Design and control of an ultraprecision stage used in grating tiling

In petawatt laser system, the gratings used to compose pulse compressor are very large in size which can be only acquired currently by arraying small aperture gratings to form a large one instead, an approach referred to as grating tiling. Theory and experiments have demonstrated that the coherent addition of multiple small gratings to form a larger grating is viable, the key technology of which is to control the relative position and orientation of each grating with high precision. According to the main factors that affect the performance of the grating tiling, a 5-DOF ultraprecision stage is developed for the grating tiling experiment. The mechanism is formed by serial structures. The motion of the mechanism is guided by flexure hinges and driven by piezoelectric actuators and the movement resolution of which can achieve nanometer level. To keep the stability of the mechanism, capacitive position sensors with nanometer accuracy are fixed on it to provide feedback signals with which to realize closed-loop control, thus the positioning precision of the mechanism is within several nanometers range through voltage control and digital PID algorithm. Results of experiments indicate that the performance of the mechanism can meet the requirement of precision for grating tiling.}

基于MAX5307和DSP的多回路测控系统设计

提出了一种多回路测控系统的设计方案。该方案仅使用一个DSP(数字信号处理器)及一个多通道集成的D/A转换器件MAX5307,不仅同时保证了多个测控回路的实时性及控制精度,而且实现简单,成本低廉。文中结合实际系统,给出了其具体的硬件和软件实现。该方法具有广泛的适用性,对类似系统的设计具有参考价值。

一种闭环控制的光纤光栅动态色散补偿仪

利用啁啾光纤光栅的应变调谐特性，将色散补偿的啁啾光纤光栅斜贴于悬臂梁的侧面，通过应力实现啁啾量调整而改变其色散补偿量的大小，同时利用固定在同一悬臂梁的均匀布拉格光栅传感器，实现了闭环自动控制色散补偿量，研制出了一种新型的光纤光栅动态色散补偿仪。该色散补偿仪工作在1550nm波段，典型性能数据为：色散动态补偿范围-1000-1680ps／nm，插入损耗小于1．5dB，动态调谐步进响应时间小于50ms，基本上能满足10Gb／s光纤通信系统中色散动态补偿的要求。

电子束蒸发镀膜速率控制

介绍了电子束蒸发镀膜速率控制的基本原理和方法,选取实际生产中大量使用且蒸发特性较难控制的SiO_2和HfO_2,对两者的电子束蒸发速率控制分别进行了实验研究。采用比例积分微分(PID)闭环反馈控制,通过Ziegler-Nichols工程经验公式进行原始参量整定,并在实验的基础上对控制器的原始参量进行调整以及对积分作用和微分作用进行分区处理,速率控制的实验结果表明,采用该参量整定方法并结合工艺流程的改进,能获得良好的速率控制。针对速率控制中存在的难点问题进行了分析,并提出改进措施:将速率控制和电子枪扫描控制相结合能进一步改善速率控制。

兰州重离子加速器深层治癌扫描电源研究与设计

This paper describes the technique targets and operation principle of the scanning power supply for the deep tumor therapy facility with heavy ions in Cooler-Storage-Ring of the Heavy Ion Research Facility in Lanzhou(HIRFL-CSR).To ensure the specified accuracy of the current,the hysteresis loop control strategy was adopted,and tracking error was constrained in the specified tolerance.One prototype was designed and installed.And the simulation results and test results were listed in the paper.The results sho...中文摘要：阐述了用于兰州重离子深层治癌装置的扫描电源的技术指标和工作原理,为保证该电源输出电流的精度,采用滞环控制策略,将跟踪误差限制在设计要求的误差范围内。研制了1台扫描电源样机,并给出了电路仿真和测试结果。测试结果显示各项指标均达到了设计要求,表明所选电路结构和滞环控制方案是切实可行的。

基于ARM的智能型定氮仪的研制

通过对凯氏定氮法和整个系统控制原理的分析,介绍了一种基于ARM的测定物质中氮元素含量的系统,该系统采用ARM微控制器LPC2214作为整个系统的控制核心,通过步进电机驱动进行标准溶液的滴定和光电检测确定滴定终点,形成闭环系统,实现了准确测定物质中氮元素的含量。文中给出了系统软硬件设计方案,对其实现方法及关键技术进行了研究。实验结果表明:该系统工作稳定,测量数据准确,具有一定的应用价值。

基于网络的多机器人遥操作系统中的人机交互研究

针对基于网络的智能机器人遥操作系统中人机交互的主要难点和现有方法的不足,结合基于网络的多机器人遥操作系统的特点,应用多模式控制的方法丰富了操作者与机器人系统的交互途径,提高了操作效率.在此基础上,为解决网络时延给多机器人遥操作系统中的人机交互带来的问题,提出了一种带有时间标记的基于事件的方法,在保证系统稳定运行的同时提高了系统的效率和性能.实验证明了所提方法的有效性和优越性.

