WTYD型压电陶瓷微位移器的迟滞特性建模与实验验证 被引量：11

1

作者 王代华 朱炜 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期205-211,共7页

为了模拟WTYD型压电陶瓷微位移器的输出位移与驱动电压之间的迟滞曲线,通过采用Bouc-Wen模型模拟迟滞分量,提出了一种表征WTYD型压电陶瓷微位移器的输出位移与驱动电压之间迟滞关系的Bouc-Wen模型并建立了相应的参数辨识方法。为了验证B... 为了模拟WTYD型压电陶瓷微位移器的输出位移与驱动电压之间的迟滞曲线,通过采用Bouc-Wen模型模拟迟滞分量,提出了一种表征WTYD型压电陶瓷微位移器的输出位移与驱动电压之间迟滞关系的Bouc-Wen模型并建立了相应的参数辨识方法。为了验证Bouc-Wen模型及其相应的参数辨识方法的有效性,建立了相应的实验装置并对模型进行了实验验证。研究结果表明,Bouc-Wen模型的最大绝对误差为3.78μm,最大相对误差为5.79%,表明Bouc-Wen模型及相应的参数辨识方法能较好地模拟WTYD型压电陶瓷微位移器的迟滞特性。 展开更多

关键词 压电陶瓷微位移器 迟滞曲线 BOUC-WEN模型 参数辨识

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圆形压电单晶执行器的静态模拟与实验验证

2

作者 王代华 霍静 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2010年第6期987-990,共4页

为了对圆形压电单晶执行器(CPUA)和基于圆形压电单晶执行器的系统(如微阀、微泵等)进行优化设计,基于经典薄板理论并将粘结层作为单独一层考虑,建立了固支边部分覆盖圆形压电单晶执行器在作用电压控制下的挠度特性模型并进行了实验验证... 为了对圆形压电单晶执行器(CPUA)和基于圆形压电单晶执行器的系统(如微阀、微泵等)进行优化设计,基于经典薄板理论并将粘结层作为单独一层考虑,建立了固支边部分覆盖圆形压电单晶执行器在作用电压控制下的挠度特性模型并进行了实验验证。实验结果表明,用建立的模型预测圆形压电单晶执行器的静态挠度与实际测得值吻合,相对误差在4.83%以内,中心挠度相对误差在0.72%以内。 展开更多

关键词 压电执行器 圆形压电单晶 压电薄板 建模 实验验证

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基于Bouc-Wen模型的压电执行器的前馈线性化控制器 被引量：19

3

作者 王代华 严松林 朱炜 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1514-1521,共8页

本文提出并研究了利用Bouc-Wen模型构建压电陶瓷执行器的迟滞位移在线观测器的方法,并采用迟滞位移在线观测器构成前馈控制系统实现了压电陶瓷执行器的输出位移与输入控制电压之间迟滞关系的线性化。在此基础上设计了相应的数字控制算法... 本文提出并研究了利用Bouc-Wen模型构建压电陶瓷执行器的迟滞位移在线观测器的方法,并采用迟滞位移在线观测器构成前馈控制系统实现了压电陶瓷执行器的输出位移与输入控制电压之间迟滞关系的线性化。在此基础上设计了相应的数字控制算法,实现了一种基于数字信号处理器的前馈线性化控制器,建立了相应的实验装置并进行了实验验证。实验结果表明,当前馈线性化控制器的输入控制电压为频率0.5 Hz幅值5 V的正弦电压时(功率放大器放大倍数为20倍),压电陶瓷执行器输出位移的最大绝对误差和非线性度分别为1.25μm和2.37%;当前馈线性化控制器的输入控制电压为频率0.5 Hz幅值递增的三角波电压时,压电陶瓷执行器输出位移的最大绝对误差和非线性度分别为1.80μm和3.06%。采用DSP实现的前馈线性化控制器能够较好地实现压电陶瓷执行器输出位移与输入控制电压之间迟滞关系的线性化,而且由于是开环控制,成本较低。 展开更多

