平转施工桥梁转体角速度及角加速度合理取值分析

关于水平转体施工桥梁的转体角速度限值问题存在较大的争议,现有标准提出的0.01~0.02 rad/min的平转角速度限值偏于保守,造成部分转体桥无法在正常的铁路天窗时间内完成转体,而一些工程实际采用的转速大幅超过现有标准,但并未对结构安全造成任何影响。本文对转体角速度和角加速度与结构效应的对应关系进行理论分析,对国内相关研究成果进行归纳总结,并结合襄北编组站大桥的模型试验数据,按照转体悬臂长度提出转体角速度和角加速度合理取值范围。推荐取值为:悬臂长度不大于40 m时,角速度宜控制在0.05 rad/min以下;悬臂长度大于80 m时,角速度宜控制在0.025 rad/min以下;悬臂长度在40~80 m时,转体角速度的上限值可内插取值;转体角加速度宜控制在2.2×10^(-5)~4.2×10^(-5)rad/s^(2)。

大口径火炮混合膛线约束下的弹丸膛内角加速度特性

为了对引信设计提供详尽的膛内弹道环境信息,根据某大口径火炮身管混合膛线设计,结合弹丸在膛内运动的角速度公式,得到了该火炮混合膛线约束下的弹丸膛内角加速度特性。弹丸在渐速膛线与等齐膛线接合处角加速度发生突变,变化率达73%。此突变会使无结构止转的引信或弹丸偏心零部件在渐速膛线与等齐膛线接合处发生相对转动,即不再与弹丸同步旋转而发生“丢转”现象,进而影响引信机构的正确作用。

基于角加速度的复合计算阶次跟踪方法

针对旋转机械振动信号分析中的计算阶次跟踪方法的局限性,提出基于匀角加速度方程的计算阶次跟踪方法,并将该方法与线性插值、三次样条插值等方法复合在一起,根据旋转机械转角加速度的大小,选择相应的方法进行阶次重采样,实现基于角加速度的复合计算阶次跟踪。在转速变化缓慢时,采用线性插值方法;在转速变化比较大时,采用匀角加速度方程方法;在转速变化剧烈时,采用三次样条插值的方法。复合计算阶次跟踪方法兼顾计算的效率和精度,对某滤波减速器性能试验台中交流伺服电动机在升、降速阶段引起的振动实测试验结果表明了此方法的正确性机可行性。

一种基于位置信号线性拟合差分滤波器串联的二阶差分角加速度观测器

角加速度闭环能增加伺服控制系统的刚度,提高系统鲁棒性,但位置信号的二阶差分运算会放大高频噪声幅值,限制了加速度闭环在实际控制中的应用。首先,对三种基于多项式曲线拟合的角加速度观测器性能进行了分析,结果表明二次多项式角加速度观测器具有最优的综合性能;其次,为了抑制噪声,提出了一种基于位置信号线性拟合的串联二阶差分角加速度观测器,从截止频率、白噪声放大倍数和延时时间三个方面对其性能进行了分析,并与二次多项式角加速度观测器进行了对比,仿真和实验均验证了该方法具有更好的噪声抑制能力。

多维角加速度传感器静态标定方法研究

在线加速度传感器静动态标定方法的基础上,根据质量—转动惯量等效原理,提出多维角加速度传感器的静态标定方 法。针对一种一体化三维角加速度传感器结构,分析了利用等效力计算等效力矩的过程,进而详细推导出标定的等效数学模 型,并在假定结构尺寸的基础之上,计算出具体的等效惯性力矩和等效惯性力,实现了对多维角加速度传感器的静态标定。

永磁无刷直流电机角加速度估计

由于霍尔位置传感器的分辨率和精度较低,以其为基础计算永磁无刷直流电机(BLDCM)的角加速度将产生较大的误差。针对这一问题,提出一种以反电动势归一化值中包含的位置信息为基础,采用双观测器对角加速度进行估计的方法。首先构建滑模观测器(SMO)对??坐标系下的反电动势波形进行观测,同时对观测结果进行归一化处理以降低高次谐波含量并消除转速和磁链系数的影响,之后考虑电机电磁转矩对加速度的影响,设计扩展卡尔曼滤波(EKF)估计器从观测到的反电动势归一化值中提取位置信息,进而实现对角加速度的估计。利用RT-LAB实时控制器进行实验,证明提出的角加速度估计技术可以在较宽转速范围内快速有效地观测出永磁无刷直流电机的角加速度。

