光电跟踪系统非均匀受力摩擦补偿研究

为了解决光电跟踪系统中摩擦扰动问题、进一步提高视轴稳定精度,采用了LuGre模型和终端滑模观测器(TSMO)融合的补偿方法(LuGre-TSMO),即在LuGre模型的基础上设计一种基于新型趋近率的终端滑模观测器,实现对系统摩擦的2次补偿。结果表明,相比于未补偿情况,LuGre-TSMO方法的速度跟踪均方根误差平均下降了65.38%,有效提高了实验平台视轴稳定精度;相比于LuGre模型方法和终端滑模观测器方法,LuGre-TSMO方法摩擦补偿效果最好。该方法在光电跟踪系统中是可行且有效的。

改进LuGre模型的挖掘机器人摩擦补偿控制

非线性摩擦会降低挖掘机器人电液伺服系统的动静态性能,引起轨迹爬行、平峰和稳态误差等现象。经典LuGre摩擦模型仅与速度有关,内部鬃毛状态变量无法准确测量,无法全面描述复杂的挖掘机器人电液伺服系统摩擦特性。本文综合考虑电液伺服系统位置、速度和方向等信息,设计了一种改进的LuGre摩擦模型,同时引入速度阈值解决了弹性鬃毛平均变形状态观测器不稳定问题。其次,为了解决传统优化算法陷入局部最优解、收敛速度慢等问题,通过引入惯性权重、异步变化和精英突变操作改进基本粒子群优化算法,以精准快速辨识出改进LuGre摩擦模型中的6个未知参数。最后,结合辨识出的摩擦模型,基于结构不变性原理设计前馈摩擦补偿控制器,并在23吨挖掘机器人进行了正弦和三角波不同工况下的轨迹跟踪实验。实验结果表明,传统的比例积分微分控制器跟踪误差最大,三角轨迹最大跟踪误差达到了29.68 mm,基于改进LuGre模型设计的前馈摩擦补偿控制器仅为9.70 mm,误差减小了67.31%,基于改进LuGre模型设计的前馈摩擦补偿控制器可以有效提升挖掘机器人的轨迹跟踪精度。

电脉冲复合激光冲击对316L不锈钢摩擦磨损及耐腐蚀性能的影响

不锈钢具有良好的力学性能,在航空航天、能源开发等领域受到广泛应用,但其硬度低、耐磨性较差。本文利用脉冲电流对316L不锈钢进行处理然后进行激光冲击强化(Electro-pulsing combining laser shock peening,EPLSP),并对比激光冲击强化(Laser shock peening,LSP)进行分析。研究不同工艺对显微硬度、表面形貌、摩擦磨损等特性的影响。LSP和EP-LSP处理后试样的显微硬度比原试样分别提升26.1%和38.3%。在相同的摩擦条件下,LSP和EP-LSP处理后试样的磨损率比原试样减小12.3%和30.0%。原始试样主要为黏着磨损与疲劳磨损,LSP及EP-LSP处理后试样主要为磨粒磨损,EP-LSP试样犁沟细小且深度较浅。EP-LSP试样腐蚀试验中,腐蚀电位超过1.1V电流密度逐渐增大,大于原始试样的0.4 V和LSP试样的0.7 V,表明EP-LSP试样钝化区域最大,耐腐蚀性最好。

挖掘机液压系统非线性摩擦的辨识与补偿

针对挖掘机电液比例控制系统受到液压缸非线性摩擦导致系统稳定性和控制精度降低的现象,提出利用改进粒子群算法和前馈补偿相结合的策略,对控制系统进行优化,以提高系统位移跟踪精度。建立电液系统模型,并用改进的Stribeck模型描述非线性摩擦。通过改进的粒子群算法对模型参数进行辨识优化,根据结构不变性原理设计出一种动态摩擦前馈补偿方法。在此基础上,进行正弦信号、高速工况和低速工况实验。实验结果表明:提出的Stribeck模型和摩擦补偿控制方法可以有效改善低速爬行和平峰现象,并使轨迹追踪精度提高45%左右。

典型材料载流摩擦行为

用多种典型载流摩擦材料在自制载流摩擦试验机上系统研究了材料、载荷、相对滑动速度和电流对摩擦/载流行为的影响,探讨了载流摩擦过程中的表面行为。研究结果表明:摩擦磨损行为和电接触行为相互耦合,具有非常复杂的关系;接触压力、电流和相对滑动速度的变化显著影响载流/摩擦磨损行为,高相对滑动速度和大电流使摩擦磨损特性和载流特性明显下降;电弧侵蚀明显加大材料损伤;电弧对载流摩擦行为作用的途径包括氧化、熔融和最终的接触表面粗糙化。