关键词 压电陶瓷微执行器 迟滞 线性化 BOUC-WEN模型 前馈控制

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压电式快速控制反射镜的迟滞特性及线性化 被引量：8

4

作者 袁刚 张小波 +1 位作者 王代华 陈敏 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1650-1656,共7页

针对压电式快速控制反射镜(Fast Steering Mirror,FSM)的迟滞问题,分析了压电式FSM的工作原理和迟滞特性,建立了基于Bouc-Wen算子的压电式FSM的数学模型及其参数辨识方法。通过Bouc-Wen算子模拟压电式FSM输出镜面偏转角度中的迟滞分量,... 针对压电式快速控制反射镜(Fast Steering Mirror,FSM)的迟滞问题,分析了压电式FSM的工作原理和迟滞特性,建立了基于Bouc-Wen算子的压电式FSM的数学模型及其参数辨识方法。通过Bouc-Wen算子模拟压电式FSM输出镜面偏转角度中的迟滞分量,并根据在两个相位相同的输入驱动电压信号下压电式FSM的输出镜面偏转角度曲线辨识Bouc-Wen算子的全部参数。在此基础上,提出了压电式FSM的前馈线性化方法。为了验证提出的数学模型和线性化方法的原理,建立了压电式FSM及其线性化控制器的快速原型系统和Bouc-Wen算子参数辨识实验装置。实验结果表明:本文提出的参数辨识方法能够准确辨识压电式FSM的Bouc-Wen算子参数,提出的前馈线性化方法能够将压电式FSM的输出镜面偏转角度与输入控制电压的线性度提高到2.3%,迟滞误差减小到±0.5%,满足实际应用对精确控制压电式FSM的要求。 展开更多

关键词 快速控制反射镜 压电陶瓷叠堆执行器 倾斜镜 迟滞 线性化

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基于阈值的调焦方向判断方法 被引量：7

5

作者 王代华 周锋 吴朝明 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1813-1818,共6页

为了克服局部峰值对方向判断的影响,同时又拥有比较高的实时性,提出了一种基于阈值的调焦方向判断方法。它通过区域判断阈值将调焦曲线分为靠近峰值和远离峰值2类区域。在靠近峰值的区域,通过比较相邻2个采样点的调焦评价函数值得到正... 为了克服局部峰值对方向判断的影响,同时又拥有比较高的实时性,提出了一种基于阈值的调焦方向判断方法。它通过区域判断阈值将调焦曲线分为靠近峰值和远离峰值2类区域。在靠近峰值的区域,通过比较相邻2个采样点的调焦评价函数值得到正确的调焦方向;在远离峰值的区域,当调焦评价函数值进行差分累加后的累加值的绝对值大于差值累积阈值时,通过判断累加值的符号得到正确的调焦方向。实验结果表明,所提出的调焦方向判断方法可以有效地克服局部峰值的影响而保证100%的方向判断正确率,同时拥有较高的方向判断速度。 展开更多

关键词 自动调焦 调焦初始方向 方向判断 区域判断阈值 差值累积阈值

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一种压电陶瓷叠堆执行器刚度测量方法研究 被引量：7

6

作者 袁刚 李世栋 王代华 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期568-573,共6页

分析了压电陶瓷叠堆执行器(piezoelectric ceramic stack actuator,PCSA)的刚度及其与位移输出的关系。在此基础上,提出了一种通过分别测量PCSA在相同驱动电压下空载时和在给定刚度的弹性框架预紧时的位移输出量,并根据测得的位移输出... 分析了压电陶瓷叠堆执行器(piezoelectric ceramic stack actuator,PCSA)的刚度及其与位移输出的关系。在此基础上,提出了一种通过分别测量PCSA在相同驱动电压下空载时和在给定刚度的弹性框架预紧时的位移输出量,并根据测得的位移输出量解算PCSA刚度的刚度测量方法,建立了相应的PCSA的刚度测量系统原理。通过分析和建立弹性框架的伪刚体模型、刚度方程和应力方程,以达到对弹性框架的刚度特性进行准确设计的目的。利用有限元仿真和实验对提出的PCSA刚度测量方法和建立的系统特性进行了验证和测试。仿真和实验结果表明,根据建立的刚度方程能够对弹性框架的刚度进行准确估计,提出的PCSA刚度测量方法能够实现PCSA刚度的测量。 展开更多

