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基于增材制造的碳化硅双面反射镜设计与可靠性验证
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作者 王成彬 孙胜利 +2 位作者 孙小进 马孝浩 胡凯 《光学精密工程》 北大核心 2026年第1期26-34,共9页
为实现同轴四反光学系统中主镜和四镜所构成的Φ516 mm双面共体反射镜轻量化、高刚度的设计目标,提出一种在传统轻量化设计基础上,融合多参数优化与碳化硅增材制造技术的方法。基于工程经验建立反射镜初始模型,选择主要结构尺寸建立多... 为实现同轴四反光学系统中主镜和四镜所构成的Φ516 mm双面共体反射镜轻量化、高刚度的设计目标,提出一种在传统轻量化设计基础上,融合多参数优化与碳化硅增材制造技术的方法。基于工程经验建立反射镜初始模型,选择主要结构尺寸建立多参数优化模型,并基于多目标遗传算法进行结构参数优化,优化后的反射镜质量为6.8 kg,相对初始方案降低32.6%。最后,完成碳化硅双面反射镜3D打印及结构模态测试,所得一阶频率为1964 Hz。对两个镜面光学加工后,开展了重力影响试验、真空高低温试验和振动试验。结果表明,试验前后反射镜面形精度最大变化为0.001λ(λ=632 nm)。碳化硅双面反射镜结构设计和增材制造工艺具有良好的可靠性和稳定性。 展开更多
关键词 增材制造 碳化硅 双面反射镜 轻量化 可靠性验证
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基于向量误差修正模型影响信息转换指标的高耸钢结构损伤检测研究
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作者 郭惠勇 郑鹏 +1 位作者 张树豪 狄谨 《仪器仪表学报》 北大核心 2026年第2期358-367,共10页
复杂高耸钢结构可以划分为分层的子结构,通过分层处安装传感器达到监测对应子结构层损伤的目的。为了解决复杂高耸钢结构的损伤检测问题,提出了基于向量误差修正模型影响信息转换指标的损伤检测方法。首先,描述了向量误差修正模型的基... 复杂高耸钢结构可以划分为分层的子结构,通过分层处安装传感器达到监测对应子结构层损伤的目的。为了解决复杂高耸钢结构的损伤检测问题,提出了基于向量误差修正模型影响信息转换指标的损伤检测方法。首先,描述了向量误差修正模型的基本理论,给出了模型定阶、协整检验和参数估计的基本方法;然后,进行了向量误差修正模型损伤特征参数分析,通过解析影响矩阵提取了损伤特征影响向量,利用结构未损伤基准状态和损伤状态下的损伤特征影响参数和统计参数构造了影响信息距离,并将测点的自由度信息转换为层间刚度信息构造了影响信息转换指标,在此基础上建立了包含数据采集、向量误差修正模型建模、损伤特征影响向量提取及影响信息转换指标识别的高耸钢结构损伤检测方法和识别流程;最后,进行了3层经典框架和高耸转播塔模型的损伤检测试验研究,通过激振装置在结构上施加非平稳时域荷载获取时程响应数据,利用结构损伤前后的响应数据进行了结构的损伤检测。结果表明:传统的倒谱距离检测指标对于简单框架结构具有一定的检测效果,但对复杂高耸钢结构的损伤检测效果欠佳,而所建议的向量误差修正模型影响信息转换指标具有更好的检测效果,可以更为有效地检测出高耸钢结构的损伤位置。 展开更多
关键词 损伤检测 信息距离 向量误差修正模型 高耸结构 影响矩阵
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摆镜面形在温度梯度场中的动态响应特性
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作者 张家齐 夏茂斌 +1 位作者 郭艺博 郭旭 《中国光学(中英文)》 北大核心 2026年第2期325-336,共12页
