车辆运动模拟6自由度平台的协同控制研究

对车辆运动模拟6自由度平台进行研究。对四通阀控制液压缸伺服系统进行了理论分析和试验研究,讨论了有负载时,液压缸正反向运动速度一致和换向瞬间不产生压力跃变这两种情况下,非对称伺服阀各阀口面积梯度的关系。推导出空载时,使阀控非对称缸系统正反向运动速度一致且换向瞬间不产生压力跃变的非对称伺服阀各阀口的面积梯度的关系式。在此基础上,研究6个液压缸伺服系统协同控制,实现了车辆的运动模拟。实际运行结果表明:该平台运动平稳,各自由度协同控制性能良好,完全满足了车辆各种运动模拟要求。

超高压气动比例减压阀的设计与仿真研究

自行设计了一种超高压气动比例减压阀,该阀的先导气流引自主阀的进气口,流经压力调节腔排入主阀的排气口;以比例电磁铁作为先导级控制元件,采用电反馈闭环控制,输出压力在8～25MPa连续可调.通过建立系统的非线性数学模型,分析减压阀的动态特性及结构参数、控制器参数的影响,并利用Matlab进行了仿真.结果表明,该阀在设计压力范围内具有较好的压力特性;PI参数固定的控制器不能同时较好地满足阀在较高和较低输出压力下的控制要求;调压腔的体积是影响阀动态特性的重要因素,增大调压腔的体积是减小输出压力振动幅度、提高输出压力精度最为有效的方法.

基于Snake模型的特定人脸三维重建方法

以双目立体视觉为基础,构建一种特定人脸重建系统,提出基于Snake模型的特定人脸三维重建方法,利用已标定的摄像机拍摄立体图像对,采用肤色检测得到人脸区域。在对立体图像对进行摄像机畸变校正、立体图像对的外极线对齐、人脸区域选择及归一化等预处理后,采用金字塔结构相关匹配算法,在误匹配点数与精度两者之间达到较好的平衡。针对人脸提出能量最小化方程,考虑顺序匹配约束、连续性约束、曲线上各点曲率的估计和相关性约束条件,大大提高视差提取的正确率,解决了立体视觉中立体匹配的难点,成功地恢复出人脸的三维数据,实现特定人脸的重建。试验结果表明:基于Snake模型的视差抽取,并经过光顺处理和纹理映射后,除了脸部部分边缘存在一些变形外,主体部分的重建效果真实感强。该算法不需要结构光等设备,基本不需要人工干预,就能恢复出特定人脸的三维数据,效果好,实用性强。

开关先导型超高压气动减压阀原理与特性研究

设计了一种开关先导型超高压气动减压阀．该阀设计输入压力为35MPa，输出压力为4～25MPa．采用电反馈闭环控制，主阀采用活塞式结构，先导阀由两个电磁开关阀构成．建立了系统的非线性数学模型，分析结构参数和控制参数对系统动态特性的影响，利用Matlab进行了仿真，并在测试平台上对该减压阀的特性进行了实验，得到了减压阀的特性曲线．仿真和实验结果表明，该阀在设计压力范围内具有良好的压力特性；调压腔的体积和进排气气阻是影响阀动态特性的重要因素；增大调压腔的体积或增大进排气气阻可减小输出压力振动幅度、提高输出压力精度，但系统的反应时间变长．

基于Stewart机构的六维力/力矩传感器

基于Stewart机构的六维力/力矩传感器是一种十分优越的测力传感器,具有测力接触面大、承载能力强、量程大、测力信息丰富等优点,可被广泛应用在航空机器人、航空航天技术及宇宙空间器的对接试验、风洞试验等场合。根据以上特点,阐述Stewart机构的六维力/力矩传感器的测力原理,分析传感器的受力变形,零部件设计尺寸和理论尺寸的制造误差及安装误差对其测力精度的影响,并对其结构参数进行优化设计。提出一种标定方法,研究其标定算法。对自主研制的Stewart六维力/力矩传感器进行标定试验,得出该传感器的标定矩阵。研究结果表明,用标定矩阵代替传感器理论影响系数矩阵参与6个单向力传感器输出信号的耦合,能够有效地提高该传感器的测力精度。

