3D打印技术在机载超宽带共形天线中的应用研究

为提高共形相控阵天线的设计制造效率,在平面紧耦合天线的基础上,设计了与飞机襟翼曲面共形的紧耦合超宽带相控阵天线。按照共形天线的安装要求,提出了混合3D打印技术,即采用熔融堆积成型技术及微滴喷射成型技术实现襟翼流线型曲面模型的打印,并完成了紧耦合天线辐射层的打印,验证了3D打印技术在共形天线上的应用。加上馈电结构后对单元电压驻波比(voltage standing wave ratio, VSWR)和方向图进行了测试,结果表明所设计的天线在0.4~2.0 GHz范围内,VSWR、单元方向图和阵列方向图符合设计技术指标,为后续共形天线设计和加工提供了技术基础。

航空发动机叶片砂带抛光力的干扰观测补偿控制

为提高叶片尺寸精度及表面质量,针对气体的可压缩性、阀的死区效应、阀的流量非线性、气缸摩擦力和测量噪声等干扰因素对叶片抛光力控制精度的影响,提出了一种基于干扰观测器的反向传播神经网络比例—积分—微分控制方法。该方法通过构造干扰观测器来预测抛光力气动控制系统中的非线性干扰,并在控制中引入等效的补偿来抑制干扰,同时利用反向传播神经网络控制算法对比例—积分—微分控制参数进行在线自适应整定。仿真分析和实验结果表明,基于干扰观测器的反向传播神经网络比例—积分—微分控制器具有控制精度高、鲁棒性强、抑制干扰能力强等优点,能够提高叶片型面尺寸精度和表面一致性、降低表面粗糙度、减小残余应力并提高抛光效率。

叶片精密抛光伺服系统的干扰观测补偿控制

叶片型面尺寸精度及表面质量的提高对数控抛光伺服系统性能提出了更高的要求.针对非线性摩擦和被控对象参数摄动对数控抛光伺服系统定位精度和跟踪精度的影响,提出了一种基于干扰观测器的粒子群优化模糊PID(PFPID)控制方法.该方法通过构造干扰观测器来预测伺服系统中的非线性摩擦和参数摄动等各种干扰,并在控制中引入等效的补偿来抑制干扰,同时利用粒子群优化算法对模糊控制器的量化因子和比例因子进行在线调整,进而利用模糊控制器对PID控制参数进行自适应整定.仿真分析和实验结果表明,基于干扰观测器的PFPID控制器具有控制精度高、鲁棒性强、抑制干扰能力强等优点,其能够提高叶片型面尺寸精度和表面一致性,降低表面粗糙度,减小残余应力并提高抛光效率.

模糊自适应PID控制在静压行驶驱动系统中的应用

针对工程车辆静压行驶驱动系统的特点及其性能要求,应用模糊控制理论,在传统PID控制基础上设计一种模糊自适应PID控制器。该控制器根据马达转速偏差和偏差的变化率,利用模糊逻辑实现PID参数的在线调整,使系统具有较好的自适应能力和较强的抗干扰性。在Matlab/Simulink环境下对其进行了动态仿真。仿真结果表明,模糊自适应PID控制器的性能远优于常规PID控制器。

CAMC和PID并行控制在数控伺服系统中的应用

针对数控电液位置伺服系统的非线性、参数时变性等特点,设计一种基于CAMC和PID并行控制的方案。以PID为反馈控制来保证系统的稳定性且抑制扰动,以CAMC为前馈补偿控制器来确保系统的控制精度和响应速度。在MAT-LAB环境下对位置伺服系统进行动态仿真。仿真结果表明:基于CAMC和PID的并行控制响应速度快,稳态精度高,其控制性能远优于传统PID控制器。

液压重载机械臂设计与仿真

针对复杂工况下的重载搬运和装配,设计一款六自由度液压重载机械臂。利用SolidWorks建立其三维模型,简要阐述了夹持手的设计方案。基于D-H法建立了运动学模型,并验证方程的正确性。设置机械臂各关节和夹持物的质量属性,通过五次多项式规划末端轨迹。利用ADAMS进行动力学仿真,得到了各关节在工作状态下所需的驱动力矩,并分析了所选液压元件的可行性和有效性。通过上述仿真确定了机械臂的动力学性能指标,并为后续控制系统设计提供了理论依据。

