单轨高架观光巴士变频驱动技术的应用

随着经济社会的发展,旅游业已成为全球经济发展势头最强劲和规模最大的产业之一。加之国家进一步完善节能减排的政策机制,使得传统的旅游交通工具逐渐被摒弃。随之而来的,具有零污染、以休闲游览为主、兼顾交通功能的单轨高架观光巴士进入人们的视野,并逐渐成为各大旅游景区的配套设施。文章依托一条已建成的高架观光试验线,介绍西门子S120变频器的主从控制、转矩分配及自动抱闸等控制技术应用于高架观光巴士的驱动控制方法。     

碳纳米管的可控长度拾取及导电性分析

拾取指定长度的半导体性碳纳米管对大规模制造碳纳米管场效应管具有重要意义.本文提出了一种利用原子力显微镜探针和钨针对碳纳米管进行可控长度拾取的方法并进行了碳纳米管导电性分析.在扫描电子显微镜下搭建微纳操作系统,针对切割操作过程中原子力显微镜探针、钨针和碳纳米管的接触情况进行了力学建模和拾取长度误差分析.建立了单根金属性碳纳米管、单根半导体性碳纳米管及碳纳米管束与钨针接触的电路模型,推导了接入不同性质碳纳米管后电路的电流电压特性方程.使用原子力显微镜探针对碳纳米管的空间位姿进行调整,控制钨针对碳纳米管上目标位置进行通电切割,同时获取切割电路中的电流电压数据.实验结果表明,本文提出的方法能够有效控制所拾取碳纳米管的长度,增加碳纳米管与原子力显微镜探针的水平接触长度能够减小碳纳米管形变导致的拾取长度误差,建立的电流电压特性方程能够用于分析碳纳米管的导电性.     

在轨组装空间结构面向主动控制的动力学建模

在轨组装是未来超大型空间结构最有发展潜力的构建方式之一,组装过程中空间结构尺寸逐渐增长、动力学特性也随之改变,给结构主动控制任务带来了新的挑战.针对这一问题,提出一种在轨组装空间结构面向主动控制的动力学建模方法.首先,建立不同类别组装模块的基础模型库,以用于后续直接调用;然后,定义模块的邻接关系矩阵以描述在轨组装过程中空间结构的变化,并根据在轨组装任务特点,设计了面向分布式控制的智能组件结构形式;在有限元建模方法的基础上提出"节点自由度加载"方法,利用模块的基础模型库与邻接关系矩阵,分别建立智能组件和空间结构整体的动力学模型,该模型可随组装的进行同步自适应更新;最后,以在轨组装桁架结构为例,给出组装碰撞冲击下动力学建模与分布式主动控制数值仿真.结果表明,在轨组装过程中桁架结构整体的动力学特性有明显的变化,主动控制非常必要;基于提出的建模方法,可高效地建立构型多样的在轨组装空间结构动力学模型;智能组件的动力学模型在组装过程中可进一步根据邻接关系矩阵限定更新范围,适用于在轨组装过程中的分布式主动控制系统设计.     

面向装配节点平衡的产品生产物流协调优化研究

在由多个并行零件生产线和装配线组成的产品生产物流中, 各生产线的瓶颈工序制约了装配节点及其整个生产物流的平衡. 为此, 基于约束理论和JIT(Just In Time)思想, 提出主、次瓶颈的概念及其判别方法和主瓶颈拉动次瓶颈、瓶颈前后拉动生产与平行顺序移动生产相结合的生产策略, 研究了基于负荷率的瓶颈工序负荷控制方法和主瓶颈触发次瓶颈拉式生产的时间控制方法, 使瓶颈工序利用率最大化, 各个零件到达装配节点的同步性得到改善. 算例的SIMIO仿真结果表明, 装配节点的在制品存量大幅度减少, 利用率提高.     

基于混合表面等离子体弯曲波导的紧凑型宽带偏振分束转换器的设计研究

设计了一种宽带的基于混合表面等离子体弯曲波导的偏振分束转换器, 使用有限元法计算硅波导、混合表面等离子体波导的模场分布和有效折射率, 为器件建模仿真分析提供了依据. 使用时域有限差分法优化器件结构, 以获得最佳的性能参数. 由于混合表面等离子体波导的双折射增强, 设计获得的偏振分束转换器具有超小尺寸和宽带的工作特性. 仿真结果表明 在1550nm的中心波长处消光比大于23dB, 插入损耗小于0.8dB; 在80nm的带宽上, 横磁偏振光转换为横电偏振光的偏振转换效率大于95％.     