飞机起飞到抵达巡航高度的过程中,外界环境温度会发生剧烈变化,由于内部摆镜转台在步进扫描工作模式下周期性快速启停,驱动电机和轴承会持续产生热量,导致转台整体形成温度梯度,进而对摆镜面形产生影响,最终影响整个光学系统的成像质量... 飞机起飞到抵达巡航高度的过程中,外界环境温度会发生剧烈变化,由于内部摆镜转台在步进扫描工作模式下周期性快速启停,驱动电机和轴承会持续产生热量,导致转台整体形成温度梯度,进而对摆镜面形产生影响,最终影响整个光学系统的成像质量。针对这一问题,本文建立了摆镜转台热平衡方程,并结合实际热边界条件,构建热固耦合有限元分析模型。利用该模型,可以优化摆镜转台和粘接层的设计。本文通过分析摆镜在复杂温度环境变化及步进扫描工况下的面形变化规律和胶层参数的关系,得到胶层厚度为1 mm时,摆镜面形最优精度RMS为43.54 nm。在地面温箱中模拟起飞时温度变化和工作状态,检测摆镜面形。检测结果与分析方法所得仿真结果相比,误差小于10%,验证了该方法可用于评估摆镜面形在温度梯度场中的动态响应特性,有利于摆镜粘接层和相关部件的设计。 展开更多
关键词 步进扫描 温度梯度 热固耦合 有限元模拟
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基于Koopman算子的磁流变阻尼器力跟踪控制
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作者 刘振泽 徐新泽 +3 位作者 郭杰 何雨纯 庄晔 于树友 《控制理论与应用》 北大核心 2026年第1期117-128,共12页
为了实现磁流变阻尼器(MRD)的高精度阻尼力跟踪控制,本文提出了一种基于Koopman算子的离散时间线性二次型最优跟踪(DLQT)控制策略.采用递归神经网络(RNN)建立MRD的非线性模型.采取Koopman算子理论及扩展动态模式分解法(EDMD)将MRD的RNN... 为了实现磁流变阻尼器(MRD)的高精度阻尼力跟踪控制,本文提出了一种基于Koopman算子的离散时间线性二次型最优跟踪(DLQT)控制策略.采用递归神经网络(RNN)建立MRD的非线性模型.采取Koopman算子理论及扩展动态模式分解法(EDMD)将MRD的RNN模型“全局”线性化,保留MRD系统的非线性特性.利用基于Koopman算子理论得到的高阶线性模型设计了DLQT控制器.通过仿真实验实现对不同频率的期望信号进行跟踪,验证了算法的有效性.采用搭载了MRD的二自由度四分之一悬架实验台进行硬件在环实验.实验结果表明该算法可以实现对参考信号的高精度跟踪. 展开更多
关键词 磁流变阻尼器 跟踪控制 Koopman算子 扩展动态模式分解 递归神经网络
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面向智能轴承的SMA基温感驱动式自发电技术研究
5
作者 张坤 王祎齐 +5 位作者 王延锋 赵璞 冯伟 刘宗尧 杜三明 刘保国 《仪表技术与传感器》 北大核心 2026年第3期17-22,共6页
针对智能轴承因嵌入式传感器供电受限以及摩擦纳米发电机介电材料磨损导致发电性能衰减的问题,文中提出了一种基于形状记忆合金的温感调控式摩擦纳米发电装置。通过摩擦纳米发电效应与形状记忆合金热应变特性延长发电装置的服役寿命,基... 针对智能轴承因嵌入式传感器供电受限以及摩擦纳米发电机介电材料磨损导致发电性能衰减的问题,文中提出了一种基于形状记忆合金的温感调控式摩擦纳米发电装置。通过摩擦纳米发电效应与形状记忆合金热应变特性延长发电装置的服役寿命,基于形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)本构关系分析了发电装置支撑梁的形状与温度间的变化关系,得到温度、形变以及发电效果的变化规律。为摩擦纳米发电技术与SMA驱动在智能轴承上的应用提供了理论与依据,为智能轴承自供电装置提高寿命提供参考。 展开更多
关键词 智能轴承 温感驱动 变体结构 本构关系 形状记忆合金 摩擦纳米发电
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激光/红外双波段复合光电制导组件共口径光学系统设计