关键词 压电陶瓷 刚度测量 执行器 弹性框架 柔性机构

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大角度压电式快速控制反射镜 被引量：8

7

作者 袁刚 王代华 李世栋 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期2258-2264,共7页

针对现有的基于压电陶瓷叠堆执行器的快速控制反射镜偏转角度较小的问题,提出了一种大角度定轴偏转压电式快速控制反射镜。采用基于柔性铰链的桥式位移放大机构将压电陶瓷叠堆执行器的输出位移放大,并将其作用到反射镜面上实现大角度定... 针对现有的基于压电陶瓷叠堆执行器的快速控制反射镜偏转角度较小的问题,提出了一种大角度定轴偏转压电式快速控制反射镜。采用基于柔性铰链的桥式位移放大机构将压电陶瓷叠堆执行器的输出位移放大,并将其作用到反射镜面上实现大角度定轴偏转。在此基础上,建立了压电式快速控制反射镜的结构和偏转角度输出方程,并通过理论推导和仿真对其工作时的最大偏转角度、最大应力和自然频率特性进行了分析。最后,通过实验测试对建立的压电式快速控制反射镜的工作原理和特性分析结果进行了验证。结果表明,建立的偏转角度输出方程能够根据压电陶瓷叠堆执行器的输出位移准确估计压电式快速控制反射镜的机械偏转角度,从而大大提高设计的效率;建立的压电式快速控制反射镜可以实现大于3°的镜面机械偏转,其固有频率为180Hz,能够满足高速稳像系统的偏转角度大、响应速度快的要求。 展开更多

关键词 快速控制反射镜 压电陶瓷叠堆执行器 倾斜镜 自适应光学 图像稳定

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一种压电式六维加速度传感器的快速原型及其特性 被引量：14

8

作者 袁刚 王代华 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期356-362,共7页

介绍了一种压电式六维加速度传感器,研究了其敏感单元的布局原理,建立了相应的六维加速度传感方程以实现对6只压电式单轴加速度传感器的输出进行解耦得到刚体运动的六维加速度。在此基础上,采用基于实时仿真系统(dSPACE DS1103和MATLAB/... 介绍了一种压电式六维加速度传感器,研究了其敏感单元的布局原理,建立了相应的六维加速度传感方程以实现对6只压电式单轴加速度传感器的输出进行解耦得到刚体运动的六维加速度。在此基础上,采用基于实时仿真系统(dSPACE DS1103和MATLAB/Simulink)的快速控制原型(rapid control prototyping,RCP)技术建立了压电式六维加速度传感器的快速原型。在六维随机振动激励和固定轴旋转振动激励情况下对开发的压电式六维加速度传感器的快速原型的传感性能进行了实验测试。研究结果表明该压电式六维加速度传感器的快速原型能够实现六维加速度的传感,建立的传感方程能够准确地解算出刚体运动的六维加速度。 展开更多

