音圈电机快速控制反射镜研究现状

快速反射镜需要具备快速的动态响应以及抗干扰能力。针对快速反射镜系统在工作环境中,因自身运动以及外界干扰等因素所引起的不确定性干扰问题,本文在对快速反射镜系统进行分析与数学建模的基础上,提出一种基于扩张状态观测器的改进滑模控制器,利用扩张状态观测器观测出未知扰动并直接补偿给控制器,在保证跟踪误差在期望精度范围的同时,有效减少了抖振,便于工程实现。通过仿真实验证明：相较于传统滑模控制器,采用基于扩张状态观测器的改进滑模控制器,上升时间缩短了50.4%,调节时间上缩短了39.1%,跟踪精度提高了30.5%,满足了快速反射镜的工作要求,提高了动态性能。     

基于音圈电机的精密扫描定位设计

针对目前精确定位技术在精微操作领域的应用,设计了基于音圈电机的精密扫描定位装置,用于实现光谱扫描测量中的成像光斑的定位。根据不同电机驱动的对比,选择直线型音圈电机作为精密定位的驱动装置。结合不同直线型直流电机的分类,详细叙述了音圈电机的工作原理、参数及选择依据。在结构设计中采用了柔性轴承和悬臂,并对柔性悬臂进行受力分析。结合精确定位及音圈电机的工作需求,设计了专门的驱动装置。通过实验对扫描定位装置进行性能验证,结果显示,定位装置的稳定时间小于30 ms,长时间的偏移小于1.5 μm,满足扫描定位的微米量级的设计要求。     

音圈电机伺服驱动器与运动机构设计

为满足一类音圈直流伺服电机的高速振动定位精度工作的精度需求,研发了一种高性能的音圈电机高精度位置定位设备。基于ARMCortex M3系列的STM32F103VCT6处理器设计了音圈直流伺服电机控制系统。分析了该伺服系统结构的组成,研究结果表明：设计的高精度位置伺服系统,能满足位置超调量小于10 counts,稳态调整误差为土1 count的系统参数指标。实现了音圈电机高速振动下控制器对光栅传感器实时采集并且高速处理,以及对音圈电机位置的快速调整,完成对音圈电机的高速振动定位精度的控制。     

基于音圈电机伺服控制的应用研究

随着电机控制技术的不断发展,传统的伺服电机控制方式已经不能适应高速度、高精度控制运动的要求,而直线电机的直接驱动方式由于取消了一切中间传动环节,具有结构简单、动态响应快、速度快、精度高、振动和噪音小等优点,在各类高速、高精度加工设备中具有广阔的应用前景。介绍了音圈式直线电机的结构特点和工作原理,阐述了音圈电机的伺服控制技术,并介绍了音圈电机在封装设备中的实际应用。     

音圈电机驱动的航空相机像面扫描系统

航空相机执行机构的核心是像面扫描系统,要求高扫描精度、高扫描频率、体积小、结构简单,否则成像模糊、成像帧频低。国内外低精度的扫描机构采用旋转电机外加凸轮、齿轮、涡轮蜗杆等机械传动机构将旋转运动变为直线扫描运动,搭建的像面扫描系统体积大、结构复杂、智能化程度低与未来相机的发展趋势不吻合。设计的新型高频高速像面扫描结构,直线往复扫描运动执行机构选用音圈电机,像面扫描方式为矩形扫描方式。为满足指标要求,采用音圈电机持续力控制和滞后超前控制相结合的控制策略。实验表明,线速度103 mm/s,线性行程0.2 mm 时,实现了扫描频率15 Hz,稳速精度0.2%,满足了工程要求。     

