基于扩张状态观测器的伺服加载模糊滑模控制

针对电动伺服加载测试台存在的间隙、摩擦等非线性控制问题,以滑模变结构控制(SMC)为主体进行了加载控制器设计。分析伺服加载测试台整体结构,提出一种基于扩张状态扰动观测器(ESO)的模糊滑模控制(FSMC)策略。该策略在使用ESO针对伺服加载系统的外部干扰进行观测的基础上,设计了模糊控制对滑动模态面和滑模趋近律进行自适应调节,提高了系统的动态实时跟随能力和干扰补偿能力,并减小SMC控制器稳定时的抖振现象。仿真结果表明:所设计的基于扩张状态观测器的模糊滑模控制器(FSMC-ESO)对比传统SMC及PID控制具有更好的快速响应性和鲁棒性。

高温气冷堆吸收球停堆驱动机构机柜的抗干扰设计研究

步进电机驱动器是高温气冷堆核电站吸收球停堆驱动机构机柜的主要设备,采用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)技术,脉冲宽度调制过程产生的高次谐波分量又反向影响驱动器的工作稳定性和精度,严重时可能引发吸收球误落或拒落而影响反应堆运行安全。本研究旨在制定合理的抗干扰方案,降低PWM脉宽调制机理带来的危害及其影响。在充分掌握PWM产生干扰的传输路径、作用机理和影响程度的基础上,定制适用于高温堆吸收球停堆驱动装置工作环境的光电隔离器、电抗器和滤波器布置在干扰传输路径上阻断干扰传播,降低干扰影响。经过优化设计研究,可使得步进电机每运行20圈,角度偏差在1°之内,满足了控制精度要求,防止了吸收球误落或拒落风险,提升了吸收球停堆驱动机构的运行可靠性。

基于迟滞补偿模型的电液执行机构压力控制研究

为了提高电液执行机构压力控制系统的准确性,提出了一种基于迟滞补偿模型的电液执行机构压力前馈-反馈控制方法。通过研究电液执行机构的液压装置结构,建立电液阀系统迟滞补偿的数学模型。通过分析电液阀系统在稳态时收敛的参考曲线,建立输入电流和输出压力之间的关系表达式。设计了电液执行机构压力信号的前馈-反馈控制方法,利用反馈控制补偿由模型误差和不确定性引起的前馈误差,通过基于滞后模型的前馈控制和附加反馈控制获得所需的性能。利用数学软件Matlab对电液执行机构压力信号的跟踪误差进行仿真,对比和分析不同控制方法在不同环境中的输出效果。结果显示:在无外界波形干扰情况下,采用前馈和前馈-反馈控制方法,这2种控制方法均能较好地完成电液执行机构压力信号的跟踪任务。在有外界波形干扰情况下,采用前馈-反馈控制方法明显优于前馈控制方法,电液执行机构压力信号跟踪精度较高。所提出的前馈-反馈控制方法,对电液执行机构压力信号具有较好的控制效果。

基于改进FMECA的多电飞机起动/发电系统风险评估

针对现有故障模式影响与危害度分析(Fault Modes Effects and Criticality Analysis,FMECA)主观性较强、评估结果不够准确的缺陷,提出一种改进FMECA风险评估方法。该方法采用Kendall协调系数对专家打分进行一致性分析与权重分配,利用基于马氏距离的逼近理想解排序法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution,TOPSIS)进行故障模式风险等级排序。在详细分析多电飞机起动/发电系统故障模式及其发生概率、故障发生严酷度和可探测度的基础上,解算了专家评判数据的权重,开展了风险等级排序研究。以多电飞机起动/发电系统故障模式为研究对象,进一步采用基于加权相对贴近度的不确定性量化方法,对改进FMECA方法与现有FMECA、模糊FMECA方法进行了比较研究,结果表明改进FMECA方法的不确定性量化指标降低幅度较大,可以获得较好的风险评估结果。

天然气净化厂在役切断阀防卡涩气路设计优化

某天然气净化厂高压贫砜胺液泵出口回流切断阀在长期服役后,出现阀门卡涩导致阀门扭矩增大在较大压差工况下,造成阀门不能正常开启。针对上述存在的问题,提出了一种适用于大压差工况下的防止阀门卡涩的气路优化方案,可利用常规仪表附件,在不拆卸阀门和执行机构的条件下,在线实施改造。实际应用表明:该方案具有改造成本低,时间短的优点,可实现阀门在压差较大的场景下也能灵活开/关。