关键词 六维加速度传感器 六维加速度 角加速度 线加速度 快速原型

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一种压电式六维加速度传感器的校准方法研究 被引量：7

9

作者 袁刚 王代华 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1681-1689,共9页

基于多只压电式单轴加速度传感器的压电式六维加速度传感器的传感误差主要由多只压电式单轴加速度传感器的安装误差和输出误差决定。为了对压电式六维加速度传感器的传感误差进行估计和补偿,提出并研究了一种压电式六维加速度传感器的... 基于多只压电式单轴加速度传感器的压电式六维加速度传感器的传感误差主要由多只压电式单轴加速度传感器的安装误差和输出误差决定。为了对压电式六维加速度传感器的传感误差进行估计和补偿,提出并研究了一种压电式六维加速度传感器的校准方法,建立了压电式六维加速度传感器的校准模型。在此基础上,分析了校准过程中加速度激励误差对校准结果的影响和最佳角加速度激励频率的范围,建立了对校准误差进行估计的方法。研究结果表明,利用所建立的校准方法和校准误差估计方法不仅能够准确地实现压电式六维加速度传感器的校准,而且能够对校准结果的误差进行估计。该研究工作为压电式六维加速度传感器的误差补偿和精度提高奠定了基础。 展开更多

关键词 压电式六维加速度传感器 六维加速度 误差校准 精度分析

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一种高效磁流变阀及其特性测试 被引量：6

10

作者 王代华 艾红霞 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期1179-1182,共4页

介绍了一种同时具有圆环形和圆盘形阻尼间隙的磁流变阀的原理、结构及其模型,建立了测试磁流变阀的磁流变液压执行器系统及基于dSPACE实时仿真系统的虚拟测试系统。研究结果不仅显示实际测试结果与理论模型的一致性,而且表明当电流增加... 介绍了一种同时具有圆环形和圆盘形阻尼间隙的磁流变阀的原理、结构及其模型,建立了测试磁流变阀的磁流变液压执行器系统及基于dSPACE实时仿真系统的虚拟测试系统。研究结果不仅显示实际测试结果与理论模型的一致性,而且表明当电流增加到0.80A时同时具有圆环形和圆盘形阻尼间隙的磁流变阀能产生最大压降,并且在一定压力作用下对磁流变液具有最佳阻断能力。 展开更多

关键词 磁流变阀 圆环形阻尼间隙 圆盘形阻尼间隙 虚拟测试系统

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基于压电致动的微流体主动控制阀的研究 被引量：5

11

作者 王代华 明亮 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2008年第5期547-550,共4页

介绍了一种采用圆盘形压电振子作为致动元件的微流体主动控制阀。通过圆盘形压电振子的变形改变其与圆环面边界间的过流间隙以实现微流体主动控制阀的开启、关闭及其程度,并建立了微流体主动控制阀的流量控制模型。在此基础上,对作用于... 介绍了一种采用圆盘形压电振子作为致动元件的微流体主动控制阀。通过圆盘形压电振子的变形改变其与圆环面边界间的过流间隙以实现微流体主动控制阀的开启、关闭及其程度,并建立了微流体主动控制阀的流量控制模型。在此基础上,对作用于圆盘形压电振子上的控制电压和进出口压差对微流体主动控制阀流量的控制特性进行了仿真与分析。研究结果表明,通过改变作用于压电振子上的控制电压可实现阀流量的连续控制,通过改变微流体主动控制阀的进出口压差也可在一定程度上控制阀流量。 展开更多

关键词 微流体 主动控制阀 圆环面边界 压电振子

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光纤传感器用半导体激光器光频调制驱动电源 被引量：3

12

作者 王代华 黄海 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期32-34,共3页

为了实现基于光频调制相位生成载波解调的干涉型光纤传感系统,需要对激光光源的频率进行调制。首先,文章根据直接电流调制原理设计并开发了一种半导体激光器光频调制驱动电源,主要由精密基准电压源、内部信号发生器、加法器、恒流源(电... 为了实现基于光频调制相位生成载波解调的干涉型光纤传感系统,需要对激光光源的频率进行调制。首先,文章根据直接电流调制原理设计并开发了一种半导体激光器光频调制驱动电源,主要由精密基准电压源、内部信号发生器、加法器、恒流源(电压电流转换、电流放大和电压负反馈)、慢启动电路、纹波抑制电路和过流保护电路等基本单元组成。接着,建立了测试调制特性和验证光频调制的实验系统对半导体激光器光频调制驱动电源进行实验验证。实验结果表明,文章设计并开发的半导体激光器光频调制驱动电源不仅能调制正弦波和三角波等波形,而且驱动电流连续可调,非线性失真系数仅为0.009%。同时还具有结构简单、驱动电流稳定、防浪涌击穿、防过载损坏和防静电击穿等优点。文章的研究工作为基于PGC解调的干涉型光纤传感系统的工程化开发与应用奠定了基础。 展开更多