音圈电机快速控制反射镜研究现状

快反镜通过精确控制反射镜偏转方向从而精确控制光束偏转角度,由于其具有响应速度快、工作带宽高、指向精度高等优点,被广泛应用于激光武器、精密跟踪、自由空间光通信等领域,实现精密跟踪、稳瞄、稳像、扫描和像移补偿等功能。介绍了国内外公司和研究机构研制的音圈电机快反镜的现状,分析了音圈电机快反镜的组成,对反射镜、驱动器、转角测量模块、柔性支撑等组件的方案选型进行了讨论。介绍了所研制的音圈电机快反镜的性能。最后,讨论了音圈电机快反镜大口径、高工作带宽、大转角范围和高指向精度的未来发展方向。     

激光扫描器的一种扫描与接收方法

提出采用发散扫描和直接散射接收的方式，按照扫描点对各接收探测器总的立体角函数在有扫描国范围内保持不变的原理，可构成一种新型的激光扫描器，理论分析和实验证明这种方法是可行的。     

音圈电机稳速系统及图形化调试界面设计

传统像面扫描系统通常由旋转电机驱动,转动变平动,存在中间传动环节,引入摩擦、间隙、机械形变等问题,破坏系统高速运行时的稳定性。文章设计了由音圈电机驱动的像面扫描系统,具有无滞后、高响应、高加速度、高速度、控制方便等优点,实现了高精度往复运动,获得了高质量图像。在调试像面扫描控制器参数的过程中,开发了基于Labview和GEL语言的图形化调试界面,缩短了开发周期,可以推广到其他电机控制调试系统中。     

高能激光系统中的二维快速控制水冷反射镜的结构

在高能激光系统中,对发射的高能激光束的光束质量进行精确控制十分重要。本文介绍了一种应用于高能激光系统中的新型二维快速控制水冷反射镜,既可实现精确控制激光发射和接收光轴的方向,对光束整体倾斜方向进行校正,又可实现减小镜面热畸变提高光束质量的功能。该反射镜具有质量轻、转动惯量小、行程小、谐振频率高、响应速度快、动态滞后误差小等优点。试验测试结果表明,二维快速控制水冷反射镜的设计合理,具有应用推广价值。     

激光通信系统中快速反射镜控制技术研究

为满足激光通信系统跟踪精度的要求,采用快速反射镜系统作为精跟踪控制核心.选用大行程、高分辨率、高带宽的音圈电机驱动快速反射镜,对音圈电机控制方法进行了研究.首先,定性分析了快速反射镜系统的组成及工作原理.然后,根据音圈电机的等效电路模型进行建模分析,得到快速反射镜的传递函数模型.最后,介绍了模拟控制器的设计原理,给出了比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivati ve,PID)电路、位置检测电路以及功率放大电路的具体设计.实验结果表明,设计的快速反射镜的角分辨率为1 μrad,重复定位精度为3 μrad,闭环带宽(-3 dB)为300 Hz@1 mrad,满足激光通信系统稳定可靠、精度高、抗干扰能力强等要求.     

激光打标机在音圈切线中的应用分析

为满足人们对扬声器和麦克风日益增加的需求,提高手机扬声器的生产效率、降低扬声器和麦克风的综合生产成本,需要对扬声器生产线进行自动化改造。在扬声器的整条加工生产线上,音圈生产设备是保证扬声器质量的关键,故而对音圈生产设备的自动化改造具有重要的理论和经济价值。本文采取激光切割的方式代替原有的刀具切割方式完成音圈线的切割工序,通过分析比较选取最为经济和便捷的激光器类型;通过系统建模分析,选择最合适的激光功率,并对其数值进行实验验证。结果表明激光切线能够大大增加音圈生产效率,音圈线切割质量也有了较大程度的提高。     

快速反射镜研究现状及未来发展

针对某红外搜索系统快速反射镜设计需求,研究基于十字簧片传动结构与音圈致动器的快速反射镜机电联合仿真技术。建立快速反射镜的机电参数化模型,采用有限元分析法构建柔性结构传动刚度模型,同时建立音圈制动器的电磁驱动模型,并进行关键参数的迭代设计确定最优参数;以Matlab/Simulink为联合仿真平台,建立反射镜动力学仿真接口与电磁驱动仿真接口,结合经典控制模型实现对反射镜机构的联合仿真,并获得系统动态响应的仿真结果。最后通过实验测试验证50 Hz成像周期下回扫补偿残差与相位滞后,其中实测回扫补偿残差0.0365 mrad,相位滞后2.6 ms,虽然高于仿真分析结果但能够满足工程应用的需求;并对系统的开环频响曲线进行对比,中低频幅值响应误差不超过10%。仿真和实验结果表明,该联合仿真技术对于快速反射镜的设计与优化具有重要的理论指导意义。     