基于并联六自由度电液伺服机构的力控制方法

基于并联六自由度机构的广义力数学模型,提出了基于单缸力小闭环和平台输出力大闭环的力控制方法.为了减小或消除平台运动位姿对力的影响,对各缸协同力控制及其影响因素等相关问题进行了分析,提出基于单缸位置补偿的力控制策略.建立了并联六自由度电液伺服机构单自由度力控制实验系统,并将所提出的力控制方法成功地应用于并联六自由度电液伺服机构的单自由度力控制实验.通过比较分析,总结出较为理想的并联机构力控制方法.

基于多元图像分析的表面缺陷检测算法

为了提高工业产品质量控制中表面缺陷检测的准确性和可靠性,提出一种基于多元图像分析(MIA)的表面缺陷检测算法.采用合格样本图像和被测图像堆叠构成多元被测图像,利用基于主成分分析(PCA)的多元图像处理方法,获得多元被测图像的主分量表示,将去掉第一主分量和噪音后的Q统计图像作为缺陷特征的检测空间,利用阈值处理检测缺陷.金属罐内壁的表面缺陷检测实验结果表明,与现有基于直方图阈值处理等检测方法相比,受照明不均匀影响小,提高了图像检测系统的准确性和鲁棒性,使缺陷的误检率大大降低.

4TPS-1PS四自由度并联电动平台动力学建模与位姿闭环鲁棒控制

4TPS-1PS四自由度并联平台是针对稳定跟踪系统需要而设计的一种新型并联机构,具有3个独立的转动自由度和1个移动自由度.对该新型并联平台进行运动学分析,将其分为上平台、电动缸、从动支链3个部分,利用拉格朗日方法建立了完整动力学模型,在此基础上提出一种适用于该并联平台的位姿闭环鲁棒控制策略.采用该并联平台特有的实时正解得到上平台实际位姿进行反馈,将平台作为一个整体进行控制,在任务空间内设计滑模变结构控制器,进行两自由度复合运动控制实验.结果表明,该控制策略是有效的,提高了平台的轨迹跟踪精度,平均位姿跟踪精度优于0.05°.

基于多元图像分析的包装罐内壁缺陷检测

为提高包装罐生产线内壁缺陷检测准确性与可靠性,研究了一种采用单摄像机的内壁缺陷检测系统。利用基于形态学的区域提取算法,从罐内图像中分割出内壁检测区域图像。提出基于多元图像分析(MIA)的内壁缺陷检测算法。利用图像融合构成环形合格样本图像,消除罐内焊缝区域的影响,把多个环形合格样本图像与测试样本内壁检测区域图像堆叠起来,用重合区域的图像构造多元测试图像。用基于主成分分析(PCA)的多元图像处理方法获得多元测试图像的主分量表示,将去掉第一主分量和噪声后的Q统计图像作为内壁缺陷特征的检测空间,利用阈值处理检测缺陷,解决了罐体内壁照明困难、亮度不均造成缺陷误检率高的问题,提高了检测系统的准确性和鲁棒性。实验表明对内壁缺陷检测的误检率降低到2%,验证了检测系统的有效性和可靠性。

流体调制技术及其在流体伺服控制中的应用

分析和介绍了流体调制技术的原理。

GPCM控制气动伺服系统的理论分析与实验研究

广义脉冲编码调制（ＧＰＣＭ）控制是针对脉冲编码调制（ＰＣＭ）控制气动系统中控制精度与控制范围、稳定性与快速性之间的矛盾而提出的。本文建立了ＧＰＣＭ控制气动伺服系统的数学模型，并进行了详细的仿真和实验研究。