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作者 唐利孬 聂志强 +1 位作者 任丽 牛霞 《应用光学》 北大核心 2026年第1期10-21,共12页
随着精确制导武器的对抗层次越来越高,具有命中精度高的双模复合制导的优势更加明显。设计了一套激光/红外双波段复合光电制导组件共口径光学系统。共口径光学结构可以压缩系统尺寸,红外成像子系统可以获得目标的高清图像,激光接收光学... 随着精确制导武器的对抗层次越来越高,具有命中精度高的双模复合制导的优势更加明显。设计了一套激光/红外双波段复合光电制导组件共口径光学系统。共口径光学结构可以压缩系统尺寸,红外成像子系统可以获得目标的高清图像,激光接收光学子系统可以对目标反射的激光光斑中心进行高精度定位测量。整个系统入射光通光口径44 mm,红外成像系统F数为1,在空间频率42 lp/mm处,温度20℃以下,0°视场光线的MTF值约为0.46,全视场光线的MTF值约为0.36,RMS半径为4.466μm,全视场畸变约为-0.13%。在工作温度范围-40℃~+70℃内系统MTF变化不大于10%。激光接收光学子系统全接收视场为±4°,线性接收视场为±2°,当激光发射功率大于0.6 mW时,激光接收光学系统的截获距离可大于10 km。光学系统总长度为88 mm,宽度为53 mm,加入机械结构后,系统体积为94 mm×68 mm×50 mm,质量为293克。该系统结构简单、紧凑,装调难度低,适用于光电制导组件小型化发展趋势,具有较高的实用价值。 展开更多
关键词 光学设计 光电制导组件 共口径 红外成像系统 激光接收光学系统 四象限探测器
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双掩膜硅-玻璃键合不等高工艺实现低电压小尺寸MEMS微镜
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作者 历润龙 孙治宇 +2 位作者 杜晨喆 卢文娟 赵前程 《光学精密工程》 北大核心 2026年第5期734-742,共9页
基于绝缘体上硅(Silicon On Insulator,SOI)工艺的静电驱动微镜普遍存在工艺步骤复杂、制造成本高及设计自由度受限等挑战。为此,提出一种基于硅-玻璃键合(Spin On Glass,SOG)不等高工艺的小型化MEMS静电驱动微镜。该设计采用双层掩膜... 基于绝缘体上硅(Silicon On Insulator,SOI)工艺的静电驱动微镜普遍存在工艺步骤复杂、制造成本高及设计自由度受限等挑战。为此,提出一种基于硅-玻璃键合(Spin On Glass,SOG)不等高工艺的小型化MEMS静电驱动微镜。该设计采用双层掩膜与分步刻蚀技术,制备出具有高度差的垂直梳齿结构,实现了有效的垂直方向静电驱动。所研制的微镜芯片尺寸仅为1.7 mm×1.7 mm,反射镜面直径为0.82 mm,厚度为450μm,结构紧凑且工艺兼容性好。实验测试表明,在10 V驱动电压下,微镜可实现0.52°的机械偏转角,响应时间约为14 ms。所采用的硅-玻璃键合不等高工艺在显著简化制造流程、降低生产成本的同时,仍能保证器件性能,为严格限制功耗与尺寸的光通信系统提供了一种高效的技术方案。 展开更多
关键词 静电驱动 MEMS微镜 不等高工艺 双掩膜
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连续微流体搅拌器中高黏度流体混合性能的数值模拟
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作者 张金凤 张静 +2 位作者 赵东波 徐笑 秦绍栋 《江苏大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第2期158-165,共8页
