基于数字图像相关的切削加工剪切区应变率监测调控研究

切削加工是航空制造领域主要加工方式之一,切削过程应变与应变率对切屑生成和加工表面质量有较大的影响,监测和调控切削过程应变与应变率是研究切削机理和实现加工过程控制的直接方法之一。本文开发了一套切削过程剪切区应变率监测调控软硬件系统,搭建了正交切削原位成像平台,获取切削过程剪切区显微照片,编写了多线程加速的全局数字图像相关算法,实现对正交切削过程的同步图像分析和剪切区应变率计算;建立了一套由计算机控制数控车床主轴的调速系统,根据测量应变率与目标应变率的大小关系实时调节主轴倍率。开展了两组正交切削试验,试验结果表明,所搭建的试验系统可以实现对剪切区的应变率监测与调控,调控后剪切区应变率与目标值偏差小于10%,与理论预测值相比误差小于23%。

应变式微型精密压电驱动器的一体化设计及其PID控制

基于有限元分析设计了一种利用应变片进行位移反馈的微型精密压电驱动器。该驱动器采用位移放大机构对微小应变进行放大,通过测量应变电桥的输出间接地测量出驱动器的微小位移。标定实验显示该传感器的精度为80nm。虽然该应变反馈式压电驱动器是一种含有迟滞特性的复杂受控对象,但是在准静态条件下PID算法可以对其进行有效的闭环控制。分别进行了准静态的定位实验和跟踪实验,结果表明,PID控制算法对本驱动器的控制效果比较理想。在定位试验中,定位效果与开环相比有明显提高,定位误差不超过0.059μm;单频正弦信号跟踪误差不超过0.085μm;多频正弦信号跟踪误差不超过0.092μm。实验证明了该方法在准静态条件下的有效性。

简谐及随机激励下柔性悬臂梁振动主动控制的实验研究

利用压电陶瓷作为传感器 ,对根部施加了简谐、随机激励的柔性悬臂梁的振动主动控制进行实验研究。在使用数字滤波器的基础上 ,实现了对前两阶模态的控制 ,效果明显。比较了应变率负反馈和应变正反馈控制律的控制效果。

带有应变反馈的柔性机械臂振动控制

基于柔性臂的部分状态反馈 ,结合柔性臂机电耦合特性 ,得到了以柔性臂末端点转角θt为输出 ,以给定转角θd 为输入的传递函数。由 Parseval定理 ,将时域的二次型目标函数转化为频域的二次型目标函数 ,得到柔性臂应变反馈增益。

一种非对称式压电驱动微夹持器

针对微管类（直径0~300μm）零件的夹持需求,基于有限元分析设计了一种非对称式压电驱动的微夹持器.该微夹持器采用柔性铰链实现压电陶瓷输出位移的传递和放大.采用平行四杆机构实现夹钳末端的平行移动.通过检测柔性铰链处应变的方法,间接地测量夹持力和位移信息.微夹持器的实验特性显示位移的放大倍率为5.6倍,夹持器末端夹钳可以实现平行移动.力和位移标定实验中显示夹持力的分辨力在2.41 m N,位移的分辨力在0.22μm,且力/位移与应变具有很好的线性关系.采用增量式PID的控制算法对系统进行力/位移的闭环控制.以微型玻璃管（直径150μm）夹持为例,系统的阶跃响应实验显示,系统的力/位移控制可以实现无超调.实验结果表明增量式PID控制算法可以实现对本微夹持器力/位移的准确、稳定控制.

空间柔性臂的解耦动力学模型及其控制

提出了一种空间柔性结构通过关节电机同时实现轨迹控制和振动抑制的方法。针对单连杆空间柔性臂,采用非约束模态法建立了刚柔解耦动力学模型;提出了基于应变反馈的PID控制策略,并设计了PID/应变反馈复合控制器,同时实现对柔性臂末端运动轨迹的定位控制和弹性振动抑制控制;仿真结果验证了该控制策略的可行性。

斜拉索横向振动的积分应变反馈控制实验研究

提出采用积分应变反馈控制方法对斜拉索平面内多模态横向振动实施主动控制，采用粘贴在拉索表面的ＰＶＤＦ压电薄膜传感拉索横向振动时的动态应变信号． 文中介绍了实验系统的组成、特点、在斜拉索比例模型上的实验研究工作以及主动控制的实验结果． 理论与实验研究结果表明积分应变反馈控制方法能明显衰减斜拉索横向振动，避免模态截断引起的溢出问题，而且控制系统实现容易、易实用化．

