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A precision-drive hysteresis model with an equal-density weight function for GMA feedforward compensation

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Nanotechnology and Precision Engineering 2023年第2期6卷 13-24页

作者： Kun Xiao Zhiwen Wang Hongyuan Wang Jie Sun Yelong Zheng yinguo huang State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments Tianjin UniversityTianjin 300072China

Giant magnetostrictive actuators(GMAs) are a widely used type of micro-nano actuator, and they are greatly significant in the field of precision engineering. The accuracy of a GMA often depends on its hysteresis model. However, existing models have some limitations,including the difficulty of identifying their parameters and the tradeoff between the quantity of modeling data required and the level of precision achieved. To solve these problems, in this paper, we propose a Preisach inverse model based on equal-density segmentation of the weight function(E-Preisach). The weight function used to calculate the displacement is first discretized. Then, to obtain a finer weight distribution, the discretized geometric units are uniformly divided by area. This can further minimize the output displacement span, and it produces a higher-precision hysteresis model. The process of parameter identification is made easier by this approach, which also resolves the difficulty of obtaining high precision using a small amount of modeling data. The Preisach and the E-Preisach inverse models were investigated and compared using experiments. At frequencies of 1 and 5 Hz, it was found that the E-Preisach inverse model decreases the maximum error of the feedforward compensation open-loop control to within 1 μm and decreases the root-mean-square error in displacement to within0.5 μm without the need to increase the number of measured hysteresis loops. As a result, the E-Preisach inverse model streamlines the structure of the model and requires fewer parameters for modeling. This provides a high-precision modeling method using a small amount of modeling data;it will have applications in precision engineering fields such as active vibration damping and ultra-precision machining.

关键词： Micro-nano actuator GMA Hysteresis model Preisach model

An optical glass plane angle measuring system with photoelectric autocollimator

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Nanotechnology and Precision Engineering 2019年第2期2卷 71-76页

作者： yinguo huang Yong Yang Jiaqi Liang Zhengqing Miao Meirong Zhao Yelong Zheng State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments Tianjin University

Optical glass is the most widely used optical *** is necessary to measure its geometric characteristic quickly and reliably to meet the quality of optical glass.A vision measuring system combining photoelectric autocollimation system with high-precision rotary stage is designed to measure the parallelismand angle of optical glass plane.A novel method is proposed to overcome the difficulty ofmeasuring parallelismof optical *** model of parallelism and angle measurement is established and the feasibility is *** image processing algorithm combining Steger algorithm with the least square method is *** uncertainty of angle measurement system for angle measurement is 3.0″.The system can solve the problem of measuring the angle of optical glass with high precision and has important significance for optical system.

关键词： Optical glass Plane angle Parallelism Photoelectric autocollimation system

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基于光纤光栅的液体粘度测量方法的研究

传感技术学报 2017年第2期30卷 189-193页

作者：陈曦赵美蓉黄银国天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

针对液体粘度在线测量问题,提出了一种基于光纤光栅的液体粘度测量方法,即通过检测光纤光栅中心波长的变化量测得液体自身的粘度值。这种依靠液体自身流动得到液体粘度的方法是对粘度在线测量问题的一种新的探索和突破。在液体流动过程... 详细信息

针对液体粘度在线测量问题,提出了一种基于光纤光栅的液体粘度测量方法,即通过检测光纤光栅中心波长的变化量测得液体自身的粘度值。这种依靠液体自身流动得到液体粘度的方法是对粘度在线测量问题的一种新的探索和突破。在液体流动过程中,利用光纤光栅感知阻流元件表面粘滞力引起的悬臂梁的应力变化,对解调出的波长变化量经过计算得到应力变化的大小,从而得到相对应的粘度值。通过实验研究,对于粘度标准液进行光纤光栅的标定,建立了中心波长变化量与粘度的数学模型。最终,进行验证性实验,测量一组液体的粘度值,并与标准粘度计测得的结果进行比对,证明了实验方法的可行性。

关键词：液体粘度在线测量光纤光栅波长变化量阻流元件

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基于非外部场的感应式电导率传感器优化设计

传感技术学报 2022年第3期35卷 291-297页

作者：何旭刚李红志兰卉黄银国天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 国家海洋技术中心天津300112

针对目前感应式电导率传感器存在邻近效应影响导致测量不准确的问题,分析了感应式传感器产生邻近效应的机理。优化设计了一种基于非外部场的感应式电导率传感器探头及信号处理电路,进行了标定与稳定性实验。实验结果表明,非外部场传感... 详细信息

针对目前感应式电导率传感器存在邻近效应影响导致测量不准确的问题,分析了感应式传感器产生邻近效应的机理。优化设计了一种基于非外部场的感应式电导率传感器探头及信号处理电路,进行了标定与稳定性实验。实验结果表明,非外部场传感器电导率测量准确度小于±0.05 mS/cm。在外界物质邻近电导率测量对比实验中,相较于OST36D型感应式传感器测量偏移达到-0.1 mS/cm~0.7 mS/cm,非外部场传感器的测量偏移小于±0.015 mS/cm,为海水电导率高精度测量提供了一个解决方案。

关键词：电导率传感器感应式邻近效应非外部场

实现物体360°轮廓测量的新型轮廓拼接方法

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机械工程学报 2006年第5期42卷 182-185页

作者：张晓玲林玉池吴波赵美蓉黄银国天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

提出一种新型轮廓拼接技术用来实现复杂物体的360°几何轮廓的测量。应用光栅投射三维轮廓技术使被测物绕旋转轴进行多次旋转,获得能覆盖整个物面的多个单视角的三维坐标,利用坐标变换将这些数据转换到统一的坐标系下,然后应用正负方向... 详细信息

