A method to analyze the voltage-actuation response of a pre-strained circular dielectric elastomer actuator model

Dielectric elastomers (DEs) are the polymers capable of inducing deformation under electrical stimulation. When subject to a voltage across its thickness, the material reduces in thickness and expands in area. This paper presents a new method to analyze deformation and stress distribution response of the dielectric elastomer actuator (DEA) model under different applied voltage. An equal-biaxial pre-strained circular actuator model was built. The Yeoh strain energy potential and the collocation method are used for describing the large strain actuation response and stress distribution. The study in this paper has shown that: the stress and the stretch distributions in the passive region of the DE actuator depend on the radial distance from the center at the calculation point of the passive region and the magnitude of the applied voltage; with the same excitation applied voltage, we can get a larger deformation actuation by choosing an appropriate pre-stretch ratio; the influence of the non-ideal material has seriously affected the actual deformation of the DE actuators. This analytical model has a reference potential for the design optimization of high performance DEA systems and the model-based control of the DEA robot.     

摆式列车机电作动器的研究

在分析采用机电作动器作为摆式列车倾摆驱动优点的基础上,介绍了国外机电作动器的研制和应用情况,研究了机电作动器总体设计方案,并分析两种方案优缺点,设计出我国摆式列车用机电作动器,介绍了机电作动器的技术设计情况,对丝杠进行了选分析,对丝杠的受力分析和设计,给出了主零部件的技术和强度计算结果。     

基于电磁作动器的主动隔振系统研究

对单向电磁作动器和双向电磁作动器进行了研究,建立了基于电磁作动器的单自由度主动隔振系统动态模型,并给出系统的动力学方程。仿真结果表明,在状态反馈的控制策略下,基于双向电磁作动器的主动隔振系统比基于单向电磁作动器或被动隔振系统的隔振效果要好。     

摆式客车倾摆机构研究 及自导向转向架动力学分析

首先详细研究了摆式客车倾摆机构的运动学关系和动力学关系,提出了车体的倾摆运动规律,通过理 论计算给出了倾摆作动器的参数。然后建立了摆式客车自导向转向架的非线性数学模型,并对摆式客车的曲线 通过性能进行了计算。      

电极间隙对介质阻挡放电特性的影响

为研究不同电极间隙下的表面介质阻挡放电特性,利用相机拍摄等离子实物图,分析电极间隙对等离子延伸的影响;测量其放电波形,分析消耗功率随电极间隙的变化趋势;通过红外热像仪拍摄介质板表面温度分布,探究温度分布特性随间隙的变化,同时测量不同间隙下诱导气流速度大小,分析电极间隙对诱导气流的影响;利用电子天平分析电极间隙对表面介质阻挡放电（SDBD）装置体积力的影响;最后,分别对不同间隙下4个放电参数变化趋势机理进行了讨论. 研究结果表明:等离子体延伸度、消耗功率、最高温度、诱导气流速度以及体积力均随电极间隙的增加呈先增后减的变化趋势;在固定激励电压下,存在一个最佳放电电极间隙. 该研究结果为表面介质阻挡放电装置实现更好的流动控制提供了一定的参考.      

小波变换在摆式列车倾摆系统故障诊断中的应用

分析了摆式列车倾摆控制系统的可能故障,提出了由信号的小波变换奇异点在多尺度上的综合表现是否有突变来检测倾摆控制系统的执行器和传感器故障并对陀螺仪故障诊断进行了计算机仿真分析,结果表明,小波变换法诊断摆式列车倾摆系统故障有明显的优越性。     

永磁操动机构的动态分析

给出了永磁操动机的基本原理及负载特性,分析了磁场耦合模型及工作过程中的电磁机理的对对合成磁场的电磁吸力,动态铁芯的运动方程及算法原理进行了研究。最后对永磁操动技术的优越性及特点,以及在我国应用前景进行了简单分析。     

Reliability Analysis of Retracting Actuator with Multi-State Based on Goal Oriented Methodology

In order to conduct effective reliability analysis of retracting actuator with multi-state(success state,safety failure state and action failure state), we redefine type-3 operator in goal oriented(GO) method to describe three states of main charge of retracting actuator and improve type-15 operator in GO method to describe the logic relations of multi-state output. The quantitative and qualitative reliability analyses of retracting actuator are made based on GO method in this paper. The system state probability of retracting actuator is obtained through quantitative analysis, and its weakness is found through qualitative analysis. The analysis results show that GO method is effective to improve the reliability of retracting actuator, and this method is also feasible for reliability analysis of other complicated initiating explosive systems.     

