针对日常生活中常见的旋转-直线复合运动形式,提出新型的两自由度超声波电机.该电机由粘接压电陶瓷的变截面柱状定子和环状转子组成.电机通过单相方波电源供电,利用近谐振点惯性冲量的控制方法驱动转子运动.介绍电机的研究背景、基本结构和工作原理,利用ANSYS有限元分析软件建立定子的模型,对定子结构进行一定的优化设计.利用电机测控系统对原理性样机进行实验和分析.测试结果表明,通过控制输入方波的频率、占空比和幅值,可以有效地实现转子运动模式的切换、运动方向的改变和运动速度的调节.
为了消除谐波采样中的频谱泄露并降低电路实现代价,提出非均匀同步过采样时钟产生方法.该方法使用延时锁定环路产生非均匀时钟,控制谐波采样的过采样间隔.通过合理设计过采样率、非均匀时钟频率的概率分布以及变化周期,使非均匀过采样噪声位于模数转换器输出带宽之外,减小了采样噪声对谐波频谱的调制影响,保证了非均匀时钟是统计意义上跟踪基波频率的同步时钟.过采样和时钟的非均匀特性大幅简化了延时锁定环路的结构,所需延时单元个数从3×104减少到125.采样数据可以作为同步采样序列直接进行快速傅里叶变换运算,无需消除非均匀采样噪声和频谱泄露的操作.在使用1.6384 MHz参考时钟、基波频率为46～54 Hz的情况下,63次谐波范围内的谐波幅度和相位测量误差分别小于0.02%和0.031°.
在综合分析数控机床主轴系统的边界条件的基础上,建立三维多物理场耦合流场-温度-结构场的稳态和瞬态热态特性分析模型,采用有限元分析法（FEM）进行仿真模拟.该模型考虑主轴系统各零部件的实际尺寸、零部件不同面的不同放置情况、外界空气在不同流动情况与不同定性温度下对分析结果的影响,考虑主轴系统在外加非圆截面弯管冷却液影响下的温度场分析情况.以某精密数控双磨头磨床主轴系统为例进行分析与实验验证.结果表明,提出的主轴系统多物理场耦合热态特性分析的模型与方法可以快速、有效以及较准确地获得主轴系统的热态特性.
为了研究微纳米压印中抗蚀剂的填充行为,采用三维数字离焦微流场测速技术对抗蚀剂内分散的荧光示踪粒子进行粒子离焦图像采集.针对粒子离焦图像的特殊性,提出基于两帧离焦图像的三维粒子跟踪测速(3D-PTV)算法.实现了对粒子三维运动轨迹的追踪,构建示踪粒子三维速度场.基于计算流体动力学（CFD）方法建立微压印抗蚀剂填充行为数值计算模型,将可视化实验结果与数值计算结果进行对比,两者吻合较好,证明三维数字离焦微流场测速技术在构建抗蚀剂填充过程微流场中的有效性.
为了研究外力扰动对无传感器电磁轴承位移解调的影响机制,从电流型恒频开关功率放大器的调制原理出发,利用傅里叶级数、雅可比-安格尔恒等式、第一类贝塞尔函数等数学工具,在时域和频域内分析力扰动对电流纹波信号幅频特性的影响.理论分析表明,力扰动所引发的时变占空比会使电流纹波的开关频率处的谱线附近产生无数边频分量,各边频分量的幅值由第一类贝塞尔函数确定,边频分量间的频率间隔取决于占空比的变化频率.在电磁轴承系统平台进行相关实验,实验结果证明了理论分析的正确性.
为了提高有源电力滤波器（APF）的补偿灵活性,提出基于多同步旋转变换的低次特征谐波选择性补偿策略.采用特定旋转频率的同步旋转变换将相差6次的一对正、负序谐波变换为该坐标系下的3次谐波分量,通过多组不同旋转频率的同步旋转变换将指定谐波变换为相应坐标系下的3次谐波,设计基于谐振控制器、选通频率为150 Hz的带通滤波器将其滤出,实现指定谐波的指令提取.为了提高补偿电流的控制精度,采用基于PI控制内环和重复控制外环的复合电流环控制策略.利用MATLAB/SIMULINK软件搭建仿真模型并在16.5 kVA的APF样机上进行验证实验,仿真和实验结果证明了该方法在三相并联APF中的正确性和可行性.
针对产品方案设计决策中评价指标权重不确定性及难以满足均衡评价的问题,提出基于VIKOR的产品方案联合变权群决策方法.考虑专家个体对评价指标权重差异引起的不确定性,结合联合分析和变权理论估计评价指标重要度.将群决策评价指标总体效用值矢量看作评价指标常权矢量,专家个体的评价指标权重矢量看作状态变权矢量,给出变权平均值及群决策联合变权方法,得出评价指标重要度.考虑方案评价中多粒度语言评价值及均衡性,将统一粒度二元语义和群决策联合变权方法融入VIKOR分析,构建基于多粒度语言的VIKOR群决策方法.以数控机床运动方案评价为例,说明了该方法的有效性和可行性.
根据机械设计、机械原理、有限元法及线性分析理论,建立微/纳传动平台的有限元模型,推导该平台的位移耦合计算公式,得到该平台沿各方向运动的解耦方程.结合耦合分析图,分析微/纳传动平台多尺度的位移耦合影响,获得该平台沿X、Y、Z轴移动以及绕X、Y轴转动的位移耦合规律,其中沿Z向运动引起的位移耦合最小,定位精度最高；沿X、Y向运动引起的位移耦合最大,对位移耦合影响较大的运动分支进行位移补偿.通过搭建的实验平台进行测试,将实验结果与有限元仿真和理论计算结果进行对比分析,结果基本一致,验证了该平台位移耦合分析方法的正确性.