平稳小波自适应去噪用于曲轴瞬时角加速度测量

针对曲轴角加速度测量中的噪声放大问题,构造了基于平稳小波变换的自适应去噪方案。该方案以小波系数能量熵最小为原则选择小波函数,根据各层小波方差的变化速率确定所需的分解层数,并由小波系数幅值分布状态决定阈值的生成准则。对比了平稳小波自适应去噪与常用的6阶Butterworth滤波器对曲轴角加速度噪声的抑制能力。结果表明,当柴油机状态正常时,两种方法去噪得到的结果相当;当柴油机高速轻载运行且有连续失火故障时,只有平稳小波自适应去噪能保留由失火引起的局部高频振荡信号。

一种新型力平衡扭摆式硅MEMS角加速度传感器

在很多控制、监测和导航系统中,不仅需要角位移和角速度信息,同时还需要角加速度信息,为了测量角加速度信息,首次提出了一种力平衡扭摆式硅MEMS角加速度传感器,采用具有大扭转惯量的扭摆式活动极板作为敏感元件,长方形金属电极板作为电容式变换器,静电力实现力平衡反馈回路,文中介绍了扭摆式硅MEMS角加速度传感器的结构及原理,详细推导出传感器的动力学方程和灵敏度,仿真结果验证了理论模型的正确性,传感器灵敏度达到0.388 9 V.(r.s-1)-1。该传感器具有体积小、质量轻、功耗小、零偏稳定性好、噪声小等优点。

变速器试验台惯量电模拟与角加速度估计

研究了变速器试验台采用电机模拟机械飞轮惯量的实现方法.以在相同转矩作用下机械惯量系统和电惯量系统的转速变化一致为控制目标,提出了电惯量角加速度控制法.以电枢电流和角速度为输入,设计Luenberger观测器来估计角加速度,并在观测器中加入滤波器模型,同时反馈增益根据转速变化的大小自适应变化来平衡噪声抑制和响应速度之间的矛盾.采用Matlab/Simulink建立了变速器试验台及惯量电模拟系统的仿真模型,研究了电惯量在变速器升档过程中的作用.结果表明,转速误差的峰值小于1 rad/s时,观测器可以快速、准确实现角加速度的估计,且噪声抑制能力强,以此为基础的惯量电模拟方法可以有效取代机械飞轮.

压阻式振动角加速度传感器

本文对压阻式振动角加速度传感器的惯性变换系统的结构特性、工作原理进行了分析讨论 .建立了数学模型 .并用实验证实了该惯性系统设计合理 .它可以作为角度传感器的惯性变换系统 ,用于振动角位移、角速度。

角加速度计发展综述

介绍了国内外各种角加速度计的结构及工作原理,阐述了角加速度计在国内外的研究现状,通过分析角加速度计的发展趋势,结合现有角加速度计的特点及不足,文中还提出了一种新型的微流体惯性质量角加速度计。微流体角加速度计只敏感输入轴上的角加速度,对外界输入的线加速度或振动能够较好地隔离。

基于卡尔曼滤波及牛顿预测的角加速度估计方法试验研究

基于角位置测量的角加速度实时估计问题是机电系统控制中一个非常重要的问题,在分析现有的线性回归平滑牛顿法和卡尔曼滤波法的基础上,提出了一种新的基于卡尔曼滤波和牛顿预测相结合的角加速度估计方法。该方法旨在利用牛顿预测进一步增强卡尔曼滤波的预测能力,减小由于滤波造成的相位滞后,提高估计加速度与实测加速度的一致性。为了验证新方法的有效性,以直接驱动机器人作为试验对象,采用将估计加速度的频率特性与实测加速度相比较的方法,分别对上述三种估计算法进行了试验比较研究,从而为利用估计加速度(取代测量加速度)实现加速度反馈控制提供了试验依据。

基于瓦斯继电器挡板旋转初始角加速度的油浸式变压器非电量保护方法

瓦斯继电器是变压器中重要的非电量保护设备,现有的瓦斯继电器只有当挡板旋转到一定角度并触发干弹簧片时,重瓦斯才报警。为了能够进一步缩短重瓦斯报警的时间,提出了一种基于瓦斯继电器挡板旋转初始角加速度的油浸式变压器非电量保护方法。首先建立了瓦斯继电器挡板的动力学模型,对不同冲击能量下挡板的初始角加速度特性进行了解析推导。然后研制了能够检测挡板转角的瓦斯继电器,并搭建了能够模拟不同故障能量的瓦斯继电器挡板特性试验台,对不同冲击能量下挡板转角和旋转初始角加速度进行试验研究。结果表明:依据挡板旋转的初始角加速度能够预判故障能量和故障的严重程度,并及时发出报警信号,从而提高故障报警的灵敏度。论文研究为变压器故障程度的识别提供了一种新方法。

