陈东军[1]2001年在《一种带有反馈随动机构的霍尔位移传感器研究》文中研究说明磁敏感器件在具有梯度的磁场中移动，其输出可反映出移动的情况。霍尔元件的输出与磁感应强度有线性关系： Pu；S／／X召X／式中：V_H为霍尔元件的输出电压，S_H为霍尔器件的乘积灵敏度，B为磁感应强度，I为流过霍尔元件的控制电流。当磁场为均匀梯度磁场且控制电流I恒定，输出V_H就正比于霍尔元件与产生磁场的磁钢之间的位移。因此可以用霍尔元件来测量位移量。它具有惯性小，响应快等特点，除了霍尔元件须与被测部件连动外，无其他活动部件，因此可避免摩擦力、机械故障等弊病，很适应做现场动态测试。然而，能保持均匀梯度磁场的范围不大，霍尔元件只能小范围(通常仅约1mm)的测量位移。且要保持在测量区域内有均匀梯度的磁场，其磁场设计复杂。这在很大程度上限制了霍尔元件测量位移的应用。若能在简单磁场的条件下利用霍尔元件测量位移，增加测量范围；它惯性小、非接触的优点将使它在各种位移与振动的测量中发挥作用，成为一种性能优良的位移传感器。采用反馈随动机构可解决这个困难。 本文共分为五章：第一章绪论中，介绍了常见的位移传感器，指出了霍尔传感器的优良特性，提出了基本任务；第二章介绍了霍尔元件的基本工作原理；第叁章介绍了霍尔元件的温度性能、电磁特性、零位误差、频率特性以及这些参数常用的补偿方法和霍尔元件的简单应用；第四章介绍了反馈随动机构的测量原理，系统的实现方法，给出了实验结果，构建了数学模型，并对误差进行了分析；第五章展望中指出了今后的发展方向。
关明杰[2]2002年在《应用自动跟随系统扩展霍尔位移测量范围》文中认为根据霍尔效应可知，置于磁场中的霍尔元件若电流方向与磁场方向垂直，则在霍尔元件垂直于磁场和电流方向的两个侧面将产生电势，将霍尔元件置于强度随空间位置线性变化的磁场中，且控制电流恒定，输出就正比于霍尔元件处于磁场中的位置，因此可以用霍尔元件来测量磁场与霍尔元件间的相对位移量。 用霍尔元件来测量位移具有惯性小、响应快、无接触等优点，很有发展前景。然而，一般磁场只可能在极小的范围内保持均匀梯度，若要求在大范围内保持均匀梯度，其磁场结构复杂、体积庞大，在很大程度上限制了霍尔元件测量位移的应用。若能在简单磁场的条件下，通过自动跟随系统驱动霍尔元件跟随测量移动物体的位移，使霍尔元件尽可能地保持在均匀梯度磁场内，就可以在很大程度上增加测量范围。这样，霍尔元件惯性小、非接触的优点将使它在各种位移与振动的测量中发挥作用，成为一种性能优良的位移传感器。 在这项研究工作上，陈文芗《采用反馈随动机构扩大霍尔传感器位移测量范围》、陈东军《一种带有反馈随动机构的霍尔位移传感器研究》已经取得了初步的成果，他们的成果表明采用随动机构扩大霍尔元件的测量范围是有效可行的。但是，他们的工作仍然存在以下主要问题： 1．由于他们系统采用的是交流通道，所以不能实现静态跟随，而且在实现动态跟随时存在着较大相位差； 2．温度因素对霍尔元件的影响很大，他们的工作中只对温度补偿进行理论性的讨论，并没有采用实际有效的措施来消除温度引起的系统误差； 3．随动机构是系统的核心机构，他们对于随动机构的讨论过于简单； 本文针对他们工作中的不足，主要完成了以下工作： 1．对于整个系统采取了直流通道，使系统能够运用在静态和动态两种工作模式下，而且在动态模式下，使系统的相位差限定在0°～15°之间； 2．采用铂热电阻作为温度传感器，增加系统温度补偿模块，将系统的温度误差控制在2％之内； 3．