HB型共永磁体二自由度平面直线电动机的研究

提出一种ＨＢ型共永磁体的新结构二自由度平面直线电机方案，可用一台电机通过合理的磁系统设计实现二自由度平面直线驱动。概述了该电机的结构及原理，对电机的磁系统进行了基本解析分析，结合实际样机进行了实验研究。

单作用直线电机三缸往复泵运动特性研究

针对传统单作用三缸往复泵结构复杂,排量、压力波动大,排量调节困难等缺点,提出了一种采用直线电机驱动技术的单作用三缸往复泵,介绍了该往复泵的工作原理,提出了能使该种往复泵理论上实现"恒排量"的运动规律和运动相位,讨论了运动相位误差对往复泵排量波动的影响。研究结果表明,在给定运动规律和运动相位下,往复泵的冲程和控制系统的控制精度是影响其排量不均匀度的主要因素,控制精度越高,冲程越长,排量不均匀度越小。通过实例计算可以看出,单作用直线电机三缸往复泵不需设置排出空气包就可以使排量不均匀度达到曲柄滑块机构单作用三缸往复泵的使用高性能排出空气包的水平。研究结果为开发新型的"恒排量"往复泵及其控制系统的设计提供了理论依据。

IC封装设备的直线电机定位精度试验研究

直线电机凭借其优异的传动性能在IC封装设备中被广泛应用,其定位精度直接影响设备的总体精度。为了提高直线电机定位精度,采用Agilent双频激光干涉仪对直线电机的定位精度进行测试。通过直线电机不同工况下的定位精度进行了测试,发现直线电机进给的速度、加速度的变化对定位精度的影响不大,且定位精度具有累计性。最后,根据功能要求采用分段补偿方法对直线电机定位精度进行误差补偿,试验结果表明该误差补偿方法简单易行。

丁羟推进剂粘接体系中的组分迁移

用浸泡增重法研究了衬层、绝热层对DOS和T27的吸收能力,用气相色谱仪研究了HTPB推进剂/HTPB衬层/EPDM绝热层粘接体系中DOS、T27和GFP的迁移。结果表明,HTPB衬层和EPDM绝热层对DOS和T27的吸收能力很强;粘合剂的极性增大或交联密度升高,衬层对DOS、T27的吸收能力下降,但粘合剂的极性增大,对衬层与HTPB推进剂的界面粘接性能不利;在HTPB推进剂/HTPB衬层/EPDM绝热层粘接体系中,DOS、T27或GFP的迁移平衡浓度为粘合剂相的平衡浓度。

HTPB／TDI衬层与NEPE推进剂的界面反应机理

采用富立叶变换红外光谱(FTIR)和全反射红外光谱(FTIR/ATR),研究了半固化的HTPB/TDI衬层表面的活性基团以及不同的—NCO基团与不同羟基的反应速率。结果表明,半固化的HTPB/TDI衬层表面含有大量的—NCO基团;HTPB/TDI衬层和NEPE推进剂粘合剂相的—NCO基与—OH的交叉反应速度较NEPE推进剂的固化反应速度快得多。HTPB/TDI衬层与NEPE推进剂界面的化学反应机理是粘合剂相中—OH基和—NCO基的交叉反应,其中衬层中TDI分子的—NCO基与PEG分子的—OH基的反应速度稍快于NEPE推进剂中N100分子的—NCO基与HTPB分子的—OH基的反应;在界面区域,HTPB/TDI衬层与NEPE推进剂通过氨基甲酸酯键形成化学粘接。

NEPE推进剂粘接体系中的组分迁移及影响

采用高效液相色谱(HPLC)和等离子发射光谱(ICP),并结合粘接强度的变化,研究了NEPE推进剂粘接体系中组分的迁移及对粘接性能的影响。结果表明,NEPE推进剂中的硝酸酯和稳定剂向HTPB/TDI衬层中的迁移量,随氨基甲酸酯硬段含量的升高而增大;硝酸酯的迁移对衬层的粘接贮存性能无明显不利影响,但显著降低了HTPB/TDI衬层的力学贮存性能;NEPE推进剂中TPB的单向迁移降低了衬层/推进剂界面的粘接性能,稳定剂的单向迁移显著降低了界面的粘接贮存性能。

