南京理工大学能源与动力工程学院, 南京 210000
为适应巡航式冲压增程制导炮弹在巡航飞行过程中质心不断前移、气动参数变化范围大这一特征, 实现在巡航飞行过程中的自适应控制, 设计了一种基于模糊自适应PID算法的三回路自动驾驶仪。首先, 由小扰动法将纵向平面内炮弹运动方程组线性化并推导炮弹各姿态角的传递函数, 同时选取巡航始末位置特征点进行动态特性分析; 在此基础上设计三回路自动驾驶仪以提升系统相角裕度, 改善其阻尼特性; 由频域分析法和根轨迹法设计巡航始末位置特征点处的内回路控制参数, 并用插值计算得出其他非特征点的内回路控制参数; 外回路采用模糊自适应PID进行设计。仿真结果表明, 在巡航飞行过程中, 模糊自适应算法所设计的自动驾驶仪具有良好的控制品质。
制导炮弹 冲压发动机 巡航 动态特性分析 模糊自适应PID guided artillery shell ramjet cruise dynamic characteristic analysis fuzzy adaptive PID
1 中路高科交通检测检验认证有限公司，北京 100088
2 交通运输部公路科学研究院，北京 100088
3 哈尔滨工业大学交通科学与工程学院，哈尔滨 150090
为寻求更加合理的水泥稳定红土粒料强度指标和动态特性的评价方法，研究了低剂量(2.5%和4.0%，质量分数)水泥稳定红土粒料的不同强度指标和动态特性，通过开展两种低剂量水泥稳定红土粒料的抗压、抗拉强度和动态模量试验，分析了不同因素对强度、动态模量和相位角的影响规律，建立了水泥稳定红土粒料不同强度指标的关系模型和动态模量依赖模型。结果表明，水泥稳定红土粒料在不同荷载模式下的拉压强度水平差异明显，抗压强度显著大于抗拉强度，其中抗压强度＞弯拉强度＞劈裂强度＞直接拉伸强度，并且不同强度之间具有显著的线性关系，可采用抗压强度、弯拉强度或劈裂强度取代直接拉伸强度评价水泥稳定红土粒料的抗拉强度特性。低剂量水泥稳定红土粒料是一种非线弹性材料，随着应力和频率的增大，动态模量均呈S型增长规律，相位角则分别呈逐渐减小和先增大后减小的趋势，具有显著的应力和频率依赖性。基于应力水平和加载频率的水泥稳定红土粒料动态模量依赖模型可较为真实地反映其非线性响应特性，为准确获取此类材料模量值提供了一种有效途径。
水泥稳定红土粒料 强度指标 相位角 动态特性 非线性 依赖模型 cement stabilized laterite granule strength index phase angle dynamic characteristic nonlinearity dependent model
水下爆炸气泡载荷是造成舰船结构整体损伤的主要原因, 研究水下爆炸气泡动态特性对水中兵器研发和舰船防护等方面至关重要。从水下爆炸气泡脉动的载荷特性出发, 综述了气泡动力学理论、实验和数值模拟三方面的研究进展, 总结气泡非球状坍缩运动过程、气泡与不同结构表面耦合作用以及自由场中多气泡耦合作用等问题的典型研究成果。在现有研究成果的基础上, 提出应建立综合考虑气泡内部因素和水中不同环境因素的气泡运动力学模型; 针对非理想炸药水中爆炸气泡运动特性规律开展更系统的实验研究; 进一步加强近边界条件下多气泡耦合过程的研究工作等建议。
爆炸力学 水下爆炸 气泡 脉动 动态特性 explosive mechanics underwater explosion bubbles pulsation dynamic characteristics
为了提升高频超声换能器输出振幅与超声能量的传输效率，该文提出了一种新型柔性夹持高频超声换能器，并基于模块化设计思想，综合机电等效法、四端网络、有限元分析及柔度分析技术，系统建立了此类型高频超声换能器的设计方法，制作了换能器样机，搭建了换能器电学、动力学特性测试平台。激振实验表明，柔性夹持换能器输出端稳态振幅较传统夹持换能器提升了38.55%。换能器输出端动态振幅信号时域、频域分析结果表明，将柔性铰链机构和传统法兰夹持结构相结合，通过引入柔性转动副，柔性夹持换能器超声能量传递效率提高了5.16%。这表明柔性夹持法兰能够提升夹持结构的运动解耦能力，具有一定的应用前景。
高频超声换能器 柔性夹持 动态特性 纵向振动 超声能量传输 high frequency ultrasonic transducer flexible clamping dynamic characteristic longitudinal vibration ultrasonic energy transmission
内蒙古科技大学机械工程学院, 内蒙古 包头 014010
结晶器振动台是连铸设备的心脏, 其性能评价是研究结晶器振动台的关键所在。为评价结晶器振动台动态性能, 首先, 开发出基于激光位移动态实时测试系统, 对结晶器振动台整体运动过程进行测量; 其次, 测得原始位移数据后, 利用数据处理软件对位移数据进行处理, 来评价结晶器振动台的振动动态特性; 最后, 测试方法现场实施后, 经过对测试数据处理, 能够很好地评价出不同