整体叶盘集成制造单元A轴的摩擦补偿控制

针对非线性摩擦对A轴定位精度的影响,根据静态和动态摩擦模型的不同动力学特性,提出两种不同的积分型滑模控制器。当系统处于不同摩擦阶段时,相应的摩擦补偿控制器被激活;当两种摩擦状态不断切换时,相应的摩擦补偿控制器也在不断切换。实验结果表明,该方法能有效提高A轴的定位精度和跟踪精度,使整体叶盘型面加工精度和表面一致性得到保证,并显著降低了表面粗糙度。

整体叶盘高效强力铣集成制造单元的精度补偿控制

针对非线性摩擦对整体叶盘高效强力铣集成制造单元定位精度的影响,提出一种基于模糊切换增益调节的滑模控制方法。通过事先给定系统的期望运动轨迹,设计出滑模控制的切换函数,以保证系统的初始状态在滑模面内。采用模糊推理系统,根据滑模到达条件对切换增益进行动态调整,并利用切换增益消除干扰项,从而消除抖振。仿真分析和实验结果均表明,基于模糊切换增益调节的滑模控制具有控制精度高、鲁棒性强、抑制干扰能力强等优点,能够提高叶片型面尺寸精度和表面一致性,降低表面粗糙度,减小残余应力并提高加工效率。

大功率五坐标机床A轴的新型控制算法设计

针对齿隙和非线性摩擦对A轴控制精度的影响,设计了增益自调节模糊控制器,通过引入基于连续指数函数的增益自调节策略,消除了传统模糊控制中增益切换引起的控制律突变.虽然增益自调节模糊控制可以实现良好的动态响应和较小的稳态误差,但其需要二维模糊控制规则表来计算控制律,这在一定程度上影响了控制系统的动态响应速度.因此,设计了增益自调节模糊滑模控制器,通过采用模糊控制来逼近滑模等效控制律中的非线性函数项,消除了传统滑模控制的抖振现象.实验结果表明,本文所设计的两种控制算法均能实现较快的零超调动态响应及较高的稳态精度,能有效提高整体叶盘型面的加工精度和表面一致性,并显著降低叶片表面粗糙度.

航空发动机叶片砂带抛光力控制技术

基于制造集成化对航空发动机叶片的抛光要求,针对叶片抛光过程中抛光力的非线性和时变性难以控制等问题,提出一种建立抛光力控制系统数学模型并进行模糊比例-积分-微分控制的方法。研制了砂带抛光施力和运动机构,以气缸和比例阀为主要研究对象,建立抛光力控制系统的数学模型,结合模糊比例-积分-微分控制原理,设计了自适应模糊比例-积分-微分控制器。对抛光力控制系统进行系统仿真与实验验证,结果表明,所采用的模糊比例-积分-微分控制系统具有快速响应性和较强的鲁棒性,可以满足叶片抛光过程中抛光力的控制要求。

带式输送机拉紧装置张力的灰色预测PID控制

针对带式输送机拉紧装置张力控制系统的非线性和时变性,基于灰色预测PID控制理论设计了拉紧装置的张力控制系统。建立的灰色系统模型可以描述被控对象的不确定性和不完全性,灰色预测PID控制以系统的行为数据为采样信息来获取系统的发展规律,并根据系统未来的行为趋势确定系统的超前控制量。仿真分析和实验结果均表明,灰色预测PID控制具有响应速度快、控制精度高、鲁棒性强、抗干扰能力强等优点,其能够很好地满足带式输送机拉紧装置张力控制系统动态性能的要求。

干扰观测PID控制在电液位置伺服系统中的应用

针对电液位置伺服系统的特点及其性能要求,在传统PID控制基础上设计出一种基于干扰观测器的PID控制器。该控制器可以观测出等效干扰,并在控制中引入等效的补偿,可实现对干扰的完全抑制。在MATLAB环境下对该系统进行了动态仿真。仿真结果表明,该控制器具有很好的快速响应特性、较强的鲁棒性和较高的跟踪精度。

数控进给伺服系统的模糊免疫自适应PID控制研究

针对数控进给伺服系统的特点及其性能要求,应用免疫反馈系统的原理和模糊控制理论,在传统PID控制基础上设计出一种模糊免疫自适应PID控制器。运用模糊免疫PID控制,通过模糊控制规则对PID参数进行实时修改,使系统具有较好的自适应能力和较强的鲁棒性。在MATLAB环境下对进给伺服系统进行了动态仿真。仿真结果表明,模糊免疫自适应PID控制器的控制性能远优于常规PID控制器,即使在外界干扰和系统工况发生变化时,此控制器也具有很好的快速响应特性和较强的鲁棒性。

