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消隙齿轮伺服系统动力学建模与频率特性

航空学报 2015年第3期36卷 987-994页

作者：廖洪波范大鹏范世珣国防科学技术大学机电工程与自动化学院长沙410073

消隙齿轮广泛应用于航天精密伺服机构领域,具有高精度、高响应速度和高稳定性的要求,故需对其频率特性进行研究。依据两质量系统建模方法,建立了消隙齿轮伺服系统包含线性和非线性两部分的动力学模型。以普通直齿轮分段死区模型为基础,... 详细信息

消隙齿轮广泛应用于航天精密伺服机构领域,具有高精度、高响应速度和高稳定性的要求,故需对其频率特性进行研究。依据两质量系统建模方法,建立了消隙齿轮伺服系统包含线性和非线性两部分的动力学模型。以普通直齿轮分段死区模型为基础,建立了消隙齿轮分段死区模型,给出了模型中等效传递刚度的计算方法,特别是消隙扭簧扭转刚度的计算方法。利用数值仿真分析方法,对所建立的消隙齿轮伺服系统动力学模型进行了仿真分析,给出了传动轴刚度、静态间隙和扭簧刚度对系统谐振特性的不同影响结果。结果表明:静态间隙与扭簧刚度是影响消隙齿轮伺服系统谐振频率的重要因素。

关键词：消隙齿轮等效刚度谐振频率间隙消隙扭簧

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电磁弹射用无刷直流电机换相推力波动的抑制

高电压技术 2016年第9期42卷 2882-2887页

作者：杨宇吴峻国防科学技术大学机电工程与自动化学院长沙410073

无刷直流直线电机具有推力密度大、控制简单的特点,因而适用于电磁弹射。但是工作频率高、电流大,存在较大推力波动,影响其性能。为了抑制无刷直流电机换相推力波动,对无刷直流电机的换相推力脉动进行了分析,得出了换相期间推力产生波... 详细信息

无刷直流直线电机具有推力密度大、控制简单的特点,因而适用于电磁弹射。但是工作频率高、电流大,存在较大推力波动,影响其性能。为了抑制无刷直流电机换相推力波动,对无刷直流电机的换相推力脉动进行了分析,得出了换相期间推力产生波动的原因,指出在PWM控制时,推力波动恒为负。针对上述原因,提出了在换相期间低速时通过滞环比较器控制关断相延迟关断和高速时提前导通的方法减小推力波动,给出了对电源电压的要求和提前导通角的计算方法。仿真验证该方法可将推力波动减小至5%,能够有效改善电磁弹射用无刷直流电机的性能。

关键词：电磁弹射无刷直流电机换相推力波动延迟换相滞环比较器提前导通

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光学零件可控柔体制造的理论基础与方法

机械工程学报 2013年第17期49卷 1-9页

作者：李圣怡彭小强国防科学技术大学机电工程与自动化学院长沙410073

非球面光学零件利于获得高品质光学特性和高质量图像效果,并使镜组小型化设计成为可能,在航空、航天、国防以及高科技民用领域应用越来越广泛。传统光学制造技术已经远远不能适应非球面光学零件的广泛需求,光学制造已开始向现代先进光... 详细信息

非球面光学零件利于获得高品质光学特性和高质量图像效果,并使镜组小型化设计成为可能,在航空、航天、国防以及高科技民用领域应用越来越广泛。传统光学制造技术已经远远不能适应非球面光学零件的广泛需求,光学制造已开始向现代先进光学制造方向转变。对先进光学制造技术体系与基础理论进行探讨,将引领该领域的科学研究向纵深发展。通过总结分析非球面光学制造的发展历程,提出可控柔体制造(Controllable compliant tools,CCT)的概念。其关键共性理论基础包含:去除函数的成因与数学模型、多参数控制策略、4D数控技术和误差演变理论与控制技术和装备技术等。以磁流变抛光(Magnetorheological finishing,MRF)和离子束抛光技术(Ion beam figuring,IBF)为例对该理论和试验进行初步探讨,说明了可控柔体制造这一概念可以作为一种新的分类方法用于定义非球镜第三代加工技术,并且可能成为光学制造领域一种新的研究体系。