以音圈电机来定义系统所采用的随动机构，对随动机构的几种结构及其特点进行了深入的讨论； 4．另外，在系统中增加了显示功能及通信功能，使整个系统更加完善。 本文共分为五章：第一章绪论中，介绍了霍尔元件及其一些重要特性，并提出了测量系统的基本方案；第二章详细介绍了测量系统各部分的构成及原理，特别是对直流通道、温度补偿模块和音圈电机为核心的随动机构的论述；第叁章介绍了实际系统在静态测量和动态测量两种模式下的应用及实验结果；第四章介绍了系统的显示功能和远程通信功能并讨论了系统对其它传感器的适用性。
陈文芗, 洪兆祥[3]2001年在《采用反馈随动机构扩大霍尔传感器位移测量范围》文中研究表明霍尔器件可用于微位移测量 ,但通常只能测 1mm左右的位移 ,并在实用时要设计复杂的磁路以保证在测量范围内梯度磁场为均匀的。本文采用反馈随动机构带动霍尔传感器跟踪被测体的位移 ,从而扩大了测量范围 ,且不需要在测量中保持均匀梯度磁场
黄明[4]2009年在《基于线性霍尔传感器的智能阀位变送器的设计》文中研究说明工业过程自动化的叁个方面——工艺参数检测、计算与控制、调节与执行分别是由检测仪表、DCS控制系统、执行器叁类工业自动化仪表来完成的,并称为叁大工业自动化基础装备,其技术水平已成为流程工业发展的决定性因素之一,深刻地影响着生产的质量、效率、安全、和环保。以控制阀为主体的执行器通过调节介质流量以控制工艺参数,是整个自动化系统中必备的重要的终端执行仪表,其对控制系统调节品质的优劣、安全平稳运行具有很大的影响。目前国内执行器技术水平非常落后,已成为自动化技术发展的制约瓶颈,国内所需求的中高端智能执行器几乎全部依赖进口,已引起国家高度重视。执行器的控制中存在一个重要的问题,就是阀杆位移即阀位的精确实时测量。由于执行器安装在工业生产现场,经常工作在振动、高低温等恶劣的室外环境下,正行程和反行程运动频繁,并且由于阀门与执行机构型号规格多要求阀位测量范围大,所以需要研究开发一种通用的阀位测量装置即智能阀位变送器。它必须满足如下一些要求:①非接触式,即阀位变送器与执行机构阀杆之间无连接,以隔离现场环境并达到无磨损和抗干扰能力强;②大量程,实现从0～160mm的测量范围,以适应各种型号规格的执行器应用;③低功耗,由于标准测量变送器要求从环路获取电源,所以包括传感器在内整个变送器必须是低功耗的;④高精度低价格的标准变送器,采用4～20mA的标准环路信号输出,这使得各种仪表和装置具有兼容性和互换性。目前,国外许多公司已推出智能型阀位变送器,而我国在这方面目前还是空白,因此研究和开发智能型变送器具有重要的意义。本课题的主要内容是研究设计一个满足上述要求的智能阀位变送器。该阀位变送器的主要作用是测量阀门执行机构阀杆上下运动时的位移,经过非线性处理,计算出位移的百分比,并转换成4～20mA标准环路电流输出。论文主要完成了以下工作:1.研究了传感器、变送器以及智能变送器的特点和发展历程;分析了阀门定位器的工作原理;探讨了几种常用的位移测量方法,最终结合本课题实际应用情况,选用线性霍尔传感器作为非接触式位移测量传感器A1391。2.详细研究了线性霍尔传感器芯片A1391的工作原理,介绍了推荐的常规线性测量方案,并自行设计了两套新的测量方案,根据本课题的要求和实际应用要求,分析确定了一种自行设计的非线性测量方案,设计了一套测量机构,并且详细介绍了该机构的测量原理和方法。3.在深入分析了测量原理的基础上,独立设计出了智能阀位变送器。该变送器包括软、硬件两部分。硬件主要实现信号放大、A/D、D/A转换等功能,软件主要实现采样、非线性处理、阀位百分比计算和液晶显示功能。