电刷镀Ni-PTFE纳米复合镀层的摩擦特性研究

利用电刷镀技术在A 3钢基底上制备了N i-PTFE纳米复合镀层;采用S-2700型扫描电子显微镜观察纳米复合镀层经抛光腐蚀后的表面形貌;采用HX-1000型显微硬度计测量复合镀层的显微硬度;采用M XTX S/X 20-0186型划痕试验仪测量纳米复合镀层的表面粗糙度和定载荷及变载荷作用下镀层的摩擦系数.结果表明:PTFE可以使复合镀层的组织致密,降低复合镀层的硬度和表面粗糙度;在室温、较小载荷及干摩擦条件下,PTFE可以降低复合镀层的摩擦系数(最低降至0.046);复合镀层和普通镀层的摩擦系数均随载荷的增加而增大;在较低载荷作用下,复合镀层的摩擦系数小于普通镀层的摩擦系数.

纳米PTFE复合镀层的组织和摩擦性能

采用扫描电镜、透射电镜和X-射线衍射仪分析了纳米PTFE复合镀层的表面形貌和组织结构,利用微米划痕法在MXTX S/X型划痕试验仪上研究了纳米复合镀层的摩擦因数随PTFE含量变化的情况。研究结果表明:纳米PTFE的加入明显细化复合镀层。纳米PTFE以颗粒形式存在于镀层中。纳米复合镀层的摩擦因数明显低于未加纳米的镀层。当纳米PTFE的含量为15.0 g/L时,纳米复合镀层的摩擦因数最小(0.046)。

微机电系统中微摩擦特性及控制研究

针对微机电系统设计中存在的微摩擦问题，论述了开展微观摩擦研究的意义和必要性。全面总结了微摩擦基本特性研究的进展，包括微观摩擦与宏观摩擦的对比，微观摩擦与表面形貌的相关性，以及粘滑现象等。提出了控制微摩擦特性的一些主要研究方向。

电塑性加工对钢丝的摩擦学特性和表面质量的影响

电塑性拔丝是指在普通拔丝工艺过程中引入高能脉冲电流对工件进行电刺激的新型加工方法。经电塑性拔制的钢丝表面质量有明显的提高。由于高能脉冲电流的引入 ,使钢丝在拔制过程中的动摩擦系数有明显降低 ,拔制力大幅度下降 。

新型低速电液伺服叶片马达的控制策略研究

介绍了一种仿真转台用新型叶片式无脉动连续回转电液伺服马达的工作原理 ,分析了拉各瑞 ( L ugre)摩擦力模型 ,给出了摩擦力模型的参数辨识方法及在系统中的补偿措施 ,同时设计具有人工智能的非线性 PID复合控制策略。通过实验 ,得到新型连续回转马达的摩擦转矩模型 ,对马达的低速及阶跃响应进行了研究。验证了采用摩擦力补偿措施有效地克服了系统的低速爬行及极限环振荡现象 ,使马达的性能完全符合仿真转台的需要。

摩擦喷射复合电沉积技术研究

摩擦喷射复合电沉积技术是新近发展起来的一种高速电沉积技术,该技术具有沉积速度快、镀厚能力强、镀层性能优良等特点。本文介绍了该技术的原理、特点,探讨了工艺因素对镀层质量的影响,并对该技术今后的发展提出了建议。

双电层电粘度对薄膜润滑影响的试验研究与数值分析

由于固液界面处存在双电层,理论和试验研究都表明该效应对薄膜润滑有较为明显的影响。首先,利用自行设计的外加电场重构双电层装置进行了组合滑块水润滑试验,结果分析表明:双电层所引起的电粘度效应对流体润滑中摩擦因数有明显影响,另外当摩擦副的材料不同时,摩擦因数的变化规律不同。然后,又对KCl(氯化钾)溶液进行了组合滑块试验,进一步研究了离子浓度对电粘度效应的影响,在不同速度和溶液浓度的工况下,对摩擦因数进行了测量。结果表明:低浓度溶液使摩擦因数明显增加,浓度高时摩擦因数减小;随着速度的增加,双电层效应对摩擦因数的影响减小。最后,对试验工况进行了数值分析。

仿真转台用连续回转电液伺服马达低速摩擦特性研究

摩擦特性是影响仿真转台用连续回转电液伺服马达超低速性能的重要因素。介绍了马达内部摩擦的形式 ,对叶片作了系统的受力分析 ,通过计算机仿真揭示了马达低速运行时摩擦力矩的变化规律 ,提出了改善马达摩擦特性以提高超低速性能的措施。