为了解决高黏度流体在搅拌器内流场混合不充分的问题,提出了一种基于高剪切和高效传质原理的连续微流体搅拌器.采用正交分析法,研究了单级微搅拌器结构参数对介质混合的强化效果,得到了单级微搅拌器的最优参数组合:叶轮直径为30 mm,叶... 为了解决高黏度流体在搅拌器内流场混合不充分的问题,提出了一种基于高剪切和高效传质原理的连续微流体搅拌器.采用正交分析法,研究了单级微搅拌器结构参数对介质混合的强化效果,得到了单级微搅拌器的最优参数组合:叶轮直径为30 mm,叶轮高度为30 mm,叶片数量为8片,叶片安装在距离底部5 mm处.采用数值模拟方法对其内部流场和混合特性进行研究,得到了不同质量分数的高黏度流体在不同搅拌速度下的轴向速度分布、径向速度分布、质量分数分布、混合强度与轴向距离的关系.结果表明:提高转速会增加槽内主流循环区强度,搅拌槽内高速流动区域分布范围也相应变大;同时,增加高黏度流体的质量分数会减小流场的主流循环范围,出口处混合强度也降低.因此,宜选用3级以上的微搅拌器或者提高搅拌速度以利于高黏度流体混合. 展开更多
关键词 搅拌器 微流体 混合指数 高黏度流体 数值模拟
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“高分五号”卫星高光谱相机结构设计与验证 被引量:1
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作者 刘书锋 刘银年 +2 位作者 曹开钦 柯有龙 贾晓伟 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第5期70-80,共11页
“高分五号”卫星搭载的可见短波红外高光谱相机AHSI是我国高分专项的核心载荷之一。现有离轴三反相机结构设计多应用于可见光相机及多光谱相机,而高光谱相机则由望远镜、光谱仪及探测器组成特殊架构,AHSI光路长达3 m,包含3套离轴系统... “高分五号”卫星搭载的可见短波红外高光谱相机AHSI是我国高分专项的核心载荷之一。现有离轴三反相机结构设计多应用于可见光相机及多光谱相机,而高光谱相机则由望远镜、光谱仪及探测器组成特殊架构,AHSI光路长达3 m,包含3套离轴系统及22个离轴光学元件,导致系统在有限空间内复杂度及敏感性高,结构设计需解决复杂光路布局与空间环境稳定性挑战。研究基于新材料的相机一体化结构构型,是AHSI结构设计亟待解决的主要问题。首次系统性揭示了AHSI材料选型、结构设计、仿真分析与试验验证全流程。高光谱相机采用55%高体分SiCp/Al复合材料作为光机系统主支撑结构材料,结构设计采用将离轴三反望远镜、奥夫纳光谱仪及探测器等一体集成于复合材料光机框架上,实现了复杂紧凑系统布局、高刚性、高稳定性与轻量化的协同优化,采用超声波辅助梯度钎焊工艺完成光机框架组合焊接,通过有限元分析和力学试验验证了相机结构设计强度和刚度特性。高光谱相机在轨成像质量及辐射特性测试结果与地面保持一致,充分证明了高光谱相机结构设计有效性和稳定性。AHSI是国际上首台同时兼顾宽覆盖和宽谱段的高光谱相机,为我国国土资源调查等国家重大战略需求提供了有力支撑。 展开更多
关键词 “高分五号”卫星 高光谱相机 结构设计 高体分SiCp/Al复合材料 模态分析 力学试验
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基于微流控的微胶囊制备系统及实验研究
10
作者 钱昊 朱丽 《微纳电子技术》 2026年第2期122-130,共9页
微胶囊成型技术通过将物质包裹在极小的粒子中,广泛应用于食品、医药、化工等领域。以微流控技术为基础,设计了一种基于移动剪切式的微胶囊制备系统。该系统使用石蜡-氯化钙乳液为连续相、海藻酸钠溶液为分散相,通过移动微流控芯片出口... 微胶囊成型技术通过将物质包裹在极小的粒子中,广泛应用于食品、医药、化工等领域。以微流控技术为基础,设计了一种基于移动剪切式的微胶囊制备系统。该系统使用石蜡-氯化钙乳液为连续相、海藻酸钠溶液为分散相,通过移动微流控芯片出口端微喷嘴、剪切分散相实现微胶囊的制备。通过正交实验分析和总结了微喷嘴内径、分散相流速、剪切速度等参数对微胶囊制备的影响;通过设计加工不同种类微流控芯片,完成了O/W型微胶囊和W/O/W型微胶囊的制备。实验结果表明,该系统通过调节各项参数可控制生成微胶囊的状态,有助于提高微胶囊生成的稳定性,丰富了多类型微胶囊制备的可能性。 展开更多