旋转稳定弹的自转角加速度特性

为了研究旋转稳定弹的自转角加速度特性,利用外弹道学中描述旋转稳定弹自转动力学的简化微分方程,结合质点弹道方程,推导出自转角加速度一阶导数及二阶导数表达式。通过理论分析及对几种典型旋转稳定弹的计算,结果表明,在弹道降弧段上,当旋转稳定弹的结构参数、气动参数及飞行状态参数满足一定关系时,存在自转角加速度一阶导数为零的条件,此时自转角加速度在弹道降弧段上出现极值点;对于绝大多数情形,当弹丸的射角较小时(如小于20°),自转角加速度在降弧段上不存在极值点。

基于LabVIEW的角速度、角加速度测试仪

介绍了利用LabVIEW开发的角速度角加速度测试仪,详细分析了此虚拟测试仪器的硬件、软件的实现原理。该虚拟仪器能够与实验室里传统的JC-83型角速度角加速度测定仪的部分硬件配合使用,成为新型的机械原理课程教学实验仪器。通过对四杆机构进行了实际的角速度角加速度测试实验,证明了该虚拟仪器具有传统仪器无法比拟的优势,能使传统仪器具有新的利用价值。该虚拟仪器灵活性好,能够根据需要移植应用到其他的测试场合。

一种电磁感应式角加速度传感器及误差分析

旋转角加速度测量是对旋转系统进行状态检测和故障分析的重要手段，由此提出了一种基于电磁感应原理的新结构角加速度传感器。对三相异步电机、单相异步电机和自制无槽转子的三相异步电机进行了实际的角加速度测试。实验表明，当旋转系统存在瞬间角加速度时，经过电磁耦合立刻以传感器输出绕组感应电势的形式表现出来，可以直观反映出各种旋转机械系统的角加速度变化情况。另外对传感器实际工作状态存在的误差及来源进行了分析，并对传感器的输出特性和传递函数进行了推导，为传感器的推广应用提供了有效的技术支撑。

基于角加速度的陀螺框架伺服系统干扰观测器

磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG,Magnetically Suspended Control MomentGyro)是大型航天器姿态控制的关键执行机构,影响MSCMG输出力矩准确度的一个关键因素是其框架伺服系统的控制精度.为提高MSCMG框架伺服系统的抗干扰能力和控制精度,提出了一种基于角加速度的干扰观测器.其设计思想是:卡尔曼滤波器利用角位置估计出角速度并送往状态观测器以获取准确的角加速度,角加速度和电流作为干扰观测器的输入以获得补偿电流,补偿电流加到电流环的输入端以补偿各种干扰.干扰观测器结构简单,抗干扰能力强.实验表明:该方法有效地提高了MSCMG框架伺服系统的角速度精度与稳定度.

一种大角加速度下的星跟踪算法

在飞行器大角加速度机动情况下,星敏感器星跟踪算法预测坐标的偏差变大导致星点扫描范围变大,星点识别时间变长,数据更新率降低,为此提出了一种采用联合星敏感器和陀螺信息预测星像坐标的星跟踪算法。该方法首先由组合导航输出的上一时刻的姿态数据和一个周期内修正后的陀螺数据积分推算下一时刻的飞行器姿态,然后通过坐标转换计算出已知恒星下一时刻在星敏感器坐标系上的星图坐标。理论分析和仿真结果表明,该方法飞行器最大角加速度30(°)/s2,最大角速度30(°)/s的情况下,预测星敏感器视场内恒星的星像坐标的偏差在10个像素以内,可使星图扫描和星点匹配快速完成,提高星敏感器的工作效率。

角加速度边界层观测器设计

针对机电系统中存在的非线性摩擦、干扰力矩和负载变化等不确定因素,以离散角位置输出作为观测器的输入信号,研究基于滑模控制的角加速度边界层观测器设计方法.在详细分析边界层观测器结构基础上,通过设计滑动模态,给出观测器控制量的确定方法,并分析影响观测器性能的主要参数及其设计原则,结合具体的机电控制系统,设计角加速度边界层观测器.实验结果表明,在非线性扰动条件下,设计的角加速度边界层观测器可实现角加速度信号的快速准确估计.

角加速度信号自适应小波的去噪方法

针对多扰动、大负载环境下角加速度计输出信号中含有脉冲噪声和高斯白噪声的情况,提出一种改进的离散小波阈值法与中值滤波算法相结合的角加速度计信号自适应去噪算法。首先,使用中值滤波对原始信号进行去除脉冲噪声的预处理;其次,使用分解层数的自适应确定方法与改进的阈值选取准则,通过离散小波阈值去噪法去除高斯白噪声。仿真结果表明,该算法能够有效地提高信噪比,降低最小均方误差。实验结果表明,该算法既能去除分子型液环式角加速度计信号中噪声,又能很好地保留真实信号中的高动态部分。