基于织物拉伸传感器的手势映射系统

针对人机交互中主从手映射系统反馈信息缺乏、映射精确度及可穿戴性差等存在的缺点,提出一种基于织物可拉伸传感器以及具有反馈机制的主从手映射操控系统。以莱卡织物表面旋涂石墨烯/聚苯胺复合导电材料,有机硅导电银胶作为电极,研制一种全柔性织物可拉伸传感器。同时将该拉伸传感器布置于人手及机械手,构成2×5的拉伸传感阵列。结合主从手拉伸传感信息,通过改进D-H算法,建立手势识别模型。利用BP神经网络对主从手拉伸传感器信息映射进行离线建模,结合在线优化算法,引入拉伸传感器信息反馈机制,实现主从手交互手势的高效、精准映射,建立具有反馈机制的手势映射系统。通过实验分析传感器的拉伸特性,并对有、无反馈机制的手势映射系统的映射精准度进行对比实验。结果表明,所设计的基于柔性织物拉伸传感器、具有反馈机制的主从手映射系统提升了手势映射的精准度,并兼具良好的穿戴性。

振动控制中的局部应变补偿和改进PPF算法

为了克服压电结构振动同位配置中局部应变和正位移反馈(PPF)算法补偿阻尼比的两面性问题,运用低通滤波器来滤除高频局部应变模态,用速度负反馈混合PPF算法来进一步提高系统的阻尼比,通过劳斯判据分析了改进后算法的稳定性条件.以飞机壁板结构为研究对象,根据激光测振仪识别出其中的两阶模态振型,并粘贴压电片进行振动控制.仿真和实验结果表明,无论是在正弦激励还是随机信号激励下,混合了低通滤波、PPF和速度负反馈(DVFB)的新方法都能较大幅度降低结构的90 Hz和162 Hz模态振幅,并有效抑制单一PPF实验过程中出现的谐波分量,两阶模态同时控制效果都达到10 dB以上.

灵芝胞外多糖高产菌株筛选及其深层发酵培养基的优化

运用反馈抑制理论构建了耐灵芝胞外多糖 (EPS)反馈抑制的筛选模型。添加在筛选培养基中的其指示因子同源胞外多糖浓度为 2 .34g/L。将实验室保藏的 37株灵芝菌株输入该模型 ,即可检出耐灵芝胞外多糖反馈抑制作用最强、产胞外多糖能力最强的菌株GL0 2 9。然后在基础培养基的基础上用正交试验方法优化GL0 2 9深层发酵培养基。结果表明 ,组合碳源和组合氮源培养基最适合该菌株深层发酵生产灵芝胞外多糖。深层发酵培养基配方为 :蔗糖 10 g/L ,玉米粉15 g/L ,蛋白胨 2 g/L ,酵母膏 1g/L ,KCl 0 .5g/L ,KH2 PO4 ·7H2 O 0 .5 g/L ,pH自然。于 30℃、12 0r/min摇瓶培养 9d ,该菌株的胞外多糖产量高达 3.0 7g/L。

肌电控制前臂假手握力反馈装置

本文研究了利用电阻应变片测量假手握力及采用电刺激方法实现假手握力反馈的原理与反馈装置的实现,并对如何达到良好的反馈效果及实际应用的问题进行了讨论。实验结果表明:本文所采用的方法简便易行,反馈信号的特征明显,反馈效果良好。本文所述方法可应用于各种类型的电动假手,构成感觉反馈系统。

基于反馈调节器的应变式位移传感器非线性校正

因受自身材质、工艺等条件的限制以及温度等外界环境影响,应变式位移传感器的输入-输出特性存在非线性误差.采用最小二乘法建立传感器正模型、逆模型及传统方法补偿后的传感器输出误差模型.在此基础上根据反馈控制理论引入反馈调节器,利用传感器正模型与输出误差模型对系统非线性特性做进一步补偿,实现对传统非线性校正方法的改进.同时,通过调节反馈系数改变反馈调节器的作用强度,可抑制系统零点漂移.研究结果表明,经含有反馈调节器的非线性校正环节作用后。

中心刚体-柔性梁应变反馈多目标优化控制

本文针对柔性结构在轨组装任务背景,将自动飞船和待运送部件分别简化为中心刚体和柔性梁附件,研究自由漂浮中心刚体-柔性梁系统的动力学与控制问题.首先基于小变形和低转速假设,将梁用假设模态法离散,采用Lagrange方程导出系统动力学方程.继而设计一种带有应变反馈的PD控制律用于完成中心刚体的状态镇定以及柔性梁振动抑制.此外,本文还使用遗传算法对控制器中的参数进行多目标优化.最后,通过数值算例验证了所设计控制器的有效性.

混合应变量子阱SOA的增益特性

报道了基于混合应变多量子阱有源材料的半导体光放大器及其增益特性.引入张应变量子阱的SOA器件,增益带宽约为50nm,偏振相关损耗小于1dB,峰值增益随偏置电流增大蓝移.在高偏置条件下,芯片剩余反射和外腔反馈引起的受激发射造成增益带谱收缩,增益下降.高性能SOA必须克服芯片剩余反射和抑制外腔反馈.

