扭转陀螺章动与进动现象的实验规律研究

该文基于陀螺对章动和进动现象从理论与实验两个角度进行了详细的研究。主要研究了陀螺质心的角位移、自转周期、进动角速度与周期,以及章动角随时间变化的规律,并给出了扭转陀螺系统运动模型。研究结果表明,陀螺的运动分为3个阶段:触发阶段、衰减阶段和反向阶段。陀螺在衰减阶段存在一定时间的稳态运动,此时陀螺的章动角几乎不变,进动轨迹为准圆周运动。进动半径越大时,陀螺进动角速度的实验值与理论值的偏差增大;陀螺的自旋周期随时间分段线性变化。该研究成果为陀螺在航空航天导航系统的应用提供了一定的参考。     

基于示波器的陀螺进动实验设计

通过理论推导得出了在有摩擦力的情况下陀螺进动时的一般规律,发现其进动角速度和自传角速度的乘积为一定值,此定值与陀螺的转动惯量有关。通过设计实验对比了陀螺转动惯量的理论值和实验数值,两者的相对误差为0.68%,一方面说明理论分析的正确性,另一方面证明该实验设计合理。     

基于PID方法的控制力矩陀螺控制器设计

控制力矩陀螺是一种常用的航天器的执行机构,广泛应用于卫星、空间站中。首先介绍了Model750型控制力矩陀螺结构组成,然后对该装置的数学模型进行了推导,并以Model750型控制力矩陀螺为研究对象,为其设计了PID控制器,并且设计了控制器参数、进行仿真验证,得到的仿真图形说明了控制力矩陀螺的控制性能良好。     

有趣的陀螺

大家小时候都玩过陀螺，很多人都曾为摇摇晃晃旋转的陀螺不会倒下而感到惊奇．其实，这个问题并不简单，它涉及很多物理的原理．     

物体的进动和自转

具体以水星为例,分析了在有心力场作用下物体产生进动和自转的原因,并探讨了二者之间的关系.     

关于水星近日点的进动问题

在号差不同的两种度规下计算了水星近日点的进动问题,解释了文献上关于进动角滞后和推前两种不同说法的原因。     

力矩控制模式在高速钻铣床控制中的应用

高速定位系统中,电机工作在力矩控制模式下不但克服了位置模式下的低响应特性,又克服了速度模式下调试PID参数耗时长,难以获得最佳效果的不足,通过引入和实施改进的PID和加速度前馈等高级控制算法,能给控制系统带来更好的高速、高精度响应特性。     

摩擦补偿下基于关节力矩的笛卡尔阻抗控制

为了研究基于关节力矩信息的笛卡尔阻抗控制策略及摩擦补偿的影响,利用关节本身具有的传感器,进行了辨识谐波驱动摩擦参数、摩擦补偿和笛卡尔阻抗控制的实验研究．与传统的基于机器人末端力／力矩信息的笛卡尔阻抗控制方案不同,考虑了5种基于关节力矩的笛卡尔阻抗控制方案,包括笛卡尔空间／关节空间基于力的、笛卡尔空间／关节空间基于位置的方案和刚度控制．其中,前4种方案分别在有／无摩擦补偿的条件下进行了相应的实验验证．实验比较结果表明：对于基于关节力矩信息来实现笛卡尔阻抗控制的机器人,基于力的阻抗控制策略比基于位置的策略更适合,并且摩擦对这类笛卡尔阻抗控制的稳定性有积极影响．     

基于FPGA的PID控制在液浮陀螺回路中的应用

PID 控制器的可靠性及实时性,是实现运动控制系统精确定位或跟踪的重要环节。利用PID控制液浮陀螺再平衡回路,在分析PID 控制算法的基础上,采用FPGA（现场可编程逻辑门阵列）对增量型PID控制器进行设计及仿真实验,使陀螺输出能及时响应角增量的变化。程序采用VHDL语言编写,使用软件Libero v9.0完成PID控制器的设计、编译和仿真,仿真结果表明该方法有效可行。     

基于路径规划的智能机器人控制实验

针对自动化专业学生,以Pioneer 3-AT系列的机器人为对象,搭建了基于路径规划的智能机器人实验教学平台.在此平台上,设计并开发了分别适用于本科生及硕士研究生的系列实验,包括基于模型的路径规划、全区域覆盖路径规划以及多机器人队形控制等3项实验内容.该实验能够让学生接触到先进的智能机器人,增强学生对自动化专业的学习兴趣,提高了学生的动手能力和创新能力.     

