长灯丝电子枪的设计与控制

近年来，辐照加工技术及产品已经在农业、材料、电工、电子、医疗、食品等行业得到应用和发展，与相关行业结合为推动传统产业的技术改造方面发挥了独特的作用。为了适应生产的需要，本文在实验室设备的基础上对长灯丝电子枪的设计与控制进行了分析和尝试。加速器的外部结构是加速器在正常运行的基本保证，本文在对击穿电场计算的基础上给出了加速器外部结构设计的尺寸，对于影响束流纵向分布的主要因素—长灯丝的下垂，本文给出了其挠度的计算公式，并根据灯丝的物理特性和发射电子的冷端效应对其约束条件进行了分析，给出了灯丝约束的基本模型。栅压值的大小与栅极缝的大小是束流引出的重要环节，本文通过对简化模型的束流光学计算，分析了束流引出大小的原因。通过对被控对象—束流的分析，我们采用了传统的PID与微分先行控制器结合的控制算法对束流进行控制，在实验室条件得以实现。并对束流传动装置在辐照剂量的限制下实现了动态控制。控制软件设计主要讨论了Windows操作系统的特点及在其下实现实时性的方法，采用面向对象的编程方法提高了程序的可读性，可移植性和可维护性。

拖曳式测量系统剖面运动控制与数据产品制作

目前，具备升降运动功能，搭载多种传感器的拖曳系统成为国际先进水平的代表。国家863计划项目"拖曳式多参数剖面测量系统"针对我国海域的具体情况，提出研制具备升降功能的，携带CTD，DO，PH，叶绿素荧光计，浊度计，拖曳式营养盐分析仪等监测设备的拖曳系统。该设备的研制将填补我国在先进拖曳技术领域的空白。 作为我国第一种具备升降功能的拖曳系统，适合近海使用，具备快速响应、可靠性良好等特点的运动控制技术和适合多参数同步测量，具备联合计算，多源处理，图形化显示等特点的数据产品制作技术是该系统技术中两个重要组成部分。 本文在拖体动力外型设计基础上，通过对拖缆、拖体运动方程及耦合条件等经典公式分析，利用流体动力试验确定参数等步骤，建立了包含升降速度，抬首速度，拖体深度，俯仰角度等控制变量的拖曳系统运动模型。由于设计拖体适用于近海，运动速度快，系统响应速度与可靠性要求高于轨迹精度要求，因此设计了一种基于PID控制器的波浪运动控制方法，并进行了仿真试验。湖试结果证明该方法能够保证拖体按照预定的深度范围，快速上升下降，完成剖面测量，拖体运动周期稳定、轨迹对称，运动状态平稳。 拖曳式测量不同于传统的测量方式，拖曳测量数据产品制作方法需要充分体现拖曳式测量数据大范围、准同步的特点。本文从测量数据的获取及原始数据格式的设计入手，研究、设计了拖曳式测量数据采集通讯网络和处理软件，针对采样数据的特点设计了数据产品的关键处理技术和完整制作步骤。将该处理技术的结果与相关测量数据进行了比对，并利用海试数据进行了处理演示。

稳像平台控制系统研究

光电稳像平台是机载光电吊舱、舰载光电跟踪仪、弹载成像导引头等武器系统的关键部件之一，它是一个集光、机、电于一体的复杂系统。光电稳像平台的控制问题是制约武器系统总体水平的一项关键技术。目前，国内光电稳像平台的研究水平距先进国家的产品水平差距较大，还有很大的发展空间。本文以理论与实验为基础，对稳像平台中的伺服控制技术进行了探索和研究。 针对国内外稳像平台的研究现状，提出了控制系统的总体方案设计。分析了影响控制系统精度的各方面因素，并提出了相应的改进措施；对于伺服系统，为提高系统的跟踪精度，必须提高伺服系统的无差度。因此，本设计采用基于PID的复合控制提高系统的跟踪精度，并运用MATLAB进行了仿真分析；根据系统的实际工作情况，通过分析指出如何克服摩擦力矩的影响是本系统中提高稳定精度要重点解决的问题。针对这一问题，提出了采用速度环和稳定环的双环控制方法，实现了较高的稳定精度。 本文对稳像平台控制系统还进行了软硬件设计。硬件设计部分重点对以DSP为核心的控制电路、以CPLD为核心的时序控制电路、电机驱动电路等硬件电路的设计进行了详细的论述；软件设计部分重点介绍了系统主程序、各功能模块中断服务子程序、控制程序及时序控制程序的设计与实现。 实验结果证明：本文所进行的理论分析是正确的，所设计的控制系统是合理、有效的，并且系统具有较好的控制精度和跟踪精度。 关键词： 稳像平台；控制系统；PID控制；速度环；位置环