提出一种新型轮廓拼接技术用来实现复杂物体的360°几何轮廓的测量。应用光栅投射三维轮廓技术使被测物绕旋转轴进行多次旋转,获得能覆盖整个物面的多个单视角的三维坐标,利用坐标变换将这些数据转换到统一的坐标系下,然后应用正负方向掩膜矩阵法拼接合成物体360°轮廓。实践表明,应用该方法物体只需在4个角度0°、90°、180°、270°进行旋转,就能快速得到物体360°轮廓,它不仅可以用于普通连续面形的测量, 又可以用于含有间断的面形即自由曲面的测量。

关键词：轮廓拼接光栅投射三维轮廓术相移法 360°轮廓测量坐标转换掩膜法

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陀螺电机转速稳定性对寻北影响及其稳速控制

纳米技术与精密工程 2016年第2期14卷 81-86页

作者：赵美蓉张鑫鑫黄银国陈曦精密测试技术及仪器国家重点实验室(天津大学) 天津300072

针对交流陀螺电机转速不稳,影响陀螺寻北精度的问题,选择两相无刷直流电机作为陀螺电机.通过分析陀螺运动规律和寻北算法,以中天法为例定量分析了转速稳定性对寻北精度的影响,得到电机转速稳定性优于1×10-5的控制要求;通过分析两相无... 详细信息

针对交流陀螺电机转速不稳,影响陀螺寻北精度的问题,选择两相无刷直流电机作为陀螺电机.通过分析陀螺运动规律和寻北算法,以中天法为例定量分析了转速稳定性对寻北精度的影响,得到电机转速稳定性优于1×10-5的控制要求;通过分析两相无刷直流电机的运动方程,建立了电机的数学模型,提出了直接占空比电压矢量调制的方法,对电机进行稳速控制,该方法结构简单、响应速度快、精度高.最后通过仿真和实验验证了该方法的可行性.

关键词：陀螺寻北两相无刷直流电机占空比电压矢量调制 FPGA

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步进电机矩角关系连续测试方法的研究

中国机械工程 2014年第3期25卷 333-336页

作者：余方玉赵美蓉林玉池黄银国天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

处于保持状态下的步进电机的矩角关系呈正弦变化,这导致传统的力矩转角测试方法无法实现对步进电机矩角关系的连续测试。对此,应用力矩平衡的思想,分析力矩传动和角度传递的机理,提出一种新的测试方法来进行矩角关系的连续测试,并据此... 详细信息

处于保持状态下的步进电机的矩角关系呈正弦变化,这导致传统的力矩转角测试方法无法实现对步进电机矩角关系的连续测试。对此,应用力矩平衡的思想,分析力矩传动和角度传递的机理,提出一种新的测试方法来进行矩角关系的连续测试,并据此设计了一套保持状态下步进电机矩角关系的连续测试系统。实验结果表明,所得矩角关系曲线接近正弦变化,与理论分析结果相符。

关键词：步进电机保持状态矩角关系连续测试

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超疏水表面制备方法的比较

复合材料学报 2021年第2期38卷 361-379页

作者：赵美蓉周惠言康文倩黄银国郑叶龙天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

超疏水性是一种特殊的润湿性,它是指水滴与表面的静态接触角大于150°或者滑动角小于10°,其最初来源于"荷叶效应"。本文对近几年关于超疏水理论和自然界中超疏水现象研究进行介绍,并对超疏水表面的制备方法及其应用进行综述。分别总结... 详细信息

超疏水性是一种特殊的润湿性,它是指水滴与表面的静态接触角大于150°或者滑动角小于10°,其最初来源于"荷叶效应"。本文对近几年关于超疏水理论和自然界中超疏水现象研究进行介绍,并对超疏水表面的制备方法及其应用进行综述。分别总结了基于模板法、涂覆法、刻蚀法的超疏水表面制备方案的优缺点及其改进措施,重点阐述超疏水表面在金属表面抗腐蚀方面的应用。最后对具有特殊功能的超疏水表面的制备进行了介绍,如自愈性超疏水表面、润湿转变型超疏水表面。在制备方法中,模板法和涂覆法制备时间短、成本低,但稳定性和耐磨性较差;刻蚀法易于控制,但实用性受限。

关键词：超疏水模板法涂覆法刻蚀法自愈性

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杭州汽轮机厂计划控制系统分析与设计

上海机械学院学报 1983年第4期 91-100页

作者：黄尹国吴曙光

杭州汽轮机厂是一个新扩建的单件小批生产企业。在新的生产环境中,尚未建立起完善有效的生产计划与控制系统。本文在分析汽轮机生产特点及其计划控制问题的基础上,提出一个新的计算机辅助计划控制系统模型。在新模型中计划分粗细两步编... 详细信息

杭州汽轮机厂是一个新扩建的单件小批生产企业。在新的生产环境中,尚未建立起完善有效的生产计划与控制系统。本文在分析汽轮机生产特点及其计划控制问题的基础上,提出一个新的计算机辅助计划控制系统模型。在新模型中计划分粗细两步编制。粗计划只使用少量经过特殊方式简化的数据,指出主要大工序的进度粗框,大致平衡生产过程中的能力需求。细计划以粗计划为基础,并将其分解细化,按时间段滚动安排。本文还提出了关于系统实施方面的若干建议。

关键词：汽轮机厂文件工业汽轮机杭州浙江