基于EtherCAT的并联六自由度平台设计

摘要：在设计六自由度运动平台时,运动精度是重要的评价指标,为了能够降低位姿跟踪误差并提高各轴的协同控制,在对平台进行位姿正反解的基础上,设计了一套基于EtherCAT总线的六自由度运动平台,通过EtherCAT网络进行数据帧的快速传输。系统硬件由工控机、EtherCAT网络、伺服电机、Stewart型平台构成,系统软件则采用VC++进行上位机界面的开发,由TwinCAT进行下位机控制程序的开发,通过电子凸轮实现平台各轴的同步控制,其中上下位机通过ADS进行通讯。由实验结果可知,六自由度平台平移跟踪误差小于0.04mm,转动跟踪误差小于0.01°,静态定位精度优于0.1%,达到预定的控制要求。基于EtherCAT的六自由度平台具有良好的同步性能和位姿精度,也表明EtherCAT在多轴同步伺服控制上具有较好的响应速度和控制精度。     

平面光学元件PMD面形检测的调整技术研究

针对相位测量偏折术(PMD)检测平面光学元件面形的光路结构,系统地分析了各部件因各自由度的不确定度变化对重建面形的影响,并且提出了一种高精度的平面元件调整方法。通过对相移算法得到的显示器坐标与通过光线追迹得出的参考面显示器坐标进行比较,能够将被测镜调节至理想测试状态,从而能准确求出被测面上各点斜率,再采用波前重建算法,实现了光学元件面形重建。实验结果显示,有效口径为Ф140mm的平面元件在去掉Zernike多项式前6项的面形数据与干涉仪的测量结果差值在RMS=5nm以内,结果远优于未经过该方法调整的结果。因此,该调整方法可行,能够有效完成对平面元件的精密调整,具有很大的应用价值。     

六自由度机构位姿的单相机照相测量研究

用单相机对新型的六自由度机构样机的六个自由度位移进行了非接触式照相测量。简要回顾了照相法的研究概况及该测量研究的工作背景;介绍了相机标定原理及具体标定方法。建立了被测样机的CAD模型,进行了自由度位移仿真,将仿真结果作为理想数据与实测数据进行比较,从而获得测量误差,并对测量误差进行了初步分析。探讨了单相机照相测量法的应用前景。     

基于数据协方差矩阵重构的MIMO声纳DOA估计

实际多输入多输出(MIMO)声纳系统由于环境或人为因素,可能出现部分阵元失效,从而导致阵列自由度减少、方位估计精度下降。本文提出了一种数据协方差矩阵重构方法,该方法基于差分阵列性质,利用正常工作阵元的协方差矩阵元素来恢复失效阵元的矩阵元素,获得满秩的数据协方差矩阵,从而恢复到全阵元MIMO声纳的阵列自由度。与已有方法相比,降低了计算复杂度。仿真及海试实验数据处理结果表明,本文所提的数据协方差矩阵重构方法能够恢复因部分阵元失效而丢失的阵列自由度,应用于方位估计中,所能分辨的最大目标数与全阵元相同。     

质心袋模型的球腔近似与低能人-N散射

本文引入唯象的夸克禁闭4-矢势及其质心球腔近似,提出了质心袋模型.在静止质心系上它与 MIT袋模型等价;而加上所谓自由度分离规则后,它似能构成自洽的、满足平移不变与洛仑兹协变的场论.它很容易进行量子化,并可导出以前作为假设引入的有关整体口袋-夸克流的计算方法.     

基于ADAMS的六自由度运动平台运动学分析

针对一种六自由度运动平台,建立其运动学模型,应用ADAMS分析软件进行了运动学仿真,证明了ADAMS分析软件对并联机构运动学正面和反面问题求解的有效性.     

基于CPAC与单目摄像的六自由度机械臂控制模式研究

为解决一般六自由度工业度机械臂的控制器存在的兼容性低、人机界面单一且编程语言差异大的不足,提出一种基于CPAC(Computerized Programmable Automation Controller计算机可编程自动化控制器)控制机械臂的方式,以六自由度机械臂为实验平台,利用CPAC控制器的人机界面中三点法建立与摄像机一致的世界坐标系,通过Harris角点匹配与PnP法获取目标的位姿信息,利用CPAC编程语言OtoStudio的函数库解算各个关节轴转动的角度,并利用“最短行程”加权获得关节轴的最优角度,最终驱动机械臂末端执行器可靠动作并到达目标点,完成预设动作。通过实验可以看出,与一般的控制器相比较,CPAC具有可靠的I/O控制、编程环境标准、人机界面丰富友好的特点,并验证了这种控制模式的可行性,实现了对六自由度机械臂的联合控制,为六自由度机械臂的实时控制模式提供了新的思路。     

阻尼动力吸振器的吸振机理及其试验验证

采用矩阵复指数算法推导正弦激励力作用下二自由度系统主质量位移振幅的解析解,对所有幅频特性曲线都交于2个固定点进行了严格证明,并通过MATLAB数值仿真和悬臂梁振动试验进行解析解的验证。结果表明：当阻尼比等于零时,主系统幅频特性曲线有2个开口向上峰,当阻尼比趋近于无穷大时,主系统幅频特性曲线只有1个开口向上峰;2个固定点均具有极大值但非最大值;数值仿真与悬臂梁的振动试验结果非常接近,相对误差为-3.864%～5.729%,验证了所推导的一系列解析解的正确性。     

大型固体激光器光束定位稳定性分析

根据ICF驱动器系统工程的要求,建立光学元件运动量与靶点光束定位之间关系,对稳定性进行初估。运用B类评定方法、光线追迹方法和有限元数值模拟方法进行检验和校正,使其更具有可行性。并从结构随机振动理论出发,将结构用单自由度线性系统的平稳随机振动模拟,实现稳定性值激励源的重分。