关键词：研抛技术可控柔体制造最大熵原理 Bayesian 原理驻留时间计算

具有多个通信时延的一类二阶多智能体系统平均一致性

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控制与决策 2011年第10期26卷 1485-1492页

作者：张庆杰沈林成朱华勇国防科学技术大学机电工程与自动化学院长沙410073

讨论具有多个通信时延的二阶多智能体系统平均一致性问题.采用构造Lyapunov-Krasovskii函数的方法来分析系统的时延依赖稳定判据,并通过求解线性不等式来获取最大时延上界.为了最大限度地降低判据的保守性,在主要结论中引入了自由权矩... 详细信息

讨论具有多个通信时延的二阶多智能体系统平均一致性问题.采用构造Lyapunov-Krasovskii函数的方法来分析系统的时延依赖稳定判据,并通过求解线性不等式来获取最大时延上界.为了最大限度地降低判据的保守性,在主要结论中引入了自由权矩阵思想.数值实例和仿真结果表明了所提出方法的有效性.

关键词：平均一致性 Lyapunov-Krasovskii泛函线性矩阵不等式自由权矩阵

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多智能体系统编队控制相关问题研究综述

控制与决策 2013年第11期28卷 1601-1613页

作者：王祥科李迅郑志强国防科学技术大学机电工程与自动化学院长沙410073

首先梳理了编队控制研究的脉络,介绍了3种经典的编队控制方法,即跟随领航者法、基于行为法和虚拟结构法的研究思想;接着综述了近年来发展的,包容了上述3种方法且基于图论的编队控制理论的研究成果,包括多智能体系统图论的建模,基于代数... 详细信息

首先梳理了编队控制研究的脉络,介绍了3种经典的编队控制方法,即跟随领航者法、基于行为法和虚拟结构法的研究思想;接着综述了近年来发展的,包容了上述3种方法且基于图论的编队控制理论的研究成果,包括多智能体系统图论的建模,基于代数图论和基于刚性图论的多智能体编队控制律设计、编队构型变换等方面的研究成果;然后从图论结果出发,回顾了与编队控制密切相关的一致性、聚集/同向、群集/蜂拥和包络控制的最新进展;最后,为了促进多智能体系统在实际中的应用,指出了多智能体编队控制研究中有待解决的若干问题.

关键词：多智能体系统编队控制一致性聚集同向群算蜂拥包络控制

模糊相关机会规划的蚁群优化算法及收敛性分析

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自动化学报 2009年第7期35卷 959-964页

作者：薛晗李迅马宏绪国防科学技术大学机电工程与自动化学院长沙410073

模糊相关机会规划(Fuzzy dependent-chance programming,FDCP)因其非线性、非凸性及模糊性,对经典的优化理论提出了极大的挑战.本文为解决复杂的模糊相关机会规划问题设计了一种基于模糊模拟的蚁群优化算法,证明了该算法的收敛性,并通... 详细信息

模糊相关机会规划(Fuzzy dependent-chance programming,FDCP)因其非线性、非凸性及模糊性,对经典的优化理论提出了极大的挑战.本文为解决复杂的模糊相关机会规划问题设计了一种基于模糊模拟的蚁群优化算法,证明了该算法的收敛性,并通过估算期望收敛时间以分析蚁群优化算法的收敛速度.数值案例研究验证了该算法的有效性、稳定性及准确性.