石墨电摩擦材料电镀法镀铜研究

采用酸性硫酸盐电镀铜方法在石墨电摩擦材料基体上成功地镀覆上铜镀层。研究了电镀电压大小、时间及添加剂对镀铜效果的影响,探索了最佳钝化工艺,确定了合适的石墨电摩擦环电镀铜工艺,讨论了不同工艺条件对镀铜样品表面电阻率的影响。研究结果表明:在60～100 g/L CuSO4.5H2O、55 g/L H2SO4及50 mg/L HCl组成的镀液中加入适量添加剂,室温条件(约20℃)下恒压(1 V)电镀10 min后样品含铜量为9.9%,镀层致密平整,最低表面电阻率为2.0μΩ.m。样品在50～60℃的钝化液(0.5%BTA+0.5%OP10+蒸馏水)中浸泡5 min获得最佳钝化效果。

双电层电粘度对润滑性能的影响研究

根据双电层理论,建立了关于流体润滑中的双电层引起的电粘度效应的数学模型,并通过组合滑块水润滑试验考察了双电层的电粘度效应对流体润滑性能的影响.结果表明:双电层所引起的电粘度效应对流体润滑下的摩擦系数具有明显影响;当在速度较低时,摩擦系数明显增大;随着速度的增加,摩擦系数增大幅度减小;试验结果同所建立的数学模型相符.

脉冲摩擦喷射电沉积制备纳米晶镍沉积层

采用脉冲摩擦喷射电沉积和直流喷射电沉积分别在石墨基底上制备了纳米晶镍镀层,利用扫描电镜和X射线衍射分析了脉冲占空比和脉冲频率对镍镀层的表面形貌、晶粒的择优取向及平均晶粒尺寸的影响。结果表明脉冲摩擦喷射电沉积较直流喷射电沉积的沉积效果有较大提高,在喷嘴流量为200L/h,平均电流密度为80A/dm2,阴极转速为6r/min的条件下,脉冲占空比为50%,脉冲频率为2000Hz时可以获得表面较为平整光亮、组织致密的Ni沉积层。

微摩擦测试仪的研制

微机械构件表面的微摩擦不同于宏观摩擦,也不同于原子力/摩擦力显微镜探针与基片之间的微摩擦,因此,宏观或微观摩擦实验仪器对于微摩擦的研究有很大的局限.本文从实际出发,设计并研制了考虑微机械工况的销盘式微摩擦测试仪及其数据处理系统,采用微应变片获取摩擦力及载荷导致的变形信号,通过A/D卡采集数据,在数据处理系统中进行数据处理,从而获得微摩擦力和微载荷的数值,为微摩擦特性测试和分析提供一种手段.

硅表面电沉积MoS_2薄膜及其微观摩擦性能研究

以单晶硅片为基片,采用电化学沉积工艺通过阴极还原硫代钼酸根制备MoS2薄膜,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、俄歇电子能谱仪以及原子力显微镜表征薄膜结构,并研究其微观摩擦磨损性能.结果表明:所制备的薄膜为纳米/亚微米厚度,表面光滑致密,结构为非晶态,由钼、硫和氧元素构成;微米厚度的薄膜表面粗糙度增加,薄膜易开裂,结合性差;沉积MoS2薄膜的硅表面的最小摩擦力约为原始硅表面的1/2;沉积MoS2可以使硅表面的粘着能减少50%左右,从而使其微观摩擦力降低.

电沉积RE-Ni-Fe-P-PTFE复合镀层的研究

在铜片上进行了RE-Ni-Fe-P-PTFE复合镀层的电沉积试验,探讨了表面活性剂、PTFE乳液悬浮量以及稀土离子对镀层中PTFE含量的影响。结果表明,控制稀土镧等元素的加入量3g/L,PTFE复配乳液悬浮量50mL/L,温度55℃,电流密度10A/dm2进行电沉积,可以制备出表面平整、摩擦系数显著降低的RE-Ni-Fe-P-PTFE复合镀层。

液压振动台非线性摩擦力测量与参数辨识

电液伺服振动试验系统低速和换向时的非线性摩擦力测量和补偿是提高运输环境试验和地震模拟试验等控制精度的重要途径。为了定量获取液压振动台的非线性摩擦力,基于Stribeck效应建立了改进的电液伺服振动试验系统非线性摩擦力理论模型,并结合液压振动台的力平衡方程建立了非线性摩擦力待辨识参数的目标函数。提出一种基于位移闭环控制的简便方法对不同速度下的液压振动台油缸压力差进行测量,得到振动台液压缸与活塞杆之间的摩擦力随速度变化的数值规律。采用基于拟随机序列的混合遗传算法对非线性摩擦力理论模型的4个参数进行了辨识。试验结果证明了本研究方法的可行性,为液压振动试验系统加速度波形失真补偿提供了一定参考。