核级电动执行机构防腐研究

海洋环境是最为恶劣的自然腐蚀环境,海洋腐蚀问题是海洋工程设备安全服役面临的主要威胁。本文针对目前电动执行机构海洋平台的开发研究现状及未来发展趋势,介绍了海洋腐蚀环境特点,分析了我国海洋腐蚀防护现状及需求,概述了核级电动执行机构中,采用阳极氧化工艺的铸铝零件和达克罗工艺的球墨铸铁零件在海洋环境下的腐蚀与防护研究进展。叙述了其在海洋环境各种因素影响下的腐蚀行为和机理,采用盐雾试验模拟海洋环境,以探究通过微合金化技术和表面镀层技术提高设备的耐蚀性行为。

基于YT8510的环网电动执行机构开发

本文针对石化等应用现场工艺分散、设备距离较远的问题,研制了一种基于YT8510实现两线制以太网传输的环网型电动执行机构,以解决传统工业通信网络中数据高速传输和传输距离短的矛盾,实现电动执行机构的高速长距离环网控制,为客户创造经济效益。

金属桶生产线中凸轮运动规律曲线的优化设计

针对凸轮运动规律曲线优化设计中描述线型单一导致的优化幅度有限和普适性差的问题,提出一种将分段曲线应用于优化设计的方法,该分段曲线由七次多项式线型和傅里叶线型组成。利用凸轮机构的设计参数构建多项式型或傅里叶型运动规律曲线,在较优曲线周围以一定分度生成点阵解集;以整体跃度最小化为目标,通过蚁群算法从解集中选取最优位移约束点,确定各段曲线描述方式;将所有条件代入分段曲线模型,计算出最优凸轮运动规律曲线。该方法应用于金属桶提手成型装置优化设计的效果良好。以5组随机设计参数的凸轮机构为例,通过该运动学分析结果表明,相比单一线型,该方法可降低10%以上的整体跃度,并具有普适性。

渐开线齿面串联弹性器件传动机理研究

串联弹性器件广泛应用于外骨骼机器人驱动关节,有利于重载荷情况下的电机软启动。针对旋转类串联弹性器件转动刚度变化引起的传动力矩波动,弹性传动和刚性传动两种状态转换时的传动冲击等问题,提出了一种渐开线齿面弹性器件,建立了传动力学模型,并对器件的弹性-刚性传动过程进行了动力学分析与仿真,研究轴心装配偏差对渐开线齿面啮合滑动率与接触面接合冲击的影响,通过对弹性器件安装倾角参数优化保证了传动件转动刚度变化率最小,有效控制了弹性传动过程中的转矩波动。最后对器件进行了下肢外骨骼驱动关节工程验证和传动静特性实验,结果表明,轴心装配偏差会导致接触面接合时转矩激增,当偏差在0.05 mm内时(渐开线齿面啮合滑动率最大为0.006 5),与平面矩形弹性器件相比,转矩激增值平均降低43.55%。

激光选区熔化设备定量上送粉装置的设计与研究

针对上送粉存在的卡粉、漏粉、送粉不均匀等问题,设计了一种激光选区熔化设备定量上送粉装置,介绍了该装置的组成和工作原理,优化设计了转辊送粉和搅粉结构,并对送粉量进行了实验测定。结果表明,该装置送粉稳定性好,其送粉波动值均在5%以内,能满足激光选区熔化(selective laser melting, SLM)设备的设计要求,已成功应用于实际制造中。

压电陶瓷执行器迟滞与非线性成因分析

从微观上系统分析了电致伸缩效应、逆压电效应和铁电效应的位移机理 ,表明 :三种效应的位移机理是根本不同的 ;压电陶瓷执行器的位移主要是由逆压电效应、铁电效应所引起的 ,电致伸缩效应对位移的贡献极其微弱 ,可以忽略不计 ;单纯的逆压电效应是线性的 ,而铁电效应则是迟滞非线性的。指出了非 180°电畴转向与转向的不完全可逆 ,分别是造成压电陶瓷执行器非线性和迟滞的根本原因。通过实验研究了驱动电压幅值、驱动电压频率、驱动循环次数及晶片厚度对压电陶瓷执行器迟滞和非线性的影响。

永磁调速器的涡流场分析与性能计算

设计了一种单组结构的永磁调速器,通过对其进行静态磁场分析,得到了静态时导体环中磁通沿周向、径向及轴向的分布。然后建立了三维运动涡流场的有限元模型,理解了设备运行时涡流场的分布并对涡流进行了参数化分析。在此基础上分析了磁场间的耦合力分布,解决了轴向力失衡问题。通过实验测试,得到的实验特征参数关系曲线与有限元特征参数关系曲线相吻合,表明了所设计的永磁调速器有效、可行。

