基于Logistic插值模型的约束阻尼结构拓扑动力学优化

建立阻尼板有限元动力学方程,求解模态损耗因子算式。构建以模态损耗因子倒数为目标函数,以阻尼单元相对密度为拓扑变量,以阻尼材料用量及频率为约束的优化模型,采用优化准则法解算该模型。运用序列凸规划法构造目标函数的凸性逼近函数而对准则法进行改进,基于SIMP(SolidIstropicMaterialwithPenalization)和RAMP(RationalApproximationofMaterial Properties)材料插值模型推导出逼近函数对于拓扑变量的灵敏度,从而实现了两种插值模型下的改进准则法(OC),并验证了改进法具有全域性优化特性。针对这两种插值模型在对阻尼单元的密度进行惩罚时存在偏惠性问题,结合Logistic(LOGS)函数的几何特征,提出可以对单元密度范围进行选择性惩罚的LOGS模型,编程实现了基于LOGS插值的改进准则法。研究表明:LOGS模型比SIMP和RAMP具有更佳的单元惩罚特性,能更均衡地将单元中间密度惩罚至0或1,从而能得到更具全域性、减振效果更佳、更便于实施的阻尼与约束层优化构型。

双H叉合式定子谐振驱动的压电平面电机研究

为满足应用领域对高精密平面运动驱动的需要,提出了双H叉合式谐振驱动的平面电机及其动力学结构,择取该定子的面外对称弯振、左右杆面内弯振、上下杆面内弯振模态为电机的工作模态,通过面外弯振模态分别与两相面内弯振模态进行谐振耦合,分别在定子上下杆和左右杆的驱动足上复合出沿xz、yz面行进的两椭圆轨迹以驱动动子的x、y向运动。建立了定子的机电耦合分析有限元模型,求取了定子工作振动模态,验证其预设工作模态的存在性。通过对定子进行频率一致性计算,得到定子的主要尺寸为30 mm×8.7 mm×7.4 mm;通过定子谐响应分析,解算出其干扰模态特性,实现了干扰模态分离。通过定子瞬态振动响应计算,模拟出驱动足的两相椭圆轨迹,求得250 V驱动电压激励条件下的驱动足x(或y)和z向振幅分别为1.5μm和1.3μm,验证了电机工作原理并探析其调压、调频和调相振动特性。给出了定子夹持固定方式并完成了电机装配结构设计,该电机具有良好的动力学特性和应用前景。

飞行器自调平系统的模糊PID控制研究

平台调平控制是一个重要且复杂的过程,很难用一个精确的数学模型来描述,而传统的PID控制稳态精度不高、抗干扰性差,难以满足复杂环境下的自适应调平需求。因此,设计了模糊PID控制算法来对飞行器发射平台进行调平,介绍了模糊PID控制的设计方法,系统采用AMEsim和MATLAB/Simulink联合仿真,并将传统PID控制和模糊PID控制的仿真结果对比。仿真结果表明:模糊PID控制的平台调平相较于传统PID控制具有更高的控制精度和动态性能,调节速度提高了40%以上,无超调,无滞后,具有更好的抗干扰性和鲁棒性。使用AMEsim对平台调平系统建模,大大的提升了设计效率,在MATLAB中设计控制算法利用该软件强大的计算能力,使仿真的结果更加精确可靠。

面向复杂环境的无人机发射平台自调平系统研究

为了满足无人机发射平台在复杂环境下的快速、高精度自动调平要求,探索平台的调平控制方法和策略。根据无人机发射平台的调平液压原理在AMESim软件中对此调平系统进行建模和仿真,模拟液压调平系统在平台的调平操作。分析仿真的系统支腿位移、支腿液压缸流量、换向阀流量等曲线,清晰地观察该系统动态回路特性。仿真结果表明:所建立的系统仿真模型可适应复杂工况下调平,验证了调平系统的合理性,可为同类液压调平系统的设计与分析提供参考。

负载敏感式无人机发射平台调平系统控制仿真

以无人机发射平台为研究对象,通过对系统原理的详细分析,采用改进的PID增量控制闭环方式实现系统功能,来对无人机发射平台实现多状况下的快速、高精度调平。在建立好合理的平台液压调平模型后,利用AMEsim系统建模软件进行仿真分析,取得了很好的效果,并对比例换向阀与液压缸进行了详细的动态特性分析和研究工作。仿真结果表明,在前后支腿间距4340mm的条件下,达到调平精度±0.2°,所建立的系统仿真模型可适应发射平台的快速、高精度调平要求,实现了系统的跟随功能,满足系统的动态响应要求。

十字叠层压电定子双面驱动的平面电机

旨在提升电机性能及推动电机微型化发展,提出了一种新型十字叠层压电定子双面驱动的平面电机,利用面外、面内弯振耦合形成的椭圆轨迹推动动子精密移动;首先探讨了质点椭圆运动轨迹的形成条件并论述了电机的运行机理;然后基于灵敏度分析确定结构参数优化变量并对定子进行优化,简并了工作模态频率且使其分别为43252 Hz、43258 Hz、43289 Hz;最后利用Ansys对定子进行仿真计算,验证了定子设计的合理性和可行性,且仿真表明在激励电压为250 V、频率43300 Hz时,定子驱动足各向最大振动位移均达到了1.5μm,动子的运动速度达到了46 mm/s。

UAV发射平台调平系统的NSSCA-PID控制方法

PID控制器是目前实现UAV(Unmanned Aerial Vehicle)发射平台在复杂环境下的自适应调平的主要手段,其控制性能取决于参数整定的品质。基于经典的正弦余弦算法架构,提出了一种嵌入边界缓冲策略的邻域搜索正弦余弦算法(Neighborhood Searching Sine Cosine Algorithm,NSSCA)用于整定PID控制器参数。以单位阶跃信号作为调平系统输入,邻域搜索正弦余弦算法优化PID控制调平系统的上升时间为0.04 s,调整时间为0.106 s,最大超调量为5.44%,表明邻域搜索正弦余弦算法对PID控制器参数的整定效果优于Z-N法、遗传算法、灰狼优化算法和经典正弦余弦算法。