关键词 微胶囊 微流控芯片 共流聚焦 移动剪切 微液滴
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混合液流式磁流变制动器制动及响应性能分析
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作者 李畅 胡国良 +1 位作者 喻理梵 张利青 《噪声与振动控制》 北大核心 2026年第1期21-28,共8页
针对传统磁流变制动器磁场利用率不高的问题,提出一种混合液流式磁流变制动器。该磁流变制动器液流通道由4段轴向流道和4段径向流道串联组成,通过设置隔磁零件引导磁力线蜿蜒通过全部流道,使该磁流变制动器在体积受限下具备良好的制动... 针对传统磁流变制动器磁场利用率不高的问题,提出一种混合液流式磁流变制动器。该磁流变制动器液流通道由4段轴向流道和4段径向流道串联组成,通过设置隔磁零件引导磁力线蜿蜒通过全部流道,使该磁流变制动器在体积受限下具备良好的制动性能。阐述混合液流式磁流变制动器的结构和工作原理,并对其进行磁路分析;同时通过推导建立输出制动转矩和考虑电涡流影响的等效电路数学模型。采用COMSOL软件对磁流变制动器电磁场进行仿真分析,仿真结果表明在外加电流为1.2 A时,制动转矩可达411.3 N·mm;根据等效电路数学模型可知,在外加电流为1.0 A时,励磁线圈的响应时间为88.3 ms。搭建磁流变制动器性能测试系统平台,对磁流变制动器的转矩性能与响应性能进行实验分析,结果表明在外加电流为1.2 A时,制动转矩为383.6 N·mm,而在外加电流为1.0 A时,磁流变制动器的响应时间为95 ms,实验结果与仿真结果基本一致。 展开更多
关键词 振动与波 磁流变制动器 混合液流式 结构设计 制动转矩 响应性能
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弹簧软化的CMUT离散塌陷模型
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作者 曹彬雷 宋金龙 +4 位作者 王甫 顾智琦 吴梦茹 周六辉 凤瑞 《压电与声光》 北大核心 2026年第1期82-89,共8页
电容式微机械超声波换能器(CMUT)在工作时需要施加一个大的直流偏置电压以获得良好的驱动性能,但大偏置电压会造成振膜塌陷。该文提出了一种新的塌陷模型来预测塌陷电压与塌陷点。该模型使用伽辽金法建立了在弹簧软化效应影响下的CMUT... 电容式微机械超声波换能器(CMUT)在工作时需要施加一个大的直流偏置电压以获得良好的驱动性能,但大偏置电压会造成振膜塌陷。该文提出了一种新的塌陷模型来预测塌陷电压与塌陷点。该模型使用伽辽金法建立了在弹簧软化效应影响下的CMUT静电偏转微分方程,并通过麦克劳林展开将复杂的连续性解进行离散化处理,实现了塌陷电压与塌陷点的快速求解。模型预测结果经有限元法验证,其相对误差<2%。对比未引入弹簧软化效应的结果,塌陷电压从391.79 V减小至362.89 V,塌陷比例从59.2%减小至49.3%。新塌陷模型为CMUT的设计与制造提供了更精确的理论基础。 展开更多
关键词 电容式微机械超声波换能器(CMUT) 塌陷模型 弹簧软化 伽辽金法 有限元仿真
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基于磁悬浮系统的电磁-摩擦电混合振动能量收集器研究
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作者 刘保国 梁佳园 +2 位作者 张坤 赵毫杰 冯伟 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第2期16-21,27,共7页
