基于准直光束的高精度滚转角测量方法研究

对于滚转角测量精度低并且难于测量的问题,提出了一种基于准直光束光斑位置变化的高精度滚转角测量方法。当被测物转动时,CCD上2光斑位置随之改变,2个光斑中心连线斜率亦改变。斜率变化由被测物俯仰、偏摆、滚转运动引起。在测量系统中基于自准直原理测量偏摆角和俯仰角,运用相关的算法,消除由偏摆和俯仰运动引起的滚转角误差,从而实现滚转角的精确测量。同时运用Zemax建立系统仿真模型,进行了滚转角的仿真实验测量。将仿真实验结果输入到滚转角解算模型中解算,结果表明:在0～1 800范围内滚转角的解算值与Zemax的设定值完全一致,由此验证了测量方法的可行性及正确性。     

摆动镜随动系统的设计与实现

光学摆镜是某红外目标干扰模拟器的核心部件,要求光学摆镜运动位置控制精度高、响应时间短。在系统建模和仿真分析的基础上,提出了一种光学摆镜伺服控制系统的设计和实现方法。光学摆镜伺服控制系统是以DSP为核心,采用了位置控制回路和速度控制回路双闭环数字PID算法,利用有限转角力矩电机作为控制系统的执行机构,使用高精度旋转变压器作为控制系统的测量部件。实验结果表明,该伺服系统控制精度高,响应时间短,具有很好的工程应用前景。     

光电反馈式静电悬浮的光电控制系统

本文给出了基于直流高压静电场的光电反馈式静电悬浮系统的实现方案,介绍其工作原理,主要讨论该悬浮操作的技术核心-光电控制系统,提出了光电控制系统中的单元技术:激光三角法测距和比例积分差动(PID)控制的实现方案.我们采用仅有一路伺服控制的光电控制系统进行实验,获得了绞好的结果.实现了悬浮体的开关式悬浮控制.证明了我们的光电控制系统是完全可行的.     

三线摆实验中用大摆角测量转动惯量

利用智能手机APP的陀螺仪传感器可以获得三线摆运动过程中角速度的运动轨迹.对测量数据分析发现初始摆角很小时三线摆周期的测量数据不一定可靠,这与传统测量方法强调的小角度转动有出入.通常对大角度摆动的周期修正基于测出的初始摆角,但一般实验室中不易对其进行准确测定而难以应用于实际测量中.通过测量多个不同初始摆角测量的最大振幅及对应周期,再对振幅与周期相关数据进行多项式拟合,得到初始摆角趋于零的最佳周期值T0.运用此法测量标准圆环的转动惯量,由T0值获得的转动惯量测量结果与理论值比较精度优于0.2%.     

桥吊摆绳摆角的视觉检测

桥吊摆角的准确测量是实现吊车防摇控制的前提条件。文中将视觉识别技术引入到吊车防摆控制中来,提出了基于局部梯度变化和标准差的图像自适应增强处理算法,解决了不同背光条件下吊绳摆动位置信息获取问题,有效地实现了桥吊负载摆绳图像特征的提取。同时,采用两次下采样和梯度法相结合的圆心的识别算法,解决了圆检测的实时性问题,从而成功识别出目标及其所在的空间位置,并用几何方法准确地测量出负载钢丝绳的摆角。最后,实验结果证实了该方法的有效性。     

简易旋转倒立摆及控制装置的系统设计

采用ATmega128作为本旋转倒立摆控制装置的主控芯片,通过直流电机对旋转臂进行控制,实现对摆杆的旋转控制。用编码器对摆杆旋转角度进行测量,将旋转位移转换成数字脉冲实现控制。通过对编码器设定零点,运用PID算法实现精确控制摆杆的摆动角度与状态。测试结果表明,该简易旋转倒立摆及控制装置的系统设计方法科学,具有性能稳定、抗干扰能力强、控制精确,可靠性高,节能环保等优点。     

简易旋转倒立摆及控制装置的系统设计简

采用ATmega128作为本旋转倒立摆控制装置的主控芯片,通过直流电机对旋转臂进行控制,实现对摆杆的旋转控制。用编码器对摆杆旋转角度进行测量,将旋转位移转换成数字脉冲实现控制。通过对编码器设定零点,运用PID算法实现精确控制摆杆的摆动角度与状态。测试结果表明,该简易旋转倒立摆及控制装置的系统设计方法科学,具有性能稳定、抗干扰能力强、控制精确,可靠性高,节能环保等优点。     

基于反馈式可定位云台控制系统设计与实现

摘要：针对原值监测对样品应具备准确定位监测及信息可控的要求,在云台中建立了偏转角度检测装置,采集云台偏转角度脉冲信息并反馈到解码器中,对脉冲信号通过建立偏转角度计算公式处理云台偏转角度信息,并反馈给上位机,从而在上位机操作台、解码器、云台三者间形成了反馈式可定位云台控制系统。实践表明,通过这种反馈式偏转角数据的引入,上位机随时根据下位机反馈的云台偏转角数据实时监控云台工作状态,实现操作台对云台的精确控制,从而提高云台的易操作性和智能化水平。     

确定延迟反馈法控制混沌的可控性条件

基于数学上延迟（时滞）系统Hopf分支理论及分析方法，解析地确定出 用延迟反馈法可控制三阶自治混沌系统的一般条件.利用这种分析方法，着重从理论上 讨论了在控制意义下系统出现稳定周期解及由Hopf分支产生周期解的分支方向的判据.将这 些理论应用到三阶自治混沌系统的控制实例中，解析地得到使系统可控的参量区域.在该区 域内选择控制参量，通过数值模拟也得到控制系统从混沌到周期态的结果. 关键词： 延迟反馈 Hopf分支 控制混沌     

光栅衍射法测量微透镜列阵焦距时产生的光斑干扰分析

基于光栅衍射的转角法无需转动光管,与传统的转角法相比具有较高的测量效率.而微透镜阵列元件子单元数众多,利用该方法进行测量时,光栅的各级衍射斑可能发生干扰,影响测量精度甚至无法进行测量.利用Matlab软件模拟分析测量过程中子单元光栅0级和±1级衍射光斑间的干扰,通过分析测量光源波长、光栅周期、微透镜阵列的子孔径和焦距,...     

