动热源摆式单轴MEMS热加速度计敏感机理的研究

该文揭示了一种动热源摆式单轴微机电系统(MEMS)热加速度计的敏感机理。在给出敏感结构原理的基础上,通过建立二维物理研究模型、划分网格、加载加速度等方法对敏感结构内的温度场进行了计算。结果表明,开机1.8 s后在敏感结构内形成了一个稳定的以动热源为中心的温度场;输入加速度a时,动热源沿着加速度方向偏移,温度场随之偏移,敏感轴方向上对称设置的两个热线温差ΔT X随着输入加速度a的加大而呈线性增长,温度灵敏度为7.1×10^(-2)mK/g。根据输入-输出(a-V X OUT)特性曲线给出数学模型,得到该加速度计灵敏度为0.5 V/g,非线性度为2.8%,从而揭示了敏感机理。

高灵敏度热膨胀陀螺敏感机理研究

该文提出了一种高灵敏度的热膨胀陀螺,并对其敏感机理进行了研究。通过COMSOL创建了该结构的二维模型,并对其进行了有限元分析。结果表明,输入功率为5 mW,输入角速度范围为-1000~1000(°)/s时,提出的热膨胀陀螺温度灵敏度为2.12 mK·[(°)/s]^(-1),具有陀螺效应,且热膨胀陀螺灵敏度为1.98 mV·[(°)/s]^(-1),非线性度为7.64%。与之前的结构相比,陀螺灵敏度有提高。该高灵敏度热膨胀陀螺具有抗冲击能力强,制作成本低,工艺简单及可靠性高等优点,可用于航天、消费电子及军事等领域。

面向压电式六维力传感器的动态建模与性能分析方法

针对目前六维力传感器固有频率低、动态范围小的问题,设计了一种自预紧压电式六维力传感器结构,并对其性能进行了分析。建立了传感器动态理论数学模型,绘制了传感器灵敏度、固有频率与传感器结构参数变化相关的四维图谱,基于图谱法得到了传感器灵敏度和动态固有频率随传感器结构参数变化的规律。研制出了基于多组石英晶片的压电式六维力传感器并进行了性能测试,试验结果表明,所设计的六维力传感器固有频率为9.6 KHz,动态测量范围为3.2 KHz,大于弹性体式六维力传感器2 KHz以下的动态范围,验证了所设计六维力传感器具有更高的固有频率,更大的动态范围,可更好地满足高动态范围使用要求。

轴线直线度和同轴度误差的理论研究

建立了符合定义的轴线直线度和同轴度误差的最小二乘和最小条件评定法数学模型并简要地介绍了获得采样数据的方法．从而为求得准确的轴线直线度和同轴度误差值提供了理论依据．

同步感应线圈炮内磁场及涡流场的有限元分析

为了研究感应线圈炮内磁场及涡流场的分布,根据单级实心电枢同步感应线圈炮的结构模型,基于矢量磁位和标量电位相结合的方法建立了其导体区域涡流场的数学模型。对套箍和炮管非导体区域、气隙区域分别采用矢量磁位、标量磁位来描述磁场。在电枢区域涡流场的控制方程中,考虑了电枢运动效应和位移电流效应的影响;在驱动线圈区域涡流场的控制方程中,考虑了位移电流效应的影响。采用Ansoft有限元分析软件对单级实心电枢同步感应线圈炮内的涡流场分布情况进行了仿真研究。仿真结果表明:单级实心电枢同步感应线圈炮内的磁场在电枢尾部发生明显畸变,电枢内的涡流主要分布在电枢的外表面和尾部,其方向与驱动电流的方向相反。这些工作体现了单级实心电枢同步感应线圈炮实际工作过程中磁场、涡流场以及能量损耗的分布规律,为感应线圈炮的优化设计提供了参考依据。

