基于阈值优化迟滞模型的压电微定位平台前馈控制

为减小压电微定位平台的迟滞误差, 设计前馈控制器对其进行控制. 首先, 在所建平台迟滞模型精度达到要求并使各阈值点精度相同的情况下, 对平台迟滞模型的阈值进行优化, 得到满足模型精度要求的最小算子数, 进而建立平台的PI (Prandtl-Ishilinskii)迟滞模型. 接着, 通过对所建迟滞模型求逆, 设计出平台的前馈控制器. 最后, 在所设计的前馈控制作用下, 平台达到5 μm理想阶跃值的响应时间为0.01 s, 稳态误差中线的变化范围为0.40~0.50 μm; 当期望平台输出最大值为17 μm的变幅值三角波位移时, 实测位移相对于理想位移的误差中线变动范围为－1.15~ －0.05 μm, 所设计前馈控制器可有效减小压电微定位平台的迟滞误差.     

对称解耦式三自由度并联微动平台的设计

为使微定位系统具有较高灵活性,设计了一种三自由度并联微动平台.首先,基于双平行四连杆机构及对称并联结构对台体进行设计,并进一步设计了辅助测量及承载模块;然后制作出微动平台实物,搭建实验系统,对平台位移及位移耦合进行测试.结果表明:在120V的最大驱动电压作用下,平台x、y、θ_z方向的最大位移分别为25.96μm、25.87μm、208μrad;在x和y方向产生的最大耦合位移分别为39.73 nm、140.95 nm,绕z轴产生的最大耦合转角为0.89μrad.     

基于Duhem模型和逆模型的压电执行器精密定位及控制

为提高压电执行器的定位精度, 研究了压电执行器的Duhem模型及逆模型, 并对传统的Duhem模型进行改进, 将原有的模型分为上下2个半环, 分别进行建模. 然后采用样条曲线插值和神经网络对Duhem模型参数进行辨识, 利用辨识结果建立压电执行器的Duhem模型及逆模型, 并利用PI逆模型作为PID反馈控制的前馈环节进行复合控制, 提高压电执行器的定位精度. 结果表明: 该模型在变幅三角波电压下的输出绝对平均误差为0.0810μm, 复合控制下的输出绝对平均误差为0.0539μm, 能有效地提高压电执行器的定位精度.     

非对称气电混合式机器人末端执行器及其静态力控特性研究

针对现有气动式机器人力控末端执行器存在力控精度低和响应慢等缺点, 提出一种非对称气电混合式力控末端执行器, 采用变参数PID控制器对非对称气缸的气动力与永磁直线同步电机的电磁力进行协调控制, 实现机器人连续接触式作业中接触力的实时补偿与精确控制. 通过对气动系统、永磁电机和控制器等进行建模与仿真分析, 研究其控制特性与力-位移特性. 仿真结果表明, 相比气动力控系统, 气电混合式力控系统可有效消除摩擦力与跟随误差等引起的滞环和爬行现象, 控制特性最大误差由9.2N(2倍最大静摩擦力+动静摩擦力差值)减小至1N, 其力-位移特性最大误差由9.6N(2倍动摩擦力+气动力波动)也减小至1N, 提高了力控精度, 可提升机器人连续接触式作业质量.     

基于等倾干涉的二维微位移光学传感测距系统

基于等腰劈等倾干涉原理,利用新型光学装置设计出二维微位移测距系统.运用单片机控制技术对经过CCD(charged coupled device)光电转换后的信号进行采集与存储,再通过VB(visual basic)平台最终在PC终端实现实时监测与显示.该系统针对工件精密加工中的二维位移实施两维度传感与控制,并能对重要建筑物在结构应力作用下的二维微位移实现实时监控和显示其移动速度.系统对两个维度方向的微位移及速度进行分时段交替测量,测量精度能够达到可见光半波长即微米级.     

基于粒子群算法的闪电定位网优化布站

闪电监测网探测站的位置分布对定位精度具有重要影响,如何布置站点使得监测网具有最佳的定位精度是监测网设计时必须考虑的问题.在分析三维闪电定位算法和点位误差的基础上,引入最优化思想,提出了一种优化布站模型.利用粒子群算法能够求解得到该模型的定量化结果,该结果保证了目标监测区域的平均误差最小.在广西壮族自治区三维闪电监测网站点位置分布设计应用中,利用该模型仿真得到定位网内水平误差为200m,误差得到明显降低.本文提出的模型可以为三维闪电监测网合理布置站点提供支撑,能有效提高监测网定位精度.     

基于模糊神经元PID算法的注塑机注射速度控制算法研究

基于一款市场较为畅销的注塑机, 设计出一种能精确控制注射速度的模糊神经元PID控制器. 首先, 设计出具有自学能力的神经元PID控制器, 利用模糊算法对其进行优化; 其次, 在原有注射速度线性数学模型的基础上, 构建注塑机注射速度的非线性模型; 最后, 利用MATLAB在所建数学模型的基础上对模糊神经元PID控制器进行仿真实验. 实验结果表明, 所设计控制器具有响应迅速、无超调量、控制精度高、控制稳定等优点.     

江苏省三维闪电定位系统算法仿真

提出了一种三维闪电定位网的3D-TOA(时差测量定位技术)算法模型,进行了模型仿真和分析.利用江苏省建立的VLF/LF三维全闪电监测定位试验网进行试验,雷电探测的实测数据表明,闪电定位位置和高度与雷达分布图总体一致,水平定位误差小于300m,高度定位误差小于500m.所研究的多站3D-TOA算法可以探测雷暴发生、发展和衰退的过程.     