基于风板控制的教学实验设计

介绍了一套基于Matlab的GUI的控制的风力摆实验平台。系统中MPU6050作为角度传感器,采用STM32单片机作为控制器,采用L298N作为电机的驱动模块,通过Matlab的GUI建立数据接收和显示界面,完成帆板控制系统的控制。通过本系统的实践,可以使学生熟悉典型的闭环控制系统,掌握多种闭环控制系统中的算法,如PID控制等算法、PWM调试方法等。     

基于LabVIEW的飞行姿态控制实验设计与实现

构建飞行模型,采用改进欧拉法完成被控对象的数值仿真;采用改进比例-微分-积分控制器,实现飞行俯仰、滚转角、偏航角的控制;基于LabVIEW完成3D显示,人机交互界面和数据动态显示;完成了基于LabVIEW飞行姿态控制的仿真平台的研制,实现了飞行姿态控制仿真演示实验和飞行姿态控制半开放仿真实验设计,实现效果达到预期实验设计目标.     

基于遗传算法的智能控制创新性实验研究

将遗传算法控制与传统PID控制算法相结合,利用遗传算法控制理论,将人工智能以非线性控制方式引入到控制器中,使控制器具有不依赖系统精确数学模型、在线自动调整控制器参数的特点,对系统参数变化有较好的适应性,使系统在任何状态下可得到比传统PID控制更好的控制效果。在原有自动控制理论实验基础上,引用此方法开发了智能控制实验,并将编写的软件进行了算法验证。其目的是使用智能控制技术将课堂理论教学内容与实际应用相结合。这对于实际应用中不能准确建立数学模型的被控对象有较好的实际应用价值。     

基于智能汽车竞赛的自动控制实验创新研究

针对自动控制实验教学中存在的问题,以全国大学生智能汽车竞赛为平台,从实验教学内容和实验教学模式两方面进行创新研究以提升实验教学水平。利用智能小车趣味性高、实用性强和复用性好等特点,有针对性地对实验教学内容进行修改,并从3个层面对实验教学模式进行改进,提出了实验教学与竞赛相结合的自动控制实验教学方法,这对提高实验教学质量和提升学生的综合能力发挥了重要的作用。     

Mathematical modeling and characteristics analysis for the nutation gear drive based on error parameters

We focused on the mathematical modeling and characteristics analysis for the nutation drive based on error parameters. The crown gear tooth profile equation was introduced according to the national standard double circular arc tooth profile and based on the equal tooth strength principle. The nutation drive meshing coordinate system was set up by introducing the cone vertex error, tilt error, nutation angle error and spiral angle error. The tooth profile equations of the double circular arc external and internal spiral bevel gears were further obtained based on the crown gear tooth profile equation concerning above mentioned error parameters. The influences of the nutation gear reducer tooth contact conditions were analyzed with the gear tilt error and axial misalignment error. Finally, the correctness of the theoretical analysis was verified by the contact spot test.     

基于Rockwell PLC-5温度控制系统实验设计与实现

基于Rockwell PLC-5设计温度控制系统。为了便于实现比例-微分-积分控制器参数整定,对被控对象——电热箱进行实验建模;为了降低输入输出误差,对温度采集及变送环节进行实验建模;基于被建模型,采用改进欧拉法完成被控对象的数值仿真,提供数值仿真对象,可以方便进行控制参数整定,快速看到控制效果;采用模糊比例-微分-积分控制器,实现温度控制;基于Rsview完成人机交互界面和数据动态显示;完成了Rockwell PLC-5温度控制系统仿真平台和实际系统的开发,实现了温度控制系统演示实验和温度控制系统半开放实验设计,达到了预期的实验设计目标。     

基于“计算机控制技术”的机器人行走控制实验设计

基于"计算机控制技术"课程,开发了"Voyager IIA"机器人行走控制系列实验。以PC机作为控制计算机,采用VC++软件编制计算机内实现的PID控制、最少拍控制、有限拍无纹波控制等控制律,设计了"Voyager IIA"机器人行走速度控制系列实验,该实验有利于培养学生综合运用理论知识解决实际计算机控制问题的能力。