本论文设计的智能阀位变送器,硬件方面的设计都满足低功耗的要求,每部分的电路都给出了具体的实现方法、需要注意的问题;在深入研究了不同情况下阀位百分比的不同理论计算方法后,编写代码,实现阀位百分比的计算;利用定时采样,使得整个系统能实时检测阀位;最后,为了便于观察,要将此百分比信号送入LCD显示出来,并转换成工业上统一的4～20mA标准环路电流输出。最终测试结果表明,本论文设计可以较准确的实现执行器阀位的测量、计算和显示,并且可以用于别的位移非接触式测量。本文设计的智能变送器的实现的关键技术及创新点:①设计出新颖的磁钢结构,得到规律的磁场分布;②对非线性分布的磁场进行正弦拟合,实现线性霍尔传感器的非线性测量;③克服安装位置给测量带来的误差,实现变送器的自适应功能;④采用电压隔离的方案实现位置信号的二线制变送。
郑雪春[5]2007年在《馈能式汽车电动主动悬架的理论及试验研究》文中进行了进一步梳理虽然目前大多数汽车上仍采用被动悬架,但理论和实践证明主动悬架性能更为优越,它可适应各种不同工况,控制车身姿态及高度,通过改变悬架和阻尼特性改善车辆行驶平顺性及轮胎附着性等。然而由于其能耗、成本、附加重量及复杂程度等问题,目前为止主动悬架在车辆上的运用并不广泛。为此,本论文提出了一种新型的馈能式汽车电动主动悬架,它既可以在一定程度上利用电机的馈能制动特性回收由不平路面激励引起的车辆振动能量,又能够进行主动控制,改善悬架系统性能。本文的研究分两部分,一方面对该电动悬架在随动状态下的馈能特性和悬架性能进行了理论和试验研究,另一方面对其主动控制作了理论研究。首先,基于建模与仿真,对被动悬架减振器耗散的振动机械能及采用LQG进行优化设计的主动悬架的能量需求进行了调查,得出悬架系统能量回收所具有的潜力,并就振动能量的回收方法进行了探讨。相应地,提出了一种电动主动悬架,并就其工作原理及结构方案进行了描述。其次,以一个典型的轿车后悬架为例,考虑其实际结构要求及工况,设计了电机作动器原理样机。该原理样机主要由直流无刷电机及其附属设备,如滚珠丝杠、复原缓冲块、压缩缓冲块等构成。电机作动器样机特性试验表明其可用于整车台架试验,并得到了用于主动控制算法研究的主要参数。然后,以Passat B5为试验样车,在四通道车辆道路模拟试验台上进
司癸卯[6]2004年在《工程机械4WS系统及数字控制器研究》文中认为车辆的转向性能是车轮性能的重要方面，而四轮转向是提高车辆主动安全的重要手段之一，对车辆4WS研究具有极其重要的意义。 本文在收集整理国内外4WS液压转向技术的基础上，一方面研究了四轮转向系统的组成、特点与工作原理，自主研究开发了4WS综合试验平台。该试验平台具有机电液一体化高新技术特征，既可以完成液压系统的动静态性能研究，还可以完成转向控制系统控制策略、控制模式、控制方式研究。 通过对4WS综合试验平台动力学、运动学理论分析研究，建立了该试验平台的理论数学模型，利用MATLAB语言建立了仿真模型，完成了试验平台的动态特性仿真； 另一方面对4WS转向系统的控制策略和控制方法以及PID算法进行了全面的分析和研究，完成了基于DSP的转向控制器设计，完成了控制器的硬件设计，并利用CC2000软件完成了控制器的软件设计； 通过4WS试验平台及数字控制器的实验研究，表明4WS试验平台具有很好的动、静态特性，推导出了实验传递函数。通过对实验结果与仿真结果的比较分析，表明建立的数学模型是正确的；同时通过对数字转向控制器室内模拟试验表明，该数字控制器可以完成四轮转向系统的前轮转向、全轮转向以及蟹行转向工况工作以及系统自检、显示、通讯和故障诊断等基本功能，而且转向操作既满足转向角度和转向时间的关系，又满足了转角和PWM占空比的对应关系，表明设计的基于DPS的数学式转向控制器方案可行。 论文的研究为工程机械4WS工程化应用以及数字控制器的开发提供了理论依据，尤其对中置式中低速大扭矩轮式工程机械的4WS开发、制造具有实际意义。