研磨抛光机器人运动控制器设计与研究

本文设计了研磨抛光机器人运动控制器的核心硬件结构和软件模块,采用了参数模糊自整定PID机器人关节位置控制策略,通过实验表明该运动控制器可以大大降低研磨抛光机器人的位置跟踪误差。建立的模块化的软件体系,便于运动控制器的维护和扩展,并可将其应用到其它工业机器人上。

基于ARM的研磨抛光机器人运动控制器的设计

本文设计了研磨抛光机器人分布式控制系统中的一种运动控制器,并对运动控制器基于AT91M40800微控制器的硬件结构、基于μC/OS-Ⅱ实时操作系统的软件模块和采用的参数模糊自整定PID机器人关节位置控制策略进行了详细介绍。实验表明该控制器可以大大降低研磨抛光机器人的位置跟踪误差。提高了关节控制的计算及处理能力,易于扩展和维护。

基于神经网络的永磁同步电机矢量控制

采用单神经元自适应PID控制器对永磁同步电机进行了调速控制。详细介绍了PMSM(PermanentMagnetSynchronousMotor)的矢量控制原理。最后给出PMSM单神经元自适应PID控制的仿真结果和硬件实现方法。仿真结果表明,该系统具有良好的动态性能。

水泥烧成过程的建模与控制研究

水泥烧成过程作为水泥厂整个生产流程中的核心环节，其主要任务是对生料进行预热、分解、煅烧和冷却等一系列处理，使其发生符合工艺要求的物理化学反应，最终成为合格的熟料。由于水泥烧成过程具有多变量强耦合、强非线性、大滞后以及工况变化频繁等综合复杂特性，使得烧成过程难以实现自动控制，因而造成分解炉出口温度、篦下压力等关键工艺参数难以准确控制，使得熟料质量差、热量回收效率低。本文针对水泥烧成过程中存在的实际问题，开展了动态机理建模、系统特性分析、回路控制算法和工况状态识别等方面的研究，取得了如下成果： 1、在深入分析水泥烧成过程工艺机理的前提下，基于合理的假设条件和“三传一反”基本原理以及部分常用经验公式，以质量平衡、热量平衡和动量平衡为基础并结合反应动力学，从理论上建立了预热分解系统、高温煅烧系统和熟料冷却系统的动态机理数学模型，并应用现场测试数据验证了模型的有效性，为水泥烧成过程的动态仿真及控制方案设计提供了有力支持。 2、针对分解炉出口温度控制回路具有非线性、大滞后和大扰动的问题，在对预热分解系统进行动态模型仿真和特性分析的基础上，提出了具有前馈补偿的约束Smith广义预测控制方法来实现分解炉出口温度的稳定控制。现场工业实验结果表明，该方法有效地抑制了生料流量波动和系统滞后所带来的不利影响，提高了分解炉出口温度的控制精度，保证了生料入窑分解率的稳定。 3、针对篦下压力控制回路存在的大惯性、工况变化频繁以及检测信号的信噪比性能差、噪声严重的问题，在对熟料冷却系统进行动态模型仿真和特性分析的基础上，提出了基于Kalman滤波器的模糊自整定PID控制方案来实现篦下压力的稳定控制。现场工业实验结果表明，该方案有效地去除了篦下压力检测信号中的噪声影响，增强了控制器对工况状态变化的适应能力，提高了篦下压力的控制精度和热量回收效率。 4、针对水泥回转窑工况状态难以准确判断的问题，在证明窑电流信号具有分形特性的前提下，提出了基于简单分形的工况特征识别方法，并通过现场实际工况数据进行了仿真验证；接下来，为了能够从过程信号中提取更多的局部特征信息，进一步提出了基于多重分形谱的工况特征提取与识别方法来对窑电流信号进行更为全面细致的描述，以获取更多的信息用于回转窑工况状态的识别；最后，总结了基于分形理论进行工况识别的方法与步骤。上述尝试性研究的成功，不但为今后研制水泥烧成过程的性能监控与优化运行系统奠定了基础，也为复杂工业过程的工况特征识别研究提供了新的思路。