为了解决传统化学电池无法为无线传感网络持久供能的问题,设计了一种高效转换低频振动能的磁悬浮基电磁-摩擦电混合能量收集器,利用磁悬浮系统感应低频环境振动,通过电磁-摩擦电复合能量转换机制高效提取振动能量。研究了平面弹簧刚度... 为了解决传统化学电池无法为无线传感网络持久供能的问题,设计了一种高效转换低频振动能的磁悬浮基电磁-摩擦电混合能量收集器,利用磁悬浮系统感应低频环境振动,通过电磁-摩擦电复合能量转换机制高效提取振动能量。研究了平面弹簧刚度和激励加速度对混合能量收集器输出性能的影响,实验结果表明,输出电压随平面弹簧刚度的增大而降低,随激励加速度的增大而增大,当平面弹簧刚度为562 N/m、激励加速度为1.2g时,电磁能量收集单元(EMG)、摩擦电能量收集单元Ⅰ(TENGⅠ)和摩擦电能量收集单元Ⅱ(TENGⅡ)的最大输出峰峰值电压分别为1.15、53、167 V。 展开更多
关键词 低频 电磁-摩擦电 磁悬浮 振动能量收集器 平面弹簧
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高温高压工况下耐腐蚀压力变送器的膜片材料设计与性能优化研究
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作者 索建军 李建场 赵菲 《纯碱工业》 2026年第1期32-35,共4页
针对高温高压腐蚀工况下压力变送器膜片的早期失效难题,研究揭示了其失效本质是热-力-化学多场耦合的非线性损伤过程。基于此,提出了融合“梯度纳米晶结构设计”与“三元复合防护涂层体系”的材料解决方案。通过优化的热处理与焊接工艺... 针对高温高压腐蚀工况下压力变送器膜片的早期失效难题,研究揭示了其失效本质是热-力-化学多场耦合的非线性损伤过程。基于此,提出了融合“梯度纳米晶结构设计”与“三元复合防护涂层体系”的材料解决方案。通过优化的热处理与焊接工艺,制备出性能协同提升的膜片。性能测试表明:优化后的膜片在400℃下屈服强度高达950 MPa,且在720 h苛刻腐蚀环境中无点蚀与裂纹;加速寿命试验预测其服役寿命超过5年。该研究为开发适用于极端工况的高可靠性压力传感核心部件提供了从理论模型、材料设计到制备工艺的全链条方案。 展开更多
关键词 压力变送器膜片 梯度纳米晶结构 复合防护涂层 多场耦合损伤
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基于FR4的电磁式扫描光栅微镜结构优化设计
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作者 刘海涛 杨桢儒 +2 位作者 王家鹏 方衡 易嘉文 《机电信息》 2025年第3期44-47,共4页
扫描光栅微镜的转动结构通常设计成扭振系统,通过扭转梁实现微镜转动时的结构抗扭。将扭转梁设计成折叠形式,可以减小扭转梁的抗扭刚度,但扭转振型仍有可能未成为系统的一阶主振型。因此,通过提高系统镜板的转动惯量和设置刚度调节棒,... 扫描光栅微镜的转动结构通常设计成扭振系统,通过扭转梁实现微镜转动时的结构抗扭。将扭转梁设计成折叠形式,可以减小扭转梁的抗扭刚度,但扭转振型仍有可能未成为系统的一阶主振型。因此,通过提高系统镜板的转动惯量和设置刚度调节棒,改进系统的振型模态分布。最后,对优化后结构进行了理论计算和基于ANSYS的有限元软件仿真,结果均表明优化后结构能有效改善微镜的扭转谐振特征。 展开更多
关键词 扫描光栅微镜 结构优化 刚度调节 有限元仿真
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低量程抗冲击双轴微加速度计设计 被引量:3
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作者 帅清 石云波 +1 位作者 赵锐 张志峰 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第4期92-95,100,共5页