The Casimir atomic pendulum

We want to introduce an atomic pendulum whose driving force (torque) is due to the quantum vacuum fluctuations. Applying the well-known Casimir-Polder effect to a special configuration (a combined structure of an atomic nanostring and a conducting plate), an atomic pendulum (Casimir atomic pendulum) is designed. Using practically acceptable data corresponding to the already known world of nanotechnology and based on reasonable/reliable numerical estimates, the period of oscillation for the pendulum is computed. This pendulum can be considered as both a new micro(nano)-electromechanical system and a new simple vacuum machine. Its design may be considered as a first step towards realizing the visualized vacuum (Casimir) clock!     

不同控制参数下的弹簧摆

通过拉格朗日方程得出弹簧摆系统的动力学方程,并以频率比作为控制参数,利用Matlab软件对不同控制参数和初始摆角下的弹簧摆进行了数值模拟,从而直观地研究了弹簧摆的运动.     

非线性系统受迫振动的周期解

理论上采用近似法求解,并用数学软件作图,分析和讨论了单摆自由振动的非等时性以及非线性受迫振动周期解与线性受迫振动稳态解的重要差别．     

盒式方便收放单摆

介绍一种盒式方便收放单摆,内装卷式弹簧和摆绳,收放盒被固定在单摆支架立柱上端,前端开有缺口的摆绳悬挂板处于立柱上部,摆绳自收放盒拉出后陷入摆绳悬挂板前端的缺口中,摆球被连接于摆绳下端,它能使摆绳的收放如同使用钢卷尺一样方便自如,从而既为学生节省了大量无谓的调节时间,又使摆绳长度的测量更准确．该项目已申请国家发明专利（申请号：2006100221584）．     

单摆周期有上限吗

讨论了单摆作微小振动时的周期与摆长的关系,给出了单摆作微小振动时周期的上限,并与几种常见的力学现象进行了比较。     

起落架磁流变减摆器模糊PID控制算法的研究

为了减小飞机机轮的摆振,提高飞机乘坐的舒适性和驾驶的安全性,将磁流变控制技术应用于飞机起落架减摆器,实现减摆器阻尼力的实时智能控制。针对磁流变减摆器,建立了飞机起落架摆振的半主动控制非线性动力学模型,设计了模糊PID控制算法,并使用Matlab/Simulink建立了半主动控制仿真模型。通过调节流过磁感线圈的电流大小改变磁流变减摆器的阻尼力,从而减小机轮摆动实现半主动控制。通过动力学仿真,在给定速度下分别对比未安装减摆器、被动控制下以及半主动控制下机轮摆角、侧向位移、侧滑角随时间变化的曲线,结果表明了模糊PID控制算法的正确性和可行性,该控制策略可以较好的抑制机轮的摆振,同时也表明模糊PID控制算法具有良好的可控性,减摆效果也明显优于传统的被动控制。     

三线摆转动角度控制装置的设计

用FD-IM-II新型转动惯量测定仪测刚体转动惯量的实验条件之一是转动圆盘角度要小于5°,在实验中发现该仪器没有配置角度控制装置,因此无法准确控制角度,会造成实验结果误差增大。文章为FD-IM-II新型转动惯量测定仪的三线摆设计了2种转动角度控制装置的方案,这样转动角度就可以精确控制在5°范围之内,保证实验条件的满足,从而使实验结果的误差减小。     

Tunneling of trapped-atom Bose condensates

We obtain the dynamics in number and phase difference, for Bose condensates that tunnel between two wells of a double-well atomic trap, using the (nonlinear) Gross-Pitaevskii equation. The dynamical equations are of the canonical form for the two conjugate variables, and the Hamiltonian corresponds to that of a momentum-shortened pendulum, supporting a richer set of tunneling oscillation modes than for a superconductor Josephson junction, that has a fixed-length pendulum as a mechanical model. Novel modes include ‘inverted pendulum’ oscillations with an average angle of π; and oscillations about a self-maintained population imbalance that we term ‘macroscopic quantum self-trapping’. Other systems with this phase-number nonlinear dynamics include two-component (interconverting) condensates in a single harmonic trap, and He³B superfluids in two containers connected by micropores.     

影响单摆振动周期的参数研究

应用振动分析的方法,研究了单摆的周期受摆角、摆球的线度、地球纬度、摆球离地面的高度、介质黏度和介质密度参数的影响;作出了周期比随参数变化的曲线.结果表明:单摆的周期随摆角、摆球的线度、摆球离地面的高度、介质黏度和介质密度的增大而增大,随地球纬度的增大而减小.     

用微元法推导无阻尼单摆运动任意角度下的周期公式

对单摆运动进行了讨论。通过对单摆进行能量分析,得出了单摆角频率与角度的关系式,然后运用微元法,推导出了单摆的理论周期公式。计算结果表明,所得到的单摆运动周期的理论公式与展开公式符合得很好。