李洪斌[7]2006年在《基于量子框架的开放式重型汽车AMT系统关键技术研究》文中研究指明传统汽车手动变速器日益不能满足现代重型汽车舒适、安全和环保的性能要求，电控机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission，AMT)的提供一种理想的解决方案，目前AMT在国外重型汽车已经得到广泛的应用，国内AMT技术的研究主要集中在轻型汽车，重型汽车的AMT基本处于空白状态，本文以中国重型汽车集团新一代HOWO重卡为研究对象，开展了重型汽车AMT系统关键技术的研究，旨在为国内重型汽车AMT的研发提供基础理论和关键使能技术，主要创新性的工作如下： 作为一种汽车电控系统，传统的AMT系统采用封闭式结构，随着技术的不断发展，这种封闭式结构汽车电控系统的缺点越来越突出。提出了一种新的基于量子框架的汽车电控系统体系结构。运用分层递归包含分布式微核模式对汽车电控系统进行了描述，实现了系统的松耦合与功能内聚。采用量子框架作为系统的嵌入式软件总线，将系统的应用软件与软硬件系统平台分离开来，实现了系统在应用软件层次上的开放。采用该体系结构可以在最大程度上实现了汽车电控系统的开放性。 实验台是验证AMT系统性能的重要手段，全实物实验台最接近于系统的实际情况，但造价昂贵。结合课题组现有的条件，以dSPACE仿真系统为核心建立了半实物仿真实验系统。该实验系统由油门、离合器、变速箱叁个子系统组成。油门与离合器子系统将油门与离合器的实际位移输入dSPACE；dSPACE利用这些输入信息，根据系统的动力学模型计算出变速箱输入轴与输出轴，并控制变速箱子系统的动作。半实物仿真实验系统的核心是系统的动力学模型，为在仿真环境下综合评价电控机械式自动变速器对机械、电气、驾乘人员的影响，通过分析机械系统、电气系统、人体系统各自的特点以及它们之间的耦合点，建立了机-电-人一体化系统动态模型，并将有限状态机引入到机械子系统的动态模型中。仿真结果显示，该系统具有良好的仿真效果，满足了重型汽车AMT系统的研究与开发的需求。 离合器、油门、变速箱操纵系统是AMT系统实现的基础。重型汽车的离合器操纵主要采用气动系统，针对这个特点，建立了两种离合器操纵系统：第一种是利用随动阀的原理建立的低精度的简易开环离合器操纵系统；第二种是高精度闭环电控气动离合器操纵系统。通过对闭环电控气动离合器操纵系统动态特性的分析，指出该系统为非线性系统。针对这一非线性控制问题，结合模糊免疫PID控制算法与自适应PSD控制律，提出了模糊免疫PSD控制算法。该算法以PID控制为基础，利用免疫控制原理与PSD控制律，使PID算法中各增益系数的根据运行状况