衬层预固化程度对衬层/推进剂界面粘接性能的影响

研究了壳体粘接式固体火箭发动机装药中衬层的固化程度对推进剂和衬层间界面粘接性能的影响,采用红外光谱技术对衬层固化过程中微观结构的变化进行了表征,初步探讨了衬层固化程度影响界面粘接强度的机理。结果表明,衬层固化0~8h,-NCO含量迅速下降,衬层与推进剂界面的粘接强度随衬层固化时间的增加而增大;固化8~40h时,衬层中的-NCO含量下降速度减小;衬层与推进剂界面的粘接强度随衬层固化时间的变化不大。

直驱型高速数控机床进给系统设计分析及实验

为克服传统机床"旋转电机+滚珠丝杠"进给传动方式存在的弹性变形大、响应速度慢、易磨损等问题,利用永磁直线同步电机(PMLSM)设计了一种直线电机驱动高速数控机床进给系统。从理论上分析了系统机械结构对动态特性的影响,在此基础上,对最大切削力工况下的进给系统主体结构进行了刚度、强度以及模态分析,最后,实验测试了进给系统的位置精度及动平衡精度。结果表明,该进给系统结构变形量小于0.01mm,最大应力为5.7MPa,且在低阶频率范围内,主动避开1、2、5、6阶加工激振频率可使进给系统具有较高的抗振特性,同时该系统的位置精度、平衡精度均在设计指标内,有效的保证了进给系统主体结构的动态精度及稳定性。

直线超声电动机驱动的平面3-PRR并联平台视觉精密定位

提出一种直线超声电动机驱动的平面3-PRR并联平台,研究并联平台视觉精密定位技术。给出并联平台结构并采用矢量链法得到并联平台运动学模型。针对并联平台动平台位姿测量问题,利用视觉系统作为反馈单元,通过图像处理技术对动平台上的人工特征中心定位,实现对动平台位姿精确测量;针对传统PID关节控制器在实际控制中问题,采用基于扰动观测器的并联平台支链控制器模型。试验结果表明:对于目标位置为(20 mm,20 mm),并联平台半闭环控制精度约为±500μm,而通过视觉定位精度达到±5μm。视觉定位较半闭环控制大幅提高了并联平台定位精度,能够满足并联平台大行程、高精度定位的需求。

一种新型调焦机构设计

调焦机构是变焦距镜头中重要的组成部分,目前对变焦距镜头调焦主要采用凸轮机构的变焦方式,其缺点是体积大、效率低、精度差。为此本文提出了直线驱动的方式进行调焦的原理与方法,介绍了一种应用系统,其主要由直线电机、直线导轨、直线位移传感器、DSP控制器等组成,从根本上改变了传统的调焦机械结构。具体给出了测量系统的组成结构和实验结果,并进行了精度影响因素分析,实验结果表明测量精度可保证在0.005mm内。

一种空间相机调焦机构的设计研究

随着现代光学捕获技术的不断发展,捕获目标的日趋复杂化,对空间相机的要求也越来越高,为了保证光学系统具有更强的适应性,获得最佳图像,设计了一种调焦机构。调焦机构由直线电机、直线导轨、光栅尺等组成,针对航空光学系统对调焦机构的要求,对该调焦机构的试验过程进行了设计,针对控制精度、晃动和高低温进行了试验,并分析了影响调焦机构精度的主要因素。试验证明该调焦机构可以满足使用要求。

固体火箭发动机包覆层厚度超声测量新技术

针对超声脉冲回波技术测量火箭发动机包覆层厚度存在的问题和缺点 ,提出了一种板波诱发波的超声测厚新技术 ,并介绍了其原理。该方法可以在发动机壳体外侧测量内壁涂敷的包覆层厚度 。

白炭黑特性对丁羟衬层力学性能的影响

研究了沉淀法白炭黑在HTPB/TDI衬层中的补强效果及白炭黑的分散性、表面羟基含量和类型、空隙容量等对丁羟衬层力学性能的影响。结果表明,沉淀法白炭黑是HTPB/TDI衬层体系良好的补强填料,补强效果分为物理补强和化学补强两部分,化学补强效果取决于表面孤立态羟基及其相对含量,物理补强效果取决于分散性;白炭黑的空隙容量是综合评定白炭黑在HTPB/TDI衬层中补强效果的有效参数。

双作用三直线电机往复泵运动特性研究

针对传统往复泵结构复杂,排量、压力波动大等缺点,提出了一种双作用三直线电机往复泵。介绍了该往复泵的工作原理,提出了直线电机采用特定的等加速-匀速-等减速运动规律和120°或60°的运动相位,能使该种往复泵理论上实现"恒排量",讨论了2种运动相位时运动相位误差对往复泵排量波动的影响。研究结果表明,在给定相同运动规律和运动相位下,双作用三直线电机往复泵的排量不均匀度仅为单作用直线电机三缸往复泵的2/3;采用60°的运动相位时,双作用三直线电机往复泵的排量不均匀度仅为采用120°的运动相位时的3/4。计算表明,即使采用较低精度的控制系统,双作用三直线电机往复泵排量不均匀度也可以较容易地控制在5%以下,从而极大提高了往复泵的性能。