垫圈式压电六维力传感器静态灵敏度解析

为实现基于垫圈式压电六维力传感器灵敏度指标的多结构参数设计与优选,必须开展传感器的静态灵敏度解析数学模型研究。首先,分析了传感器的结构特点和工作原理,根据载荷在传感器内部的传递路径推导其静态灵敏度解析数学模型;然后,使用解析数学模型和基于ANSYS软件的数值模型对9组不同结构参数模型分别进行了解析计算和数值模拟,在运用统计学理论对两种方法得到的结论进行分析的基础上,验证了解析数学模型的有效性;最后,引入正交试验,结合解析数学模型研究了多个结构参数对传感器灵敏度的影响规律,优选了传感器结构参数并研制了实验样机,完成了静态灵敏度标定实验。研究结果表明:垫圈式压电六维力传感器的解析数学模型与数值模型之间的综合相关系数为0.988;实验原型相对于解析数学模型和数值模型的平均载荷传递系数分别为0.73和0.75;解析数学模型、数值模型和实验原型的综合各向同性度分别为0.71,0.71和0.67,3种模型对传感器的灵敏度研究结论一致。以解析数学模型为基础的正交试验可实现对该类传感器的多参数主动设计和优选。

轴线直线度误差的理论研究

根据轴线直线度误差的定义 ,建立了在直角坐标采样时该项误差的最小二乘评定法数学模型 ,该模型的采样数据不需要等角度间隔采样 ;并用计算机进行仿真分析·结果表明 ,所建立的数学模型编程简单 ,计算出的轴线直线度误差值与真实情况的误差小于 10 -6μm·因此由本模型引入的误差可忽略不计·所建立的数学模型为研制形位误差虚拟测量系统提供了理论基础·

基于d-q轴解耦和中点电位控制的高性能三电平NPC整流器控制方法

首先建立了基于开关函数的三电平中点钳位(NPC)电压型整流器的数学模型,分析了它的工作原理。提出了一种基于d-q轴解耦和中点电位控制的高性能三电平中点钳位PWM整流器控制方法。该方法具有电流控制精度高,能够实现有功电流和无功电流的无差调节的优点,并且通过设计中点电位控制器,能够有效抑制由外部扰动和调制方法造成的中点电位的直流和低频脉动。通过系统的仿真和实验,验证了该数学模型的正确性,以及该控制方法的优异性能。

并联式六维加速度传感器动力学模型研究

为实现六维加速度的测量,设计一种能实现六维加速度测量的传感器原型。加速度传感器以六自由度并联机构作为弹性机体,以压电陶瓷作为敏感单元,建模过程中充分考虑了传感器中心质量块坐标系、传感器外壳坐标系及参考惯性系之间的关系,在运动学分析的基础上基于Kane方法建立了该传感器的数学建模,得到了包含六维加速度信号的2阶非线性微分方程组,利用数值计算法完成六维加速度的计算。在激振试验台上的测试结果显示,与给定输入的加速度信号相比,六维加速度的测量误差约为0.2%,实验表明并联式六维加速度传感器数学模型的正确性及测量方法的可行性。

三电平NPC整流器控制及中点电位平衡控制技术

通过分析三电平中点箝位式整流器工作原理,建立了基于开关函数的三电平整流器的数学模型,提出了一种基于dq轴解耦的控制策略,对解耦后的电流以及电压进行双闭环控制系统设计,实现了有功电流和无功电流的无差调节以及直流侧电压的稳定。在简化三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法的基础上,提出了一种根据三相输入电流和中点电位的波动,优化小矢量作用时间的组合控制策略,减小中点电位波动。最后通过实际系统实验,验证了整流器控制策略的正确性以及中点电位控制策略的优异性。

自然电位测井数学模型与求解方法

对石油勘探开发中常用的自然电位测井方法,在以往散见于各处的研究成果及近期研究的基础上,系统地总结了其相应的数学模型,并补充了众多算例,为自然电位测井在轴对称情况下建立了完整的理论框架。有关内容包括自然电位测井数学模型及其适定性,解的极限状态及相应的简化模型,有效求解的数值方法,并揭示了有关自然电位测井方法的算例及应用。