韩厚禄[8]2009年在《叁轴半挂车转向协调性及随动转向桥结构原理研究》文中提出半挂汽车列车是“甩挂运输”、“区段运输”、“滚装运输”的最理想车型,具有良好的运输经济效益,故运输市场对半挂车的需求日益增加。在半挂汽车列车的运行成本中,轮胎的磨损占据了主要的部分。如果半挂车安装了随动转向桥,则可以有效地降低轮胎的磨损,同时也减小了最小转弯半径和通道宽度,提高了列车的通过性和机动性,大大提高了半挂车的可靠性和维修性。本文主要研究叁轴半挂车随动转向桥的结构原理,采用的结构为电控—液压式随动转向系统。随动桥转向角由车速与前桥转向角的关系参数决定,这一参数预先作为程序参数已经设定在控制模块中。即当前桥转向角和车速确定后,则随动桥转向角也是唯一的。采用这种系统可以使车辆的转向性能得以改善,在减小了轮胎磨损的同时,既保证了运输的安全,又降低油耗,节约了能源,能够在满足交通法规的前提下给用户带来较好的经济效益。本文首先对半挂汽车列车转向原理进行了分析,得出了半挂汽车列车做稳态圆周运动时,车辆结构参数的关系式,并对折角的变化、轨迹偏差的计算等推导出了计算方法。接着在已开发的两轴半挂车基础上,重新设计随动转向桥系统,提出一种电控—液压式随动转向桥结构,并对液压系统和机械结构进行了系统设计和论证分析,并利用Catia软件绘制出随动转向桥的叁维结构图。然后利用ADAMS/View软件进行建模和仿真分析。在建模过程中,对部分机构进行了简化,然后分别对普通叁轴半挂车和后桥随动转向的叁轴半挂车进行仿真分析。结果表明后桥随动转向的叁轴半挂车转向性能明显优于普通半挂车。证明将普通叁轴半挂车的后桥设计为随动转向桥是可行的、有意义的。
毛志伟[9]2007年在《旋转电弧传感移动焊接机器人机构设计与仿真》文中提出船舶焊接技术是现代造船模式中的关键技术之一,虽然我国已成为世界造船大国,但造船效率低下,自动化程度低。论文结合我国船舶焊接现状,将移动机器人技术与焊缝跟踪技术相结合,利用虚拟样机技术,研制一种多功能的平面弯曲焊缝焊接移动焊接机器人,可应用于船舶等大型结构件的平面V型焊焊缝与各种折角的角焊缝焊接生产中,提高船舶等大型结构件焊接自动化水平及焊接质量,改善工人劳动条件。论文系统地阐述移动焊接机器人及虚拟样机技术发展,采用虚拟样机技术一次性成功研制了用于平面弯曲焊缝自动跟踪焊接的移动焊接机器人系统。针对平面弯曲焊缝自动焊接的特点,对移动焊接机器人的移动本体、二维精确运动平台、高速旋转电弧传感器、焊缝跟踪控制算法与控制器、虚拟样机及旋转电弧传感系统与焊缝跟踪实验等关键技术进行了系统的研究;并对基于虚拟样机的大变形且为刚、柔接触的仿真及优化、动平衡仿真与优化进行了研究。论文介绍了移动焊接机器人国内外发展现状和应用情况,总结了大型结构件平面弯曲焊缝的形式及焊缝跟踪要求与特点后,提出了以旋转电弧作为焊缝跟踪传感器,以二维精确运动平台为微调机构,两轮差速驱动的移动焊接机器人的结构方案,并采用先进的虚拟样机技术,进行移动焊接机器人的研制。首先,研究设计了移动焊接机器人移动机构,并对其工作能力、转弯特性进行了分析,对其传动机构、焊炬支撑板结构等进行了设计。在总结旋转电弧传感器国内外发展现状的基础上,研制了一种新型旋转电弧传感器。设计全新循环冷却水路结构及保护气路结构,首次实现了将冷却水、保护气集成于旋转电弧传感器内部;独特的绝缘结构设计,使旋转电弧传感器外壳不带电,提高其使用的安全性;采用虚拟样机技术对其高速旋转时的动平衡进行了优化,使高速旋转时的振动大为降低,不仅提高了焊接质量,而且减小了干扰,为准确提取焊缝偏差信号从而提高焊缝跟踪控制精度提供了保障。研制成功全密封二维精确运动平台。采用双圆柱移动导轨,不仅大大降低了滚珠丝杠的受力,而且提高了其强度。设计全密封连接结构,利用虚拟样机技术、多柔性体动力学等,进行优化设计,并获得了最优结构。