改进根轨迹的快速反射镜控制参量设计

为了保证快速反射镜控制系统在时域和频域同时具有良好性能,采用了一种改进根轨迹的控制参量设计方法。首先,根据辨识出的模型,建立音圈电机驱动的快速反射镜传递函数的根轨迹;其次,根据对控制系统性能指标的要求,导出闭环控制系统预期主导极点位置;再次,通过配置控制器的零点位置,使系统的根轨迹具有预期的主导极点;最后,根据模值公式和相角公式,确定系统增益和控制器极点位置。结果表明,采用改进根轨迹法设计的控制系统具有良好的动态性能,还可以有效抑制闭环系统的机械谐振,而且简单易行、通用性强。     

基于扩张状态观测器的快速反射镜控制研究

为了提高快速反射镜的动态性能并降低跟踪误差,提出了利用扩张状态观测器引入反馈和灰色PID模型控制相结合的方法,该方法基于音圈电机驱动的快速反射模型,采用离散跟踪微分器对输入信号进行过渡和滤波以及对子系统零点配置,并以扩张状态观测器引入反馈和灰色PID控制,对系统的不确定因素进行了估计和补偿,并同不完全微分PID和基于跟踪微分器的零点配置方法进行了性能比较。采用随机正弦信号进行跟踪仿真,仿真结果表明,采用文中算法的跟踪效果明显优于其他算法,且跟踪误差更小,被控对象的动态性能更优,尤其在系统的模型参数发生变化时。该方法具有良好的工程应用价值。     

磁性液体强化扬声器音圈散热的实验研究

实验将封有聚α-烯烃合成油基磁性液体的两玻璃管放置于磁场中,研制了磁性液体在均匀磁场中瞬态双热线导热 系数的实验测量装置,测试发现磁性液体的导热系数在均匀磁场中随磁场强度的增大而显著增大.研制了恒压法在线实时 检测扬声器音圈温升的测量装置,评价了在同一工况下空气和磁性液体对扬声器音圈温升的影响,测量发现磁性液体能显著 ...     

精密光路偏转及焦距调整机构的发展

介绍了压电陶瓷和音圈电机在精密光路偏转和焦距调整机构的原理和发展状况;分析了偏转与调焦机构的主要结构形式、驱动特点及其在精密偏转与调焦机构中的应用前景;指出了需要进一步开展研究的关键技术.     

舰载激光武器稳定平台粗精复合控制

为了实现舰载激光武器在复杂作战环境中对目标的精确毁伤,提出一种基于快速反射镜的粗精复合稳定平台,用以控制激光光束的稳定精度。首先,介绍了系统组成及工作原理,设计了压电陶瓷驱动的全柔性精级快速反射镜,并且分析了该快速反射镜的性能特点。然后,设计了粗精复合控制系统,在此基础上探讨了粗精复合稳定平台各组成单元之间的相互影响因素。最后,通过理论计算推导了粗精复合控制系统的误差传递函数,并搭建了实验平台,进行了稳定精度测试实验。实验结果表明:在四级海况摇摆扰动条件下,相较于传统粗级稳定平台,方位复合平台的稳定精度从191.6 μrad提高到6.7 μrad,提高了约27.6倍,俯仰复合平台的稳定精度从121.3 μrad提高到4.9 μrad,提高了约23.8倍;在各种外界摇摆扰动下,粗精复合平台对激光光束的稳定控制精度均≤10 μrad。满足了舰载激光武器平台对激光光束高精度稳定控制的作战需求。