弹簧结构与性能参数的多目标优化设计

内燃机气门弹簧设计属于多目标优化设计,针对多目标优化问题本身的复杂性,将其转化为单目标优化问题,综合运用机械优化设计理论及方法,通过分析弹簧优化设计的设计变量、目标函数和约束条件,建立起以弹簧的结构重量、自由高度及防共振性能为目标函数的多目标优化设计数学模型,并通过MATLAB编程对数学模型进行了求解,得到了弹簧结构参数和性能参数的最优值。这种多目标优化设计的思想和方法可以较大地提高设计质量和效率,具有较大的工程实用价值。

小曲率整体叶盘复合高效强力铣加工基础试验研究

将盘铣、插铣和侧铣等工艺高度集成对于小曲率整体叶盘通道的大余量开槽加工具有可行性和有效性,同时也为实现该工艺方法的数控装备的刚度分析与切削参数优化提供了依据。

液压挖掘机工作装置的区间Ⅱ型模糊控制

针对液压伺服系统中阀的流量非线性、泵的流量脉动、液压缸的非线性摩擦力和测量噪声等不确定性干扰因素对液压挖掘机工作装置位置控制精度的影响,建立了动臂液压驱动系统的非线性数学模型并设计了区间Ⅱ型模糊控制(IT2FLC)算法。该算法将传统I型模糊集合中的隶属度值再次进行模糊化表示,即其隶属度值本身为I型模糊系统。Ⅱ型模糊系统增强了集合的模糊性,从而提高了其处理不确定性的能力。仿真分析和实验结果表明,与传统Ⅰ型模糊控制(T1FLC)相比,基于IT2FLC的液压驱动系统具有控制精度高、鲁棒性强、抑制干扰能力强等优点,其能有效减小输入信号突变导致的超调和振荡,并显著提高输入信号平稳变化时的跟踪精度。

曲柄滑块机构的运动精度分析与计算

曲柄滑块机构是一种典型的四连杆机构,尽管设计时理论计算可以达到很高的精度,但是由于构件的制造误差及运动副的配合间隙等因素,会使机构在运动中产生输出误差,有时还会显著超出机构设计的允许误差。依据概率统计的相关理论进行机构设计,即考虑构件制造尺寸的随机误差,以保证机构运动的精度在允许的误差范围内。利用MATLAB进行仿真计算和实例研究,得出了理论设计和精度分析的计算结果。该方法准确、效率高、而且适合其它类型的机构设计,具有较大的工程实际应用价值。

模糊自适应PID控制器在液压AGC系统中的应用

针对液压AGC(Automatic Gauge Control)系统生产工艺中对厚度控制的要求,设计一种应用于液压AGC系统的模糊自适应PID控制器。该控制器以常规PID控制为基础,根据偏差和偏差的变化率,利用模糊逻辑实现PID参数的在线自调整,进一步完善PID控制器的性能,提高厚度控制系统的控制精度。仿真结果表明:该控制器既具有常规PID控制器高精度的特点,又具有模糊控制器响应速度快的特点,而且具有良好的动态、稳态性能以及较强的鲁棒性,能够使液压AGC系统达到满意的控制效果。

卡尔曼滤波器在电液位置伺服控制系统中的应用

针对电液位置伺服系统的特点及其性能要求,采用卡尔曼滤波器来克服控制系统中的测量噪声和控制噪声对控制性能的影响,并在MATLAB环境下对该系统进行了动态仿真,结果表明,基于卡尔曼滤波器的PID控制性能优于常规PID控制,其对噪声具有很好的抑制作用,同时具有很好的动态响应特性。

基于克隆选择算法的直流电机控制系统设计

针对直流电机调速系统的多变量、强耦合等非线性特性以及传统的PID控制很难达到较高的调速性能。将克隆选择算法与常规PID控制相结合,设计出了一种智能PID控制系统。该系统能够对控制器参数进行实时在线调整,从而提高了整个直流电机调速系统的动静态性能和鲁棒性。在Matlab环境下对其进行了仿真试验研究,结果表明,该控制器的性能远优于常规PID控制器。