血管三维重建的问题

本文介绍了 2 0 0 1年全国大学生数学建模竞赛A题的背景和立意 ,对题目的条件作了必要的分析 。

三维井眼轴线的数值模拟计算

本文应用数值逼近原理,建立了一种较为准确的计算定向井眼轴线的数学模型,该模型程序计算简便,计算结果与现场解析计算结果相当吻合。可用于模拟井眼轴线,也可为定向井中钻柱受力变形有限元分析提供可靠的计算数据。

加速度计动态误差系数标定的仿真研究

在分析和研究加速度计动态输出的基础上 ,综合了加速度计仿真模型和三轴转台数学模型以及测试误差的特性。利用 MATLAB进行了仿真 ,使得在三轴转台上标定加速度计动态误差系数有了清晰的先验认识和结果预期。

单轴光纤陀螺光学结构的研究与实现

针对实际系统中的单轴干涉式光纤陀螺仪结构与稳定性问题,提出将Lyot消偏器引入到陀螺光学结构中,新结构在不改变原陀螺光路高精度特性的基础上,使系统输入极低偏振度的自然光,提高了单轴光纤陀螺的精度和稳定性。利用琼斯矩阵与干涉矩阵建立了单轴干涉式光纤陀螺的系统模型,对该陀螺的输出及零点偏移情况进行了仿真分析和实验研究。结果表明,该设计结构在提高了陀螺系统的精度与稳定性的同时,还在一定程度上降低了系统对光源偏振度的要求。

一种高性能三电平NPC整流器控制方法的研究

分析了三电平中点箝位PWM整流器的工作原理,并提出了一种基于d,q轴解耦和中点电位控制的高性能三电平中点箝位PWM整流器控制方法。该方法具有电流控制精度高,能够实现有功电流和无功电流的无差调节,以及有效抑制中点电位的直流和低频脉动等优点。文中详细介绍了电流以及中点电位控制器的设计,并给出了控制系统的具体软硬件实现。通过仿真和实验研究,验证了该控制方法的正确性和有效性。

低成本三轴微数字陀螺仪标定方法及实验研究

MEMS陀螺仪价格低廉但是误差很大,因此需要对传感器性能参数进行测试和标定,以建立准确的输出数学模型来减少系统误差。文中通过MEMS陀螺仪的动态实验和摇摆实验,验证了所选用的MEMS三轴数字陀螺仪具有良好的动态速率跟踪和测试性能。给出了MEMS陀螺仪的输出数学模型,在此基础上,设计了MEMS三轴数字陀螺仪的标定实验方案,并通过实验数据分析验证了该方法的正确性和有效性。

旋风切管机主轴系统的建模和仿真分析

从切管机主轴系统功能结构出发，建立了切管机主轴系统的动力学模型，采用MATLAB/SIMULINK对主轴系统刚性和切削稳定性进行动态数值仿真。实际结构的空载实验和切削性能实验表明，数值仿真具有较高的精度，由此验证了本文所建立的切管机主轴系统的动力学模型是正确的。

新型三杆五自由度虚轴机床五坐标加工数学模型

研制了一种新型三杆五自由度虚轴机床 ,建立了五坐标加工数学模型·利用刀具轴线与加工轨迹上曲面法向量的关系及三杆虚轴机床平动的特性 ,确定了三驱动杆的长度及两驱动轴的转角·该表达式为显式 ,形式简单 ,计算量小 ,易于实现机床五坐标加工的实时控制·另外给出了机床运动学正解及雅可比矩阵·正解及雅可比矩阵为显式 ,为机床的灵巧性分析、速度分析及误差补偿提供了条件·这种虚轴机床可以实现复杂形面的五坐标加工·

风力致热型海水淡化装置及参数设计

风力致热海水淡化是将风能直接转换成热能,再蒸发海水制取淡水的技术。文章论述了风力致热型海水淡化装置的结构和工作原理,介绍了S型垂直轴风力机、搅拌液体致热装置和海水蒸发室的特性。通过力矩的匹配计算,建立搅拌器直径的相关数学模型,并依据最优匹配数学模型计算搅拌液体致热装置的参数。根据搅拌液体致热装置的尺寸设计出海水蒸发室,并通过理论计算预估其在额定风速下的产水量约为239.1g/h,表明了风力致热海水淡化技术的可行性。