针对常规武器弹药的外弹道信息测量过程中,低量程MEMS加速度传感器在上万g_(n)过载环境下的损坏问题,本文提出了一种双轴抗冲击微加速度传感器,可以实现抗过载3×10^(4)g_(n)量程50 g_(n)的指标要求。有限元仿真结果表明:在50 g_(n... 针对常规武器弹药的外弹道信息测量过程中,低量程MEMS加速度传感器在上万g_(n)过载环境下的损坏问题,本文提出了一种双轴抗冲击微加速度传感器,可以实现抗过载3×10^(4)g_(n)量程50 g_(n)的指标要求。有限元仿真结果表明:在50 g_(n)载荷作用下,加速度计敏感单元在Y轴位移为1.476μm,灵敏度为0.730 pF/g_(n),在X轴位移为1.476μm,灵敏度为0.382 pF/g_(n)引入嵌入式双轴叉齿止挡缓冲结构的加速度传感器,在3×10^(4)g_(n)过载作用X轴下的梳齿最大位移为3.129μm,Y轴下的梳齿最大位移为3.042μm,均小于最小梳齿间距4μm,有效避免了短路。最大等效应力X轴,Y轴分别为180.880 MPa和85.136 MPa,均远小于硅(Si)的许用应力。 展开更多
关键词 双轴加速度计 抗冲击 电容式 低量程 嵌入式止挡结构 微机电系统
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面向柔性钳位型尺蠖致动器提速驱动的协同切换控制 被引量:2
17
作者 孟令臣 闫鹏 +1 位作者 刘鹏博 张志名 《光学精密工程》 北大核心 2025年第1期96-106,共11页
研究了一类柔性钳位型尺蠖致动器的钳位-驱动协同机制和控制方法,提出一种基于实时钳位状态信息的高速钳位切换策略。该策略利用柔性钳位机构的寄生运动信息缩短钳位交替时间,获得相同设计下更高的驱动速度。依据柔性钳位型尺蠖致动器... 研究了一类柔性钳位型尺蠖致动器的钳位-驱动协同机制和控制方法,提出一种基于实时钳位状态信息的高速钳位切换策略。该策略利用柔性钳位机构的寄生运动信息缩短钳位交替时间,获得相同设计下更高的驱动速度。依据柔性钳位型尺蠖致动器的结构配置,建立钳位机构的寄生运动静力学模型,并完成仿真验证。进一步分析基于实时钳位状态信息的钳位切换机理,完成基于实时钳位切换的驱动设计,搭建实验系统进行测试验证。实验结果表明:单步切换时间缩短了28%,在相同设计与驱动电压斜率下,连续多步驱动速度可提升33.6%。在合理误差范围内,实验结果验证了理论推导与仿真分析的准确性。该驱动策略可有效减小尺蠖驱动的单周期时间,实现连续稳定驱动,最终达成尺蠖致动器驱动速度的提升。 展开更多
关键词 柔顺机构 尺蠖致动器 寄生运动 协同切换控制
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激光/可见光双波段复合光电制导组件共口径光学系统设计 被引量:1
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作者 唐利孬 聂志强 +1 位作者 任丽 牛霞 《光子学报》 北大核心 2025年第6期200-214,共15页
设计了一套激光/可见光双波段复合光电制导组件共口径光学系统。共口径光学结构可以压缩系统尺寸,可见光成像子系统可以获得目标的高清图像,激光接收光学子系统可以对目标反射的激光光斑中心进行高精度定位测量。整个系统入射光通光口径... 设计了一套激光/可见光双波段复合光电制导组件共口径光学系统。共口径光学结构可以压缩系统尺寸,可见光成像子系统可以获得目标的高清图像,激光接收光学子系统可以对目标反射的激光光斑中心进行高精度定位测量。整个系统入射光通光口径26.7 mm,可见光成像系统F数为3,在5 km的作用距离内可识别出4.6 m×2.3 m的车辆类目标,在15 km的作用距离内可识别出10 m×10 m的建筑类目标;激光接收光学子系统全接收视场±5°,线性接收视场±1.3°,截获距离大于8 km。整体光学系统长度为90 mm,宽度为44.5 mm。加入机械结构后体积为93.6 mm×68 mm×50 mm,重量为227克。该系统结构简单紧凑,装调难度低,适用于光电制导组件小型化发展趋势,具有非常高的实用价值。 展开更多