基于STM32的冷暖两联供控制系统设计

当前我国以空气温度作为空调工作的控制温度,难以提高使用舒适度,针对此问题,提出了一种基于STM32的体感温度控制的冷暖两联供控制系统设计方法。该系统分为温控器和主控器两个部分,且均以STM32F103C8T6单片机为主控芯片,采用RS485实现两者之间的通信及数据传输。温控器实现对风机盘管、地暖的温度调控,整体功能显示,房间内温湿度检测以及控制继电器开闭对风机盘管的风速调制。主控器通过RS485通信实现温控器与主机之间的联动,通过接收温控器传输的温湿度确定当前房间的露点温度,根据露点温度实现对三通合流阀的调控,用以实现控制地暖的供水温度始终高于露点温度1～2℃。经系统调试,两块控制器均很好地满足冷暖两联供控制系统的设计需求。     

基于FPGA的时间域航空电磁多波脉冲发射电路控制设计

时间域航空电磁法是航空地球物理领域重要的技术方法,具有大深度探测能力,为实现大探测深度兼顾浅层分辨能力,需要研发一种多波脉冲发射装置,能够同时发射大电流半正弦波和快速关断小峰值电流梯形波。该文利用现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）作为硬件平台,采用硬件描述语言（Verilog）,通过脉冲频率调制或脉宽调制方式来精确控制发射电流的波形、频率和脉宽,从而实现数字化控制,产生精度高、可控性强的多路数字驱动信号。与传统的半正弦波发射电路相比,其主波发射脉冲由两个1/4正弦波组成,上升沿和下降沿的时长和陡度可以通过程序独立调节,副波发射脉冲为快速关断沿的小幅值梯形脉冲,通过实测试验验证了该文方法的可行性,能够满足深地与近地表探测的要求。     

压电式微滴按需喷射的过程控制和规律

微滴喷射增材制造技术中沉积微滴的大小与均匀性是影响成型件质量的关键因素.本文设计了一种用于生成均匀微滴的压电驱动式微滴喷射装置,通过压电材料带动柔性膜片振动,将液体从喷嘴中喷出生成微滴,采用数值模拟和实验相结合的方法,研究了不同控制参数下膜片振幅及其对生成微滴尺寸和均匀性的影响.研究结果表明:膜片振幅大小受到驱动电压和压电频率的共同影响,压电频率是导致膜片中心点振幅实验测量值小于理论计算值的主要原因,膜片振动会导致喷嘴内部压力发生变化从而影响微滴生成尺寸.在相同驱动电压条件下,压电频率为10 Hz时存在压电膜片振幅最大值.随着膜片振幅的增大,喷孔处液体速度和液柱长度增大到临界值时可以生成微滴,当喷孔处的液柱长度超过临界值时,会形成卫星液滴. 当膜片振幅区间在30 $\mu$m$\sim $42 $\mu $m可以稳定生成微滴,生成最小微滴尺寸为339.8$\mu$m,直径最大变化率为0.29%,相邻两微滴间距最大变化率为2.67%,生成微滴的尺寸及均匀性较好.研究结果有助于提高压电式微滴喷射装置的液滴生成质量.      

两空间耦合下齿轮传动系统多稳态特性研究

通过将系统参数定义为参数变量, 构成参数空间,研究齿轮传动系统在参数空间和状态空间耦合下的非线性全局动力学特性,以及多参数、多初值和多稳态行为之间的关联特性.首先设计了一个两空间耦合下非线性系统多稳态行为的计算和辨识方法.其次,基于该方法并结合相图、Poincaré映射图、分岔图、最大Lyapunov指数、吸引域等,研究齿轮传动系统在不同参数平面上多稳态行为的存在区域和分布特性,以及多稳态行为在状态平面上的分布特性,揭示了参数平面和状态平面上系统可能隐藏的多稳态行为和分岔,并分析了多稳态行为的形成机理. 结果发现,两空间耦合下系统在参数平面上存在大量多稳态行为并呈"带状"分布, 状态平面上多稳态行为出现两种不同的侵蚀现象, 即内部侵蚀和边界侵蚀.分岔点或分岔曲线对初值的敏感性导致多稳态行为的出现.当齿侧间隙和误差波动在较小的范围内变化时,系统全局动力学特性受间隙和误差扰动的影响较小,受啮合频率的影响较大.两空间耦合下系统全局动力学特性变得丰富和复杂.      

主动控制压电旋转悬臂梁的参数振动稳定性分析

在工程实际中旋转机械由于制造和加工误差,装配的不均匀性等原因,往往会脉动运行,这将使得机械系统发生参数振动. 当脉动参数满足一定关系时,这种参数振动将会失稳,进而影响机械结构的正常运转. 本文针对这一问题,引入压电材料对 脉动旋转悬臂梁系统的振动进行控制,研究主动控制悬臂梁系统的参数振动优化设计问题,采用 Hamilton 变分原理与一阶 Galerkin 离散相结合的方法,建立了受速度反馈传感器主动控制的压电旋转悬臂梁的一阶近似线性控制方程. 运用多尺度方法,得到了压电旋转悬臂梁系统在发生1/2亚谐波参数共振时稳定性边界的控制方程,并利用直接分析方法验证了解析摄动解的正确性. 将摄动解中临界阻尼比和轮毂角速度脉动幅值的无量纲参数作为评价系统稳定性能的指标. 通过数值算例,分析了轮毂半径、轮毂角速度平均值和脉动幅值、梁长以及速度传感器的反馈增益系数对系统稳定性区域的影响. 研究结果表明,梁长、轮毂半径、脉动幅值会降低系统稳定性,反馈增益系数可以提高系统稳定性,而轮毂角速度平均值与系统稳定性之间有非单调的关系. 为进一步设计压电旋转机械结构提供了理论依据.