对称逐次超松驰(SSOR)方法的误差界

给定N个线性方程的方程组Ax=b,(1,1)其中A为对称非奇异N×N的矩阵。解(1,1)通常采用迭代方法:X~(m+1)=Gx~(m)十g,m=0,1,….本文在H_1和H_2的假设下,给出SSOR迭代方法的误差界,即‖ε~(m)‖~2≤{(ω-1)~8‖δ~(m)‖~2-2(ω-1)~4(δ~(m),δ~(m+1)+‖δ~(m+1)‖~2}/D~2,其中D=ω~2(2-ω)~2(1-μ_1~2),ω为松弛因子,μ_1为相应的Jacobi迭代矩阵B的最大特征值,ε~(m)=x-x~(m),δ~(m)=x~(m)-x~(m-1),x为(1,1)的精确解,x~(m)为第m次SSOR迭代解。     

基于改进卷积神经网络的数控机床旋转轴热误差建模方法

为对五轴数控机床旋转轴的热误差进行更精确地预测,解决变工况条件下预测精度不佳与热误差数据获取困难的问题,提出了基于改进卷积神经网络的热误差建模方法.采用激光干涉仪与热成像仪采集不同温度下的角度定位误差与热图像,对热误差进行傅里叶函数拟合,将预测目标由不同角度下的热误差转变为拟合函数参数.在VGG网络模型架构上,引入SKNet注意力机制,以提高模型对变工况下的热图像特征提取水平,并采用全局平均池化代替全连接层,以改善过拟合情况.将建立的模型用于热误差预测,结果表明,旋转轴热误差预测RMSE在升温状态下为8.36″,降温条件下为9.57″,预测精度达90%以上,优于普通卷积神经网络模型.结果证实了所提方法在旋转轴热误差建模中的有效性.     

应用逆神经网络的自学习控制器

近年来人工神经网络成功地用于动态系统辨识与控制。本文利用人工神经网络逆的概念，说明如何用神经网络去学习动态系统行为以达到控制目的。用一ＢＰ网学习辨识系统的行为，然后作为系统的模型，同时也作为反馈控制器．利用模型通过直接的误差反传技术训练前债控制器．最后，反馈控制器与前控制器一起去控制实际系统。文中给出的２个例子说明了这种控制方法的有效性。     

含币形裂纹的压电体在点力和点电荷作用下的裂纹张开位移

本文利用CHEN等给出的在横观各向同性压电无限体内币形裂纹上下表面作用对称法向点力和点电荷情形下的解,结合压电材料功的互等定理,用初等函数的形式给出了在压电无限体中任意一点作用任意点力和点电荷情形下币形裂纹的张开位移,并对PZT－4压电陶瓷和对应的非压电材料作了计算分析。     

横观各向同性压电功能梯度旋转圆盘的三维解析解

从横观各向同性压电弹性力学轴对称问题基本方程出发,采用直接位移法将位移分量展开成径向坐标,的幂函数线性组合形式,其中含有7个待定的位移函数,它们是坐标z的函数,由基本方程导出关于位移函数的控制方程,结合相应的边界条件,可以积分得到位移函数,并确定积分常数,从而给出横观各向同性压电功能梯度旋转圆盘的三维解析解．并通过相应算例展示了一种特殊形式的压电功能梯度材料的梯度指标对应力场、位移场和电场的影响．     

波阵面视角下的车辆拥堵分析

基于视频数据,分析了交通事故下车辆运动的复杂性和队长变化的本质,借鉴车流波动理论、车辆跟驰理论、流体力学理论等,提出利用波阵面的传播轨迹描述排队过程,并给出了排队长度动态模型VQLM.同时,为减少视频图像与实际距离的转换误差,提出以标准当量车为参考,多次迭代还原真实距离的标定方法.研究结果表明：VQLM模型较基于单一理论计算队长的方法更精确、实用.模型验证结果：平均队长误差为-3.029%,其宏观表现为2辆当量车10 m内,延时误差为7 s（信号周期为60 s）.VQLM模型主要考虑了司机驾驶的主观性、道路通行强度、交通波节点函数等;数据还原标定方法简单实用,比传统比例尺算法更为精确.     

水分与微颗粒坛紫菜生产工艺的研究

生产微颗粒坛紫菜的物料随着粗粉碎、细粉碎、超微粉碎的加工进程，粒径逐渐缩小，水分含量降低．紫菜经过粗粉碎后，含水量为7．26％～7．90％，粒径为3～15mm，平均7．40mm；细粉碎后的含水量为3．99％±0．26％，粒径为61～245μm，主要为100～125μm，平均为108．4μm；超微粉碎后的含水量为3．42％，粒径为0．020～20μm，平均4．57μm．物料的水分含量与加工的效率呈负相关，物料预脱水，能提高生产效率；单位重量的微颗粒、超微颗粒紫菜的体积比初级物料缩小3～8倍，能减轻仓储与运输成本．     

盾构壁后注浆对地表沉降影响模拟研究

结合宁波轨道交通某区间隧道施工, 研究了盾构壁后注浆对地表沉降的影响, 考虑壁后注浆压力消散和浆液固结硬化过程, 采用FLAC3D有限元软件对开挖过程模拟计算, 分析了不同注浆量和不同注浆压力下的地表沉降变化规律以及浆液硬化作用对地表沉降和管片位移的影响规律, 并将地表沉降和拱顶位移的计算值和实测值进行对比分析. 结果表明: 本工程最佳注浆量4.0~5.0m3, 最佳注浆压力约0.3MPa; 硬化作用引起的地表沉降占总沉降约5%, 引起的管片位移占总位移约15%. 针对宁波土质, 合理确定注浆量和注浆压力能够有效控制地表沉降, 合理配制浆液, 实时监控注浆量、注浆压力和浆液强度, 能够有效控制管片的上浮和变形.