小型爬壁机器人系统设计与应用

针对一种小型的双足爬壁机器人,设计开发了基于DSP2812处理芯片的控制系统.该机器人系统采用双足真空吸盘式结构和用3个电机驱动5个关节的欠驱动结构.双足真空吸盘式结构使其可以在光滑的墙面和天棚行走,又能够在交接面之间完成跨步行走.而欠驱动结构减少了电机的数目,从而减小了机器人的尺寸和降低了机器人的质量和能量消耗,但它也给机器人的控制和运动规划带来了新的挑战.已完成的系统设计包括运动模式设计、关节控制、通信模块设计和吸盘足控制等.实验结果证明了所提出方案的可行性.

基于自调整神经元的无人直升机航向控制方法

直升机航向动力学包含输入非线性、时变参数和主-尾旋翼之间的强耦合,传统的比例积分微分(Proportional integral differential,PID)方法很难达到良好的控制性能。基于以上原因,通过把自调整神经元与滑模控制相结合,提出一种能够解决带有输入非线性的航向自适应控制方法。与常规自适应控制相比,用滑模条件代替误差函数作为目标函数,使控制器在保证闭环稳定性的同时,能够进一步使跟踪误差满足期望精度。证明了该方法的稳定性,针对实际模型直升机试验平台航向动力学模型的仿真结果,以及与传统PID方法的比较都表明了该方法的有效性。

基于QNX的小型无人直升机控制系统

论文设计研制了小型直升机试验平台，以此平台为基础可以针对直升机进行非线性控制研究.针对小型无人直升机控制的实际要求，设计了小型无人直升机控制系统，基于实时操作系统QNX设计了飞行控制系统软件.飞行控制系统软件包括传感器数据采集，控制算法，与地面控制站的通讯等部分.应用该飞行控制系统设计了PID算法并进行航向控制飞行实验，并且通过采集的数据建立了小型无人直升机航向动力学模型.实验表明飞行控制系统可以稳健工作。

ARM处理器在AFM纳米操作系统中的应用

文章介绍了在原子力显微镜(AFM)纳米操作系统中ARM处理器的应用及开发,在此基础上搭建了具有3D力反馈的纳米操作系统。结合AFM纳米操作系统的实时性问题,进行了ARM开发板的系统软件架构和PSD(四象限光电检测器)信号的PID控制结果的分析,使纳米操作系统在实时性和成像的质量等方面都得到相应改进。

Smith预估器在纳米操作系统中的应用

针对纳米操作系统中存在的滞后性质,提出了带Smith预估器的PID控制方法。从理论上解决了纳米操作系统中由于纯滞后性质而引起的系统超调或振荡。从而保证了纳米操作中观测的精度和准确性。

基于UKF的移动机器人主动建模及模型自适应控制方法

利用基于无色卡尔曼滤波(UnscentedKalmanFilter,UKF)的状态和参数联合估计方法对移动机器人进行在线主动建模,基于该主动模型的逆动力学控制方法,实现了移动机器人对其自身不确定因素的自主性.在针对全方位移动机器人的仿真实验中,验证了UKF对时变的状态和参数的收敛性和跟踪能力,并给出了不确定界.基于主动建模的逆动力学控制方法与常值PID控制方法的比较结果,验证了该方法的有效性.

仿人机器人发展现状及其腰部机构研究

仿人机器人目前已成为机器人领域的研究热点问题之一。本文对仿人机器人目前的发展现状进行了综述,介绍了腰部机构在仿人机器人的作用以及具有不同结构特点的腰部机构。介绍了一种新型的两个自由度的并联差动驱动的腰部机构,并进行了运动学分析及PID控制下的响应特性分析。实验结果表明,该机构具有较快的响应速度和较好稳态精度。

仿人机器人腰机构控制及分析实验平台研究

介绍了一种新型的仿人机器人两自由度腰部结构,给出了该机构两个伺服电机的PID控制策略,建立了基于PC机CAN卡的网络控制平台,该平台可实现腰部机构的实时控制及实时机构控制响应特性分析,该平台还具有扩展性强、成本低的特点。