7.8μm二级分布反馈量子级联激光器

报道了基于应变补偿的InP基In0.53+xGa0.47-xAs／In0.52-yAl0.48+yAs分布反馈量子级联激光器．采用二级光栅作为反馈，激射工作波长为7．8μm，在1％占空比，5kHz频率的工作条件下，在93～173K的温度范围内，单模发射光谱边模抑制比均超过20dB，调谐系数dλ／dT=0．5125nm／K．在93K时，峰值功率为30mW，直到153K时，峰值光功率仍达到12mW．

基于m值钛合金超塑性变形过程的计算机控制系统

通过PC、实验控制软件、DSP、灵敏传感器等组成控制系统对钛合金超塑性拉伸变形过程进行优化控制,以便获得更好的超塑性。讨论了m值法计算机闭环控制系统的原理和实验方法。结果表明,利用m值法计算机闭环控制系统对变形进行监控,TC11钛合金能够获得更显著的超塑性,能有效地找到一种材料最佳变形模式。

负反馈放大电路内参数“应变”分析

对于负反馈电路内部输入及输出电阻参数计算,经典方法及其公式未能反映外部信号源及负载参数的影响。依据反馈控制模型和电路理论定理,经数学证明得到一组新式。新式包容有经典式并将之作为外参数不变的特例,二者间相容性的讨论进一步论证新式的正确性。分析结论表明:负反馈电路外部参数变化直接影响其内部参数表达,并因此加强电路的调整功能。因此,可推断这些新式特性应是一般反馈系统的共同属性。

螺旋霉素产生菌螺旋霉素链霉菌遗传育种

本文是利用抗生素抗性与产量之间的相关性来进行螺旋霉素产生菌螺旋霉素链霉菌的遗传育种,旨在获得高效价菌株,从而提高螺旋霉素的生产水平。首先用正交试验法确定出发菌株最佳发酵培养基,并在此基础上通过紫外线诱变,和在螺旋霉素浓度梯度平板上筛选螺旋霉素抗性菌株。按上述方法理性化筛选得到的菌株多为正突变株。从本实验得到一株螺旋霉素抗性菌株SPM^r-248,其抗性较出发菌株提高300％,生产能力较出发菌株提高81.3％。菌株SPM^r-248的高效价生产性能遗传特性稳定。在7m^3罐做发酵放大,与出发菌株相比,发酵效价提高31.4％,发酵指数提高18.8％,具有一定的学术意义和经济价值。

芳香族氨基酸及其衍生物的细胞工厂构建策略

芳香族氨基酸及其衍生物由于其特定的生理活性,已广泛应用于医药、食品、饲料和化工等行业。利用重组微生物发酵生产芳香族氨基酸及其衍生物是满足全球日益增长需求的有效途径。通过将代谢工程策略与合成生物学、系统生物学和生物工程的发展相结合,在菌株的改造及优化方面取得了显著的进展。然而,合成芳香族氨基酸及其衍生物的代谢途径长且调控机制复杂,通过简单的代谢途径改造难以大幅提高产量,因此,近年来出现了很多相关的改造方法,为克服代谢途径中的限速问题提供了很好的借鉴意义。本文回顾和比较了最近在芳香族氨基酸及其衍生物合成方面应用的成熟技术和策略,包括常用的代谢途径改造策略(如增加前体供给、解除关键酶和阻遏蛋白的反馈抑制和阻遏抑制、改造转运系统、全局调节系统)以及菌株生长与生产产品耦联和菌株构建方法(如基于生物传感器的高通量筛选以及对培养基和培养条件的优化等),未来相关前沿技术如计算机辅助途径酶改造技术和筛选高产菌株的定向进化技术将助力芳香族氨基酸及其衍生物高产菌株的构建。

压紧杆式太阳翼自动化加载设备设计与验证

基于对国内外太阳翼压紧释放机构预紧实施的现状及存在问题的研究,开展设备小型化、轻量化、可视化设计,研制了一种电机驱动拉伸压紧杆的力反馈型自动化加载设备。该设备采用特制的夹紧接口,并利用凸轮原理解决了狭小空间内压紧杆的的夹紧难题;采用拉力传感器和力反馈系统等将太阳翼压紧杆预紧力施加精度控制在5%以内,有效地解决了预紧力加载的精度问题和自动预紧问题。为验证设备性能,开展了预紧力误差分析,设计了一套采用电阻应变片实时测量预紧力的方案,得出设备工作时预紧力的变化情况。试验结果表明,自动化加载设备不受人员技能水平的影响,绝对精度最大值为3.11%,单次加载时间小于1 min。