永磁操动机构的动态分析

给出了永磁操动机构的基本原理及负载特性,分析了磁场耦合模型及工作过程中的电磁机理,并对合成磁场的电磁吸力、动铁芯的运动方程及算法原理进行了研究.还对永磁操动机构进行了实验研究,给出了相关的动态曲线及数据,证明了文中的理论分析．最后对永磁操动技术的优越性及特点,以及在我国应用前景进行了简单分析．     

直升机贴地飞行操纵系统中的光传点-点链路

为了实现多种传输速度和数据格式信号的光纤传输，开发了基于串口通讯的点-点链路光传操纵技术．以直升机飞行控制系统为背景，构建了飞行控制系统的地面光传半物理平台，建立了显模型计算机与飞行控制计算机之间、飞行控制计算机与实物舵机之间的通信．光/电传试验仿真表明，所开发的显模型跟踪光传系统LED（发光二极管）的中心波长为820nm，最大传输距离400m，远大于实际需要的光纤长度；飞行状态能准确地跟踪显模型输出，跟踪度不小于90．11％．     

摆式客车自导向径向转向架方案设计与结构优化

探讨了摆式客车转向架方案选案,提出一种适合摆式客车运用的径向转向架方案,转向架为自导向径向转向架,倾摆机构采用４摆杆机构加机电式作动器的模式,为簧间摆结构,文中还对主要部件构架和摆枕进行了优化研究。     

电磁作动器的参数设计及仿真分析

分析了电磁作动器的结构原理,研究了电磁作动器的频响特性,建立了该悬置系统的力学及数学模型。通过仿真的方法对电磁作动器的结构参数变化进行分析,阐述了不同的参数选择对作动器的动力性和其适用的频带宽度产生的影响。为电磁作动器的生产应用提供了理论基础,为不同的发动机能够选择合适的作动器提供了依据。     

An Active Endoscopy Robotic System for Direct Tracheal Inspection

The development of active endoscopy techniques is one important area of medical robot.This paper designed a new flexible and active endoscopy robotic system for direct tracheal inspection.The mobile mechanism of the robot is based on the inchworm movement actuated by pneumatic rubber actuator.There are five air chambers controlled independently,by adjusting pressures in air chambers,the robot can move in a straight mode or in a bending mode.The inspection sensors and some therapy surgery tools can be equipped in the front of the robot.The prototype was made and its mechanical characteristics were analyzed.The robot could move smoothly in a small plastic tube,and the robot is respectable to be used for inspection in human trachea directly.     

电火花加工用磁力驱动器的微定位控制

针对传统电火花加工中极间间隙的及时控制问题，提出一种具有高精度、响应快、宽频带、长行程的单自由度磁力驱动器，采用磁力驱动器作为电火花加工的局部执行机构，并设计了一种模糊PID控制方法在线实时修正PID控制参数，优化磁力驱动器控制系统. 首先, 分析了磁力驱动器装置的动力学模型，获得通入线圈电流与磁力驱动器动子位移之间的变换关系；其次, 根据磁力驱动器装置特点设计了常规PID控制器，并引入模糊控制对微定位控制性能进行优化；最后, 通过对磁力驱动器的微定位仿真和实验验证了控制器的控制效果. 仿真和实验结果表明:该磁力驱动器具有微米级的定位分辨率、大于50 Hz的宽频带和2 mm的定位行程，完全满足电火花加工微调要求.      

减摇鳍执行机构非线性接触有限元分析

减摇鳍的执行机构是减摇鳍装置完成收放及减摇功能的核心部件,也是鳍翼面升力与阻力的主要传力部件.采用Patran/Nastran对某收放式减摇鳍执行机构进行三维非线性接触有限元计算,确定其应力应变场,为其优化及改进提供设计依据.     