直线电机气浮精密平台的设计与控制

高精度综合测量仪在工作中要求达到亚微米级的运动精度,为此建立了X Z直线电机气浮精密运动平台,对气浮导轨设计、直线电机控制等关键技术进行了研究.采用有限元设计法设计了气浮导轨,实验结果表明,采用该方法设计的气浮导轨具有较高的承载能力和刚度.提出一种改进的PID控制策略,从而改善直线电机运动平台的抗干扰能力,并使其获得较高的稳态位置精度.实验结果显示,在采用这种控制方法后,直线电机气浮精密平台的定位精度可达到0.5μm.

PMLSM伺服系统的自适应RBFNN反推控制

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)伺服系统存在的端部效应、负载扰动及参数变化等不确定性因素,采用一种将反推控制和自适应径向基神经网络(RBFNN)相结合的控制方法。首先,针对电机系统多扰动非线性特性设计一种反推控制方案,利用反推思想根据期望的运动轨迹来计算跟踪误差,将其作为下一个子系统的控制目标,并利用Lyapunov稳定性理论对每个子系统设计虚拟控制律,保证系统的全局稳定。但在设计中不确定性是未知且难得到的,因此,采用自适应RBFNN在线估计和补偿不确定性,克服不确定性因素对系统性能的影响,提高位置伺服控制的精度,利用Lyapunov函数推导出自适应律以在线调整神经网络的参数。最后,实验结果表明该方案是有效可行的,与反推控制方案相比,基于自适应RBFNN的反推控制系统具有更好的位置跟踪性和抗扰性。

一种高精度调焦机构设计

调焦机构是变焦距镜头中重要的组成部分,目前对变焦距镜头的调焦主要采用凸轮机构的变焦方式,其缺点是体积大、效率低、精度差。为此本文提出了采用电机驱动和直线导轨配合的方式进行调焦的原理与方法,介绍了一种应用系统,其主要由步进电机、THK导轨、电位计等组成,具体给出了测量系统的组成结构和实验结果,并进行了精度影响因素分析,实验结果表明测量精度可保证在0.005mm内。

数控机床大推力永磁同步直线电机控制方法

以大推力直线电机及数控机床性能测试为背景,对双边型大推力永磁同步直线电机进行测试,测试中使用Turbo Pm ac C lipper作为运动控制器,对直线电机进行速度测试。运用前馈+PID算法调节,尽可能得到设计的响应曲线,并且减小直线电机跟随误差。结果表明,使用该控制方法能使直线电机的进给系统得到良好的动态及静态性能。

永磁直线伺服系统的自适应改进Elman神经网络积分反推控制

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)伺服系统存在的参数变化、外部扰动和摩擦力等不确定性因素,该文采用了积分反推控制和自适应改进Elman神经网络相结合的控制方案。首先,针对PMLSM伺服系统的非线性特性,利用积分反推控制方法,通过逐步修正算法来设计虚拟控制函数,实现系统的全局调节和位置跟踪;其次,设计自适应改进Elman神经网络来估计系统中存在的不确定性,且利用基于Lyapunov函数的自适应律推导出神经网络的在线参数学习律,使系统具有适应时变特性的能力,克服不确定性对系统的影响,从而提高系统的鲁棒性;最后,实验结果表明所提出的控制方案是有效的,明显提高了系统的跟踪性能和鲁棒性能。

基于Hermite多项式函数链模糊神经网络的PMLSM分数阶反推控制

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)伺服系统中存在的参数变化、负载扰动和摩擦力等不确定性因素,采用了函数链模糊神经网络(FLFNN)和分数阶反推控制(FOBC)相结合的控制方案来提高系统的控制性能。首先,采用FOBC实现系统的全局调节和位置跟踪,提高系统的收敛速度和控制精度;然后,采用Hermite多项式函数链模糊神经网络(HFLFNN)直接估计系统中存在的不确定性,同时利用指数补偿器对估计误差进行补偿,进一步提高系统的鲁棒性;最后,利用Lyapunov函数推导出系统中控制参数的在线调整估计律。实验结果表明所提出的控制方法切实可行,能够有效地抑制不确定性对系统的影响。与FOBC相比,具有更好的跟踪性能和鲁棒性能。