AUTORK执行器故障分析与处理方法

根据电动执行器主板液晶显示屏故障警报提示,初步判断电路故障类型,用红外线设定器进入诊断菜单,进一步判断执行器内部电路故障还是后台计算机故障,最后通过多用表测量葵花接线端子排、主板、电路板接口电位,精准判断故障点。检测结果表明,综合检测方法思路清晰,故障判断准确。基于3种综合检测方法判断故障位置精准,故障恢复时间明显缩短,减少人员在高含硫场所滞留时间,降低安全风险。

Rotork二代电动执行器典型故障分析与处理方法

通过电机失速、电动执行器拒动、力矩跳断典型故障原因分析和定位排查,逐一对蜗轮蜗杆减速系统、离合器、阀位伞形齿轮机械故障和电源板、主板、RTU柜等电气故障进行分析,并借助电动执行器液晶显示屏故障警报、H诊断屏幕、电路板接口电压多措施并举方法诊断执行器故障。检测结果表明,综合检测方法思路清晰,故障判断准确。基于3种综合检测方法判断故障位置精准,故障恢复时间明显缩短,减少了人员在易燃、易爆炸场所停留时间,降低了安全风险。

智能化窗户控制装置

为了给人们提供舒适、安全、便捷的生活,设计一款单片机智能化窗户控制装置。该装置可应用到新窗体上,也可在已有老窗体上改造安装,既保持了平推窗原有的手动推拉方式,也实现了监控风雨、可燃气体(烟雾)、温度等多种环境变化而自动驱动开/关窗,此外还设置定时开关窗功能、童锁保护功能、遥控功能以及远程手机控制功能。经测试,功能得以全部实现,完善智能家居。

超磁致伸缩执行器驱动磁场理论分析与实验研究

在分析超磁致伸缩材料的驱动原理和超磁致伸缩执行器结构的基础上 ,重点对执行器内部的驱动磁场进行了理论分析和实验研究 ,得出了超磁致伸缩执行器驱动电流与超磁致伸缩棒的驱动磁场之间存在一定的非线性和滞回的结论 ,并分析了其产生原因 。

基于参数估计模型的对转永磁无刷直流电机实时故障诊断方法

无刷直流电机可靠性高,但在过载、过热等条件下,会造成电机性能降低;在电动力船舶推进系统中,由于速度闭环负反馈作用,这些故障常常无法及时发现,因此在电机运行过程中及时发现故障具有十分重要的应用价值。论文把参数估计技术应用于对转无刷直流电机故障实时诊断,建立了对转无刷直流电机驱动对转螺旋桨时的实时辨识模型,通过测量电机电压、电流和电机转速,得到电机的绕组电阻、反电势系数和转动惯量参数以及螺旋桨负载的力矩系数,通过观察参数的实时变化,监控电机的工作状态。这种以微分方程为基础的最小二乘方法不影响电机正常工作。仿真结果表明该方法可以完成对转无刷直流电机驱动对转螺旋桨时的故障诊断。

六自由度并联超精密微驱动器

本文介绍作者研制的集精密机械技术、精密测试技术和智能反馈控制技术于一体的压电陶瓷驱动六自由度并联越精密微驱动器，并创造性地建立了微动并联机构的运动学模型。文中依次介绍了该驱动器的结构、控制策略、控制系统及实验结果，最后介绍了其应用前景。

一种电动舵机伺服系统仿真与设计

舵机是智能化精确制导弹药飞行控制系统的关键部件。利用MATLAB/Simulink工具建立了1套电动舵机伺服系统的仿真模型,并以模型为参考,设计研制了实物样机。仿真模型为实物研制提供了理论支持,实物测试数据又修正了仿真模型参数,提高了模型的准确度。模型仿真与实物设计相互配合,融入到整个研制过程。通过试验验证,该伺服系统能够满足使用要求,系统运行稳定可靠,具有工程应用价值。

基于ARM和CAN的电动汽车电池管理系统

介绍了利用嵌入式技术和CAN总线技术设计的电动汽车电池管理系统.电池监控节点以AVR单片机为核心,包括电池参数采集模块、CAN通讯模块、串口通讯模块等.各电池监控节点之间通过CAN总线进行通讯,主节点与上位机之间通过串口通讯.利用S3C44B0X开发板搭建了上位机管理平台,移植了实时操作系统uC/OS-Ⅱ,并将uC/GUI应用于触摸屏,实现了良好的人机交互.电池管理系统可以实现对各个电池电流、电压和温度的实时采集,并在触摸屏上显示,同时可通过触摸屏发送控制指令给各监控节点.经过电池标定试验验证系统是可行的.