平面自由运动半物理仿真系统的初始条件实现

提出了一种平面自由运动半物理仿真系统的设计,对系统仿真试验的初始条件形成过程进行了具体阐述。系统中应用了一种平面两自由度直角坐标运动装置,用于完成系统驱动及速度和位置控制,同时这种运动装置能够进行直角坐标跟随运动,并与其末端测量机构共同实现对平面自由运动物体的高精度大范围位姿测量。建立了系统的运动学模型,并设计相应的控制算法实现试验所需的运动过程,采用半闭环和闭环相结合的方法有效控制系统的末端累积误差;针对提出的复合测量方法,建立了测量原理的数学模型,并进行了精度分析和仿真计算。实验证明这种设计和相应的控制测量方法合理可行。

Stabilization of Dynamic Systems for Multiple Omni-Directional Mobile Robots

本文考虑了由2个全方位移动机器人组成的混合动力学系统的协调拟镇定问题.利用机器人位置之间的向量与机器人目标之间向量的内积,设计了多步拟镇定律,该控制律能够在避碰后按指数速率运动到目标点,且在整个过程中两机器人之间的距离不小于避碰的安全距离.最后对2个全方位移动机器人进行了仿真,验证了所给方法的有效性。

基于模糊神经网络水下机器人直接自适应控制

提出了基于广义动态模糊神经网络的水下机器人直接自适戍控制方法,该控制方法既不需要预先知道模糊神经结构,也不需要预先的训练阶段,完全通过在线自适应学习算法构建水下机器人的逆动力学模型.首先,本文提出了基于这种网络结构的水下机器人直接自适应控制器,然后,利用Lyapunov稳定理论,证明了基于该控制器的水下机器人控制系统闭环稳定性,最后,采用某水下机器人模型仿真验证了该控制方法的有效性。

Stabilization of Uncertain Nonholonomic Dynamic Systems with Bounded Inputs

The sliding mode approach and the multi-step control strategy are exploited to propose a stabilizing controller for uncertain nonholonomic dynamic systems with bounded inputs. This controller can stabilize the system to an arbitrarily small neighborhood about its equilibrium in a finite time .Its application to a nonholonomic wheeled mobile robot is described. Simulation result shows that the proposed controller is effective

机器人及机器人学中的控制问题

机器人已成为进一步实现制造业、非制造业、军事活动以至家庭服务自动化的重要工具.机器人学则是更综合地研究如何使机器或系统具有“思想、感知或动作功能的一门交叉性新学科”.机器人的发展是波浪式的,经历了多次的曲折.目前工业机器人中除装配机器人外,其他点焊、弧焊、喷漆及搬运机器人,由于应用范围限制,以及工业生产装备更新速度和投资规模的影响,市场日趋饱和.以美国为例.制造商订单1984年达到高峰6046台.至1986年下降至5713台,不过对机器人未来市场大都持乐观态度.但进一步开拓市场.有待于推出适用于各种环境作业的各式各样的机器人.日本东京大学教授认为机器人当前处于又一次高潮的前夜(Nightmare),正是需要大力加强研究开发的时期.我国正在着手建立工业机器人产业,这一情况值得我们注意.本文着重从研究角度来介绍当前机器人及机器人学中的控制问题的现状及主要问题.

海洋机器人的闭环控制与流体动力学模型

本文给出一开启式海洋机器人的水平面运动与垂直面运动的流体动力学模型,闭环控制,解耦设计和仿真结果。本文对海洋机器人控制系统设计,有一定参考价值。

高阶无静差采样控制系统的动态综合

本文利用“最小响应法”给出了 N≥2阶无静差采样控制系统的设计公式.作者指出:对于某类闭环控制系统,在给定阶跃响应最大超调量σ_(max)的条件下,可以找出最佳比值T/T_(T 为系统的采样周期,T_(?)为对象的不便克服的等效小时间常数之和),使系统获得相应阶最大误差系数 K_(N+1),从而可使系统达到快速精密的控制指标。为了在工程设计中应用方便,文中还给出了二至六阶无静差的σ_(max),T/T_(?),K_(N+1)T(?)最佳参数组,使得这类闭环控制系统的设计最佳化和简易化.

基于神经网络的激光熔覆高度预测

激光成形过程中,对熔覆高度进行实时检测,从而实现熔覆高度闭环控制是成形高质量零件的保证。激光成形过程是一个多参数耦合的非线性过程,大量激光参数对成形熔覆表面质量具有重要影响。在分析激光参数对熔覆高度影响的基础上,建立利用激光工艺参数预测熔覆高度的误差反向传播(Backpropagation,BP)神经网络模型,完成了网络算法设计。通过激光成形试验采集样本,利用训练样本对所建立的网络进行训练,完成网络输入输出高度映射关系,并利用测试样本对所训练的网络进行检验。仿真试验表明,神经网络熔覆高度预测模型具有很高的精度,验证了该预测模型在理论和实践上的可行性与有效性。神经网络熔覆高度预测模型为实现激光加工过程熔覆高度实时预测与闭环控制打下基础,对提高成形产品质量具有重要意义。