基于动态贝叶斯网络的列控中心可靠性及可用性评估

为解决共因失效、动态失效及恢复机制等问题,本文基于动态贝叶斯网络对联锁车站和中继站列控中心可靠性及可用性进行评估.在分析列控中心系统结构的基础上构建系统动态故障树,并将动态故障树转化为动态贝叶斯网络,实现结构学习和参数学习.通过动态贝叶斯网络正向推理得到两种类型列控中心可靠度和可用度并进行比较分析.通过动态贝叶斯网络反向推理得到列控中心系统薄弱环节.研究系统敏感性因素并讨论恢复机制对系统可靠性及可用性的影响.结果表明：考虑共因失效的联锁车站和中继站列控中心的稳态可用度分别为0.999 960和0.999 977;电源及驱动采集单元为系统薄弱环节,需要重点关注.该方法能有效提高列控中心智能维修维护水平.     

不确定时变时滞系统的指数稳定鲁棒H_∞可靠控制

针对一类含有时变时滞的参数不确定线性系统,研究了在执行器发生故障情况下系统指数稳定的鲁棒H∞可靠控制器设计问题.根据Lyapunov稳定性理论,给出了系统存在指数稳定鲁棒可靠控制器应满足的一个矩阵不等式;同时给出了系统具有H∞性能指标应满足的另一个矩阵不等式.论文将这两个矩阵不等式转化为两个线性矩阵不等式（LMIs）.利用论文方法设计的指数稳定鲁棒H∞可靠控制器能够使得时滞系统对于任意允许的不确定性以及任意执行器失效都保持鲁棒可靠指数稳定,并且使系统具有指定H∞范数的干扰抑制能力.仿真结果表明了该控制器设计方法的有效性.     

悬架馈能作动器力学特性测试及非线性主动控制器设计

为提高车辆的乘坐舒适性并兼具回收振动能量的功能，对试制PMSM-滚珠丝杠式馈能作动器进行了力学特性测试，对库仑阻尼和作动器等效惯性质量进行识别，根据识别结果设计了馈能型主动悬架非线性控制器；结合电磁动力学建模、电气参数校核，采用分级变压充电试验方法对作动器样机进行三角波及正弦波位移输入下的力学特性测试，利用参数拟合使建模仿真力学特性曲线逼近实测曲线，完成库仑阻尼识别和等效惯性质量验证；对含有库仑阻尼及作动器等效惯性质量的主动悬架力学模型中的非线性项进行前馈反馈线性化处理，并对簧载质量/非簧载质量加速度项正则化处理，在此基础上根据作动器最大输出力设计了双约束H₂/H_∞控制器；利用数值仿真对被动悬架、理想主动悬架、常规H₂/H_∞控制主动悬架和双约束H₂/H_∞控制主动悬架进行悬架综合性能对比验证及馈能性能分析。分析结果表明:双约束H₂/H_∞控制主动悬架的簧载质量加速度均方根和综合性能指标较被动悬架分别降低47.05%和51.67%，仅比理想主动悬架分别差1.86%和1.34%，且比常规H₂/H_∞控制主动悬架分别优19.28%和11.21%；库仑阻尼和电机定子电阻分别消耗掉了作动器总吸收功率的18.99%和20.19%，相比之下，流向蓄电池的回收平均功率高达60.82%。      

不确定系统的保性能可靠控制

针对不确定线性连续系统,研究了执行器失效情况下的保性能可靠控制问题.利用LMI给出了不确定线性系统对执行器故障具有渐近稳定性及可靠保性能的充分条件,进而讨论了参数不确定线性系统的保性能可靠控制器的设计问题.根据凸优化理论,给出了最优保性能可靠控制器的线性凸优化设计算法和设计步骤.采用所设计的可靠状态反馈控制器,当任意执行器出现故障时,闭环系统仍保持渐近稳定且保持原有的性能指标.     

船舶舵机失灵故障的应对措施及安全管理

船舶舵机是船舶重要的设备之一。航行中特别是船舶处于狭窄水道或者进出港口水域时,一旦发生舵机失灵,如果不能及时采取有效措施,就会导致严重的事故。本文通过某轮在长江水域发生舵机失灵故障案例对船舶管理人员在处理舵机失灵、舵机故障排除以及日常维护保养方面的措施进行探讨。