气动位移系统的变增益“PCM”控制

本文以控制机器人手臂的非对称气缸为研究对象，提出一种新气缸位置“ＰＣＭ”控制系统。在气动回路上，利用Ｏ型三位五通问、开关阀及＂ＰＣＭ＂阀组实现分区控制和准确定位，仿真表明，此方案是可行的。

基于相关耦合的并联四轴电动伺服平台鲁棒控制

4TPS-PS并联电动平台由4个伺服电机协同驱动,实现3个转动和1个移动自由度,为提高平台运动的位姿轨迹精度,需要实现四轴的非线性同步。该文推导非线性相关耦合误差,兼顾各轴的跟踪误差和同步误差,提出一种基于该误差的鲁棒控制方法,设计基于非线性相关耦合误差和滑模变结构控制理论的鲁棒控制算法。进行仿真和实验研究,结果表明,该控制策略具有较强的稳定性,提高了各轴的非线性同步特性,从而实现平台的高精度轨迹跟踪,平均位姿跟踪精度优于0.07°。

高精度伺服油缸的设计及组合密封圈总摩擦阻力计算

本文介绍了作者采取一系列措施设计出的结构紧凑、体积小、密封效果好的伺服油缸。这种油缸具有良好的动、静态特性，已应用于风洞尾撑系统，获得了较高的位置控制精度。此外，本文还对组合密封圈的摩擦阻力进行了分析和研究，得出了计算总摩擦阻力的表达式。

汽轮机调节汽门操纵机构卡涩诊断方法

以汽轮机调节系统为对象,分析了调节汽门操纵机构中卡涩力的诊断方法,通过受力分析得到弹簧偏心距的理论计算公式,采用AMESIM软件建立了汽轮机电液调节操纵系统模型,在此基础上比较了采用油压与位移检测、BP神经网络和力曲线拟合3种卡涩诊断方法对不同情况下操纵机构卡涩力的检测情况.结果表明:油压与位移检测法能够对卡涩程度进行定性评估,但对轻微卡涩不敏感;BP神经网络对弹簧偏心距的检测较为准确,但需要样本训练网络;力曲线拟合法按照目标函数对油动机输出力曲线进行拟合,并利用拟合后的结果可进一步计算出弹簧偏心距,是卡涩诊断中最为适合的一种方法.

机电一体化的创新及发展方向

介绍了机电一体化的发展现状 ,讨论了机电一体化的创新及其未来的发展方向 ,并就如何提高我国的机电一体化水平提出几点看法。

功率回收型液压马达智能测试系统

针对企业对液压马达测试系统的需要,设计并研制出基于功率回收原理的液压马达智能测试系统和装置,并投入使用多年。本文介绍了测试系统的液压回路原理、控制原理和软硬件组成,重点阐述了功率回收、低速加载以及智能控制等关键问题。对系统进行了出厂试验,在对实测结果与马达的实际性能对比后得出该系统可用的结论。

电液伺服阀动静特性一体化自动测试系统研制

针对电厂对电液伺服阀性能测试的需要,设计出基于虚拟仪器技术的静态和动态性能一次安装测试的一体化智能测试系统。介绍该测试系统的控制原理和液压回路原理、软硬件组成和系统的性能参数。对系统进行出厂试验,将实测结果与阀的实际性能对比后得出该系统可用的结论。目前该系统已投入使用。

广义脉码调制液压伺服控制的研究

提出了广义脉码调制液压伺服控制，研究了用开关阀代替比例阀或伺服阀实现液压伺服控制的理论和方法。分析了开关阀控非对称液压缸伺服系统的动静态特性。为减少力负载对液压位置伺服控制精度的影响，设计了负载观测器；利用观测出来的等效负载进行反馈控制，抑制力负载干扰的影响，提高液压位置伺服控制的精度。

单阀双非对称缸反向驱动同步控制

本文研究双非对称伺服液压缸反向驱动系统。提出用一个伺服阀控制两个非对称缸反向同步驱动的简易方案；首次推导出该系统的数学模型，并对其进行简化和讨论，得出几点有益的结论。