基于MSP430的直线导轨定位装置的设计与实现

直线导轨是数控技术的重要组成部件,它的精确程度非常重要。以MSP430单片机为核心,设计了一个直线导轨精确定位装置。此装置采用两相四线的ST57型步进电机和60CM的螺纹丝杆组成一个直线导轨组,选用M7128驱动器驱动步进电机,使用PWM波精确定位算法程序精确控制电机转速。MSP430的IO端口控制步进电机的正反转,使得步进电机带动螺纹丝杆转动,让滚动丝杠上的物体往复移动,并在电脑上显示当前位移值。试验证明,其定位精度为0.01cm,具有较高的可靠性和准确性,低成本,稳定性好。     

Dynamic instability of collective myosin Ⅱ motors

Some kinds of muscles can oscillate spontaneously,which is related to the dynamic instability of the collective motors.Based on the two-state ratchet model and with consideration of the motor stiffness,the dynamics of collective myosin Ⅱmotors are studied.It is shown that when the motor stiffness is small,the velocity of the collective motors decreases monotonically with load increasing.When the motor stiffness becomes large,dynamic instability appears in the forcevelocity relationship of the collective-motor transport.For a large enough motor stiffness,the zero-velocity point lies in the unstable range of the force-velocity curve,and the motor system becomes unstable before the motion is stopped,so spontaneous oscillations can be generated if the system is elastically coupled to its environment via a spring.The oscillation frequency is related to the motor stiffness,motor binding rate,spring stiffness,and the width of the ATP excitation interval.For a medium motor stiffness,the zero-velocity point lies outside the unstable range of the force-velocity curve,and the motion will be stopped before the instability occurs.     

一种功控状态保持低功耗C单元设计

提出了一种新的具有状态保持功能的功控低功耗C单元, 该C单元采用高阈值NMOS管作为功控开关, 以减小C单元休眠期间的漏功耗, 并利用交叉耦合的高阈值反相器构成数据保持单元, 保持电路休眠状态时的数据. 版图后仿真结果表明: 该C单元具有正确的逻辑功能, 与传统弱反馈C单元相比, 其漏功耗下降86.6%, 动态功耗下降7.6%, 可在基于功控技术的低功耗异步电路设计中应用.     

硅基半导体芯片激光红外显微成像系统研究

为了解决可见光显微成像技术无法实现硅基芯片内部结构观测的问题,根据1 064nm的红外激光对硅材料具有一定穿透深度的特性,设计了一种硅基半导体芯片激光红外显微成像系统.该系统采用数值孔径为0.42的长工作距显微物镜,通过音圈电机振动多模石英光纤消除散斑噪音,由系统观察CD-RW盘片道间距,表明系统分辨率可达到1.6μm,接近理论值,实现了对芯片厚度为70μm的静态随机存储器内部结构显微成像的观测.     

电机温度时滞耦合系统自抗扰控制仿真研究

电机温度过高会造成绝缘性能老化,电机安全性能下降。电机控制系统是典型的非线性系统,电机温度也因此具有时滞性和耦合性的特点,难以建立准确的数学模型。传统的方法对电机温度的控制精度较差,从而导致电机温度失控。为此,提出基于BP神经网络自抗扰控制算法的电机时滞耦合关系下温度控制方法。将BP神经网络与PID控制方法相结合建立电机温度网络自抗扰控制器模型,利用梯度下降法修正电机温度控制器模型的权值系数,从而实现了BP神经网络自抗扰控制器参数的实时调整。实验结果表明,利用BP神经网络自抗扰算法进行电机时滞耦合关系下温度调整,能够有效提高控制的精确度,缩短了控制过程中的时间延时。     

模糊自抗扰控制在永磁同步电机调速系统的应用

针对直接转矩调速系统中PID控制器参数鲁棒性差,调速过程中磁链和转矩脉动大的问题,设计了一种基于模糊的改进自抗扰转速控制器;自抗扰策略代替传统的PID控制方法,模糊规则对自抗扰控制算法进行简化,减少待整定参数;与传统的PID控制方法相比,模糊自抗扰控制能提高调速系统的误差估计补偿和抗干扰能力;对比仿真结果,模糊自抗扰控制响应速度快,明显降低了系统在调速过程中的磁链和转矩脉动,表明模糊自抗扰控制具有良好的控制性能,验证了该方法的有效性。     

自抗扰控制器在平面电机控制系统中的应用

针对平面电机调速系统在PID控制下控制性能差的问题,文章提出了自抗扰控制方案,在突加负载或扰动时,用自抗扰控制器进行估计、补偿和控制,解决了PID控制中产生的“快速性”与“超调量”之间的矛盾;文章详细描述了自抗扰控制器组成、平面电机速度控制器的搭建,最后在突加负载和摩擦力突变的情况下,通过比较自抗扰控制和PID控制,结果表明:自抗扰控制具有良好的动态性能和鲁棒性。     

螺旋天线步进电机控制系统仿真及运行曲线优化

为实现机械相控阵列天线的波束扫描,采用步进电机驱动螺旋天线单元转动来达到预定的辐射相位。为了优化步进电机的开环控制,研究运行曲线对步进电机控制性能的影响,提高步进电机控制速度和精度。根据步进电机及控制系统的工作原理,建立了基于Simulink的步进电机开环控制系统仿真模型,并在此基础上对梯形和抛物线两种运行曲线进行了仿真研究。仿真结果表明,该仿真模型能精确实现两种运行曲线对步进电机的控制,在100 ms的控制周期内,采用梯形运行曲线步进电机的最大无失步转动角度能够达到270°,而采用抛物线运行曲线时其转动角度能够达到360°,抛物线运行曲线在开环控制系统中具有更高的控制速度。     

结构可靠性仿真方法研究简

可靠性仿真是对复杂结构系统进行可靠性分析计算最为有效的方法,引起了研究者越来越广泛的关注. 综合目前结构可靠性仿真方法研究现状,介绍了蒙特卡罗（Monte-Carlo,MC）法、极限状态方程重构法、随机有限元法（stochastic finite element method,SFEM）进行结构可靠性仿真计算的特点及发展现状,归纳了固体火箭发动机（solid rocket motor,SRM）结构可靠性的特点及当前进行仿真的方法;并在此基础上分析了目前结构可靠性仿真方法及对SRM 结构可靠性进行仿真分析计算时存在的不足及需要进一步研究的内容.     

Mixed traffic flow model considering illegal lane-changing behavior: Simulations in the framework of Kerner’s three-phase theory

This paper studies the mixed motorized vehicle (m$m$-vehicle) and non-motorized vehicle (nm$nm$-vehicle) traffic flow in the m$m$-vehicle lane. We study the formation mechanism of the nm$nm$-vehicle illegal lane-changing behavior (NILB) by considering the overtaking motivation and the traffic safety awareness. In the framework of Kerner’s three-phase theory, we propose a model for the mixed traffic flow by introducing a new set of rules. A series of simulations are carried out in order to reveal the formation, travel process and influence of the mixed traffic flow. The simulation results show that the proposed model can be used to study not only the travel characteristic of the mixed traffic flow, but also some complex traffic problems such as traffic breakdown, moving synchronized flow pattern (MSP) and moving jam. Moreover, the results illustrate that the proposed model reflects the phenomenon of the mixed flow and the influence of the MSP caused by the NILB, which is consistent with the actual traffic system, and thus this work is helpful for the management of the mixed traffic flow.