关键词 光学设计 光电制导组件 共口径 可见光成像系统 激光接收光学系统 四象限探测器
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双轴直驱平台加工复杂轨迹时轮廓跟踪控制方法研究 被引量:1
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作者 史晓娟 范旭蕾 +2 位作者 刘新颖 向子泉 胡勇 《机电工程》 北大核心 2025年第12期2453-2462,共10页
为提高双轴直驱平台加工大曲率、尖角轨迹时的轮廓加工精度,提出了一种动态轮廓误差估计和模糊单神经元PID控制相结合的改进交叉耦合控制方法。首先,建立了双轴直驱平台位置伺服系统数学模型,并对轮廓误差进行了分析,将轮廓误差估计问... 为提高双轴直驱平台加工大曲率、尖角轨迹时的轮廓加工精度,提出了一种动态轮廓误差估计和模糊单神经元PID控制相结合的改进交叉耦合控制方法。首先,建立了双轴直驱平台位置伺服系统数学模型,并对轮廓误差进行了分析,将轮廓误差估计问题转换为极值求解问题;然后,改进了传统交叉耦合控制方法,采用牛顿极值搜索算法进行了动态轮廓误差估计,将各单轴跟踪误差和轮廓误差分量相结合,形成了各单轴修正误差,为单轴位置控制器设计了模糊单神经元PID算法,以直接控制修正误差;最后,在双轴直驱平台上对比了无交叉耦合和交叉耦合控制策略,通过圆形和四角星轨迹加工实验,验证了交叉耦合控制策略的控制效果。研究结果表明:模糊单神经元PID对跟踪误差的控制效果优于PID,加工圆形轨迹时,各轴跟踪误差最大值降低了65.06%和64.02%,加工四角星轨迹时,降低了65.22%和64.21%;改进的交叉耦合控制方法优于传统交叉耦合控制方法,加工圆形轨迹和四角星轨迹时的轮廓误差最大值分别降低了34.41%和22.14%。上述研究证明了改进的交叉耦合控制方法能够有效提高双轴直驱平台加工大曲率和尖角等复杂轨迹时的轮廓加工精度。 展开更多
关键词 双轴直驱平台 大曲率和尖角复杂轨迹 轮廓加工精度 跟踪误差 动态轮廓误差估计 模糊单神经元PID控制 交叉耦合控制
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多运动组共轨型紧凑变焦光学系统 被引量:1
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作者 谢佳儀 王治乐 +2 位作者 于东辉 王泽奇 黄莉雯 《光学精密工程》 北大核心 2025年第11期1713-1721,共9页
传统变焦系统广泛运用的机械补偿型变焦结构在一定程度上存在总长较大、结构笨重的问题,难以符合小型化设备对光学系统体积和质量的严格约束。为了解决上述问题,讨论了多运动组变焦系统稳定成像原理,提出了一种基于多运动组共轨型结构... 传统变焦系统广泛运用的机械补偿型变焦结构在一定程度上存在总长较大、结构笨重的问题,难以符合小型化设备对光学系统体积和质量的严格约束。为了解决上述问题,讨论了多运动组变焦系统稳定成像原理,提出了一种基于多运动组共轨型结构的紧凑变焦光学系统模型,以五组元变焦系统为设计载体,详细阐述了从设计指标制定到高斯解分析再到优化方案的完整设计流程,并通过性能评估验证了设计结果的有效性。设计结果表明:该系统采用3片玻璃透镜与7片塑料透镜组合,用69 mm总长实现了23~69 mm三倍连续变焦,其中F数为2.4~4.5,像高为8.49 mm,工作波段为435~650 nm,系统质量控制在30 g以内,全视场全焦段成像质量优良,变焦曲线平滑无拐点。该多运动组共轨型紧凑变焦光学系统设计模型在固定行程条件下扩大了单个运动组元的有效移动范围,在压缩变焦系统轴向尺寸的同时,保障了连续变焦过程中的像质稳定性,为实现变焦光学系统的紧凑型设计目标提供了有效路径。此外,通过透镜材料玻塑混合配置方案实现了系统的轻量化。 展开更多
关键词 光学设计 连续变焦 多运动组 紧凑型光学系统
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