关键词：模糊相关机会规划不确定规划蚁群优化算法模糊模拟

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光刻物镜光学零件制造关键技术概述

机械工程学报 2013年第17期49卷 10-18页

作者：戴一帆彭小强国防科学技术大学机电工程与自动化学院长沙410073

光刻物镜制造是当前超精密光学加工领域的发展前沿,其加工精度要求达到纳米甚至亚纳米量级。围绕光刻物镜纳米精度制造、超光滑表面生成和特殊材料加工等要求,提出纳米精度制造的关键性理论和方法。基于Sigmund溅射理论,研究高效原子量... 详细信息

光刻物镜制造是当前超精密光学加工领域的发展前沿,其加工精度要求达到纳米甚至亚纳米量级。围绕光刻物镜纳米精度制造、超光滑表面生成和特殊材料加工等要求,提出纳米精度制造的关键性理论和方法。基于Sigmund溅射理论,研究高效原子量级材料去除可控性,为纳米精度生成提供了基础;提出材料添加和去除相结合的方法,克服传统误差高点去除光学制造理论局限,为纳米精度和超光滑表面生成提供了思路;针对单晶CaF2纳米制造的各向异性,研究可控柔体抛光理论,克服传统刚性盘抛光差异性适应能力局限,建立各向异性材料的一致性去除理论。在自行研制的装备上进行相关的工艺试验,实现了光学零件的超高精度加工,从加工角度看,已基本掌握193 nm光刻物镜光学零件加工的理论、工艺和装备技术。

关键词：微电子制造光刻物镜磁流变抛光离子束抛光

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升降式光电探测平台定位原理与误差分析

宇航学报 2011年第6期32卷 1416-1422页

作者：周晓尧范大鹏张智永国防科学技术大学机电工程与自动化学院长沙410073

针对升降式光电探测平台的高精度目标定位要求,提出了一种基于多体系统理论的误差分析与建模方法。在系统总体结构的基础上,采用低序体阵列和齐次坐标变换矩阵,分别描述系统的拓扑结构和各坐标系之间的转换关系。同时,详细分析了各项误... 详细信息

针对升降式光电探测平台的高精度目标定位要求,提出了一种基于多体系统理论的误差分析与建模方法。在系统总体结构的基础上,采用低序体阵列和齐次坐标变换矩阵,分别描述系统的拓扑结构和各坐标系之间的转换关系。同时,详细分析了各项误差因素的特性和产生机理,建立目标定位误差模型,并给出误差概率分布列表。Monte Carlo仿真实验表明:影响定位精度的主要因素为轴系零位误差、光轴一致性误差、轴系垂直度误差、姿态测量组合和传递装置安装误差。外场实验表明:误差校准后,系统的最终测角精度优于0.07°。

关键词：光电探测平台目标定位误差分析误差建模

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基于无迹卡尔曼滤波和设备的三轴磁强计校正

仪器仪表学报 2012年第8期33卷 1800-1805页

作者：庞鸿锋潘孟春陈棣湘罗诗途罗飞路国防科学技术大学机电工程与自动化学院长沙410073

采用无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)磁强计模型参数估计方法,提出对三轴磁强计的总量及分量误差进行校正。采用高精度质子磁力仪提供磁场基准值,借助无磁转台实现磁强计全方位转动,对一款DM-050三轴磁强计进行了参数估计... 详细信息

采用无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)磁强计模型参数估计方法,提出对三轴磁强计的总量及分量误差进行校正。采用高精度质子磁力仪提供磁场基准值,借助无磁转台实现磁强计全方位转动,对一款DM-050三轴磁强计进行了参数估计,并将参数估计值运用到总量和分量校正。仿真结果表明,参数估计值与磁强计实际参数值一致。校正后,磁强计总量误差从427.9 nT减少到2.06 nT;X、Y、Z轴分量误差分别减少到1.84 nT、1.96 nT、1.72 nT。而且证明了UKF对磁强计模型参数估计的重复性良好,并研究了噪声幅度大小对UKF的性能影响程度。实验结果表明,磁强计误差从114.94 nT减少到14.47 nT,表明该方法能有效提高磁强计测量精度。

关键词：三轴磁强计无迹卡尔曼滤波总量误差分量误差重复性质子磁力仪