例均验证了此人工边界条件的有效性。该人工边界条件形式紧凑、构造方便、计算量小、吸收高效,适用于晶体的分子动力学模拟及多尺度计算。

摘要：步进电机作为2D伺服阀电-机械转换器,在传统工作方式下存在分辨率和响应速度之间的矛盾且容易受扰动影响,新型控制器参数人工整定费时费力且难以取得满意的控制效果。为了解决这些问题,本文提出了参数实时优化的自抗扰同步跟踪控制算法(AAP),其基于自适应遗传算法(AGA)的自动调节机制,能根据电-机械转换器被控过程的输出特性,在线校正和整定控制器参数;自抗扰位置控制器能有效抑制来自电-机械转换器内部电感、摩擦力,外部负载以及2D伺服阀工作的系统压力突变带来的各种干扰;同步跟踪控制实现了电-机械转换器转子在任意位置快速、精确的定位,成功解决分辨率和响应速度之间的矛盾。本文首先阐述电-机械转换器同步跟踪控制原理并建立了数学模型,然后介绍了AAP、自抗扰位置控制器设计及参数优化思路,最后为了检验方法的有效性并测试控制效果,用Matlab/Simulink对比例积分微分(PID)和AAP控制下的电-机械转换器仿真并对比分析,搭建了电-机械转换器和2D伺服阀测试平台。实验测得AAP控制的电-机械转换器上升时间为4.4 ms,对应-3 dB、-90°处的频宽约为240 Hz,控制的2D伺服阀上升时间为6.9 ms,对应-3 dB、-90°处的频宽约为105 Hz,相较于传统PID算法控制,具有更好的动态性能、频率特性及鲁棒性。

摘要：为了实现立方星在轨飞行与变轨,基于模块化推进器系统提出混合控制策略实现微小卫星轨道持续变化任务需求。首先,针对多单元立方星单一主推进器的结构部署,基于高斯变分方程采用连续低推进力实现轨道机动变化。为了实现对立方星主推进器的指向调整,基于姿态动力学模型利用PD连续姿态控制求得所需扭矩,实现对立方星的指向角和指向角速度调节。针对配置的微脉冲等离子推进器(μ-PPT)不连续的特点,通过搜寻μ-PPT最优脉冲序列组合获得实际扭矩,满足对外部干扰的持续补偿以及立方星的姿态稳定和指向调整操作需求。此外,引入姿态误差敏感度阈值,使姿态控制器在能够提高系统鲁棒性的同时减少μ-PPT消耗。最后,通过对3U立方星在轨飞行与变轨的具体案例分析,表明所提出的基于微推进器系统的混合控制策略能够实现立方星轨道机动变化需求。

摘要：设计了主要用于飞机刹车系统的2D压力伺服阀,其阀芯具有移动自由度和旋转自由度。将波登管作为压力反馈单元输出反馈力矩,与拨杆拨叉联动,实现与主阀的闭环力反馈,从而保持其压力输出恒定;分析了波登管力反馈机构的传力方式,建立了2D压力伺服阀的数学模型,仿真分析了主阀的静动态特性;设计了样机实验方案并搭建实验平台,实验结果表明:2D压力伺服阀输出压力与旋转电磁铁输入电流基本成线性关系,输出压力的阶跃响应时间约为18 ms。实验结果与仿真分析结果基本一致。

摘要：针对谐波齿轮减速器中存在的磨损和变形因素导致减速器传动精度低、可靠性差等问题,建立考虑磨损与变形的谐波齿轮减速器传动误差模型,并进行精度可靠性分析与优化设计。通过分析传动误差的影响因素建立了传动误差模型;基于磨损经验模型和试验数据,应用贝叶斯修正方法建立动态磨损模型,同时根据试验数据和高斯过程回归建立柔轮变形模型;综合获得的传动误差模型、磨损模型和柔轮变形模型建立谐波齿轮精度可靠性模型,并应用基于拉丁超立方抽样的Kriging代理模型和蒙特卡洛法求解某谐波齿轮减速器传动精度可靠度。最后采用序列二次规划法对谐波齿轮减速器进行优化设计。优化结果表明,在工况参数(输出端负载17.5 N·m,输入端转速100 r/min)下,优化后的谐波齿轮减速器在工作时间3000 h处的可靠度达到99.02%,相比未优化前提升7.85%,而成本却只增加1.70%。