研究了移动焊接机器人的虚拟样机技术,实现虚拟样机技术在移动焊接机器人研制中的应用。研究基于移动焊接机器人虚拟样机的焊缝跟踪控制算法、控制器的设计。该技术不仅使得机器人一次性地研制成功,而且可提供实际样机无法获得的所需参数。最后,对轮式移动焊接机器人系统进行性能标定和焊缝跟踪焊接实验,实验结果表明,其性能指标达到设计要求。该系统的研制,实现了大型结构件的平面弯曲焊缝特别是狭窄空间焊缝的自动焊接。对于提高我国船舶等大型结构件制造自动化设备使用率,减小制造周期,提高制造质量等有现实意义。
原健钟[10]2010年在《汽车主动转向系统研究》文中研究指明主动前轮转向系统(AFS-Active Front Steering)可以通过在驾驶员转向角输入的基础上迭加附加的转向角,实现独立于驾驶员的转向干预,优化车辆对驾驶员输入的响应或在紧急情况下提高车辆的稳定性。中低速时,减小转向传动比,以达到低速转向轻便灵活的要求;高速时,增大转向传动比,以提高高速转向稳定性。因此,从安全性和路感的角度而言,主动前轮转向是当前转向系统发展的一个主要趋势。本文设计的主动前轮转向系统是在原电动助力转向系统的基础上,通过附加一套双行星齿轮机构与主动转向电机来实现的。助力电机通过控制器,参考转向盘转矩和车辆的行驶状况,对驾驶员实施助力;主动转向电机根据车速及转向盘的转角对前轮转角进行调节,实现主动转向。通过与现有的主动转向传动装置的对比分析,得出新型传动装置的优势,为控制系统的建模与仿真奠定了基础。基于双行星齿轮机构建立了主动转向系统的运动学和静力学模型,并通过仿真验证了模型的正确性;基于主动前轮转向的一些特性并参考电动助力转向的相关设计,设计了两种较为理想的变传动比特性曲线,认真分析了方向盘转角和转矩、转向传动比、主动转向电机迭加转角以及车速之间的相互关系,并给出了实际的仿真结果。控制系统的设计是整个主动前轮转向系统的核心,控制策略的制定是实施主动转向控制的关键。本文建立了主动转向电机及其负载系统的数学模型,设计了串级PID控制策略及具体参数,对比了传统PID与FUZZY-PID的性能,并在MATLAB/SIMULINK平台上建立了仿真模型,仿真结果表明该策略能够满足系统的各项要求。对主动前轮转向系统实验进行研究,包括整个主动转向系统的硬件和软件系统。
参考文献：
[1]. 一种带有反馈随动机构的霍尔位移传感器研究[D]. 陈东军. 厦门大学. 2001
[2]. 应用自动跟随系统扩展霍尔位移测量范围[D]. 关明杰. 厦门大学. 2002
[3]. 采用反馈随动机构扩大霍尔传感器位移测量范围[J]. 陈文芗, 洪兆祥. 仪器仪表学报. 2001
[4]. 基于线性霍尔传感器的智能阀位变送器的设计[D]. 黄明. 杭州电子科技大学. 2009
[5]. 馈能式汽车电动主动悬架的理论及试验研究[D]. 郑雪春. 上海交通大学. 2007
[6]. 工程机械4WS系统及数字控制器研究[D]. 司癸卯. 长安大学. 2004
[7]. 基于量子框架的开放式重型汽车AMT系统关键技术研究[D]. 李洪斌. 山东大学. 2006
[8]. 叁轴半挂车转向协调性及随动转向桥结构原理研究[D]. 韩厚禄. 武汉理工大学. 2009
[9]. 旋转电弧传感移动焊接机器人机构设计与仿真[D]. 毛志伟. 南昌大学. 2007
[10]. 汽车主动转向系统研究[D]. 原健钟. 华南理工大学. 2010
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