关键词 光频调制 直接电流调制 驱动电源 半导体激光器 相位生成载波

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一种适应于大负载工况的高线性度数字化比例电磁阀 被引量：1

13

作者 张榛 汪旭东 +3 位作者 王代华 梁亮 潘斌 张良 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2018年第6期39-44,共6页

比例电磁阀是变推力流量调节系统的核心技术和难点,现有的比例电磁阀一方面无法应用于高压差的大负载工况,另一方面存在着严重的非线性迟滞问题,不能实现高精度的开环控制.针对该问题,本文通过优化磁路结构抑制电磁力在动作过程中的非... 比例电磁阀是变推力流量调节系统的核心技术和难点,现有的比例电磁阀一方面无法应用于高压差的大负载工况,另一方面存在着严重的非线性迟滞问题,不能实现高精度的开环控制.针对该问题,本文通过优化磁路结构抑制电磁力在动作过程中的非线性快速增长,采用平衡腔结构消除了工作压差对于衔铁受力平衡的干扰,并且通过前馈控制器进行了电磁迟滞非线性现象的高精度补偿,实现数字化的高线性度比例流量控制.最后,通过对产品进行测试试验验证方案有效性. 展开更多

关键词 比例电磁阀 线性化 压力平衡 补偿

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一种磁流变阻尼器振动自传感技术 被引量：1

14

作者 赖大坤 王代华 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期1176-1178,共3页

研究了一种基于谐波磁场磁链测量原理的磁流变(magnetorheological,MR)阻尼器的振动自传感技术,实现了相对位移传感器与磁流变阻尼器的结构复用与功能集成,建立了基于快速控制原型技术的磁电式自传感磁流变阻尼器的原型。实验测试结果... 研究了一种基于谐波磁场磁链测量原理的磁流变(magnetorheological,MR)阻尼器的振动自传感技术,实现了相对位移传感器与磁流变阻尼器的结构复用与功能集成,建立了基于快速控制原型技术的磁电式自传感磁流变阻尼器的原型。实验测试结果表明集成于自传感磁流变阻尼器的磁电式相对位移自传感器基本达到通用LVDT的传感性能。 展开更多

关键词 磁流变阻尼器 自传感 电磁感应 相对位移传感器

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基于Parylene膜的法-珀干涉型光纤超声水听器 被引量：3

15

作者 张洁 赵纯亮 +4 位作者 曾德平 贾平岗 王帅杰 马兹国 王代华 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2012年第3期355-358,共4页

针对高强度聚焦超声(HIFU)声场测量,提出并研究了一种基于Parylene膜的法-珀干涉型光纤水听器。采用真空气相沉积法在光纤的端面蒸镀Parylene膜构成光纤水听器的法-珀腔,分析了光纤水听器的传感原理和解调原理,建立了HIFU声场检测的实... 针对高强度聚焦超声(HIFU)声场测量,提出并研究了一种基于Parylene膜的法-珀干涉型光纤水听器。采用真空气相沉积法在光纤的端面蒸镀Parylene膜构成光纤水听器的法-珀腔,分析了光纤水听器的传感原理和解调原理,建立了HIFU声场检测的实验系统。实验结果表明,基于Parylene膜的法-珀干涉型光纤水听器能准确传感超声信号,其输出与换能器驱动电压的非线性度小于0.01,且与聚偏氟乙烯(PVDF)针式水听器的测量结果基本一致。 展开更多

关键词 光纤传感器 法-珀干涉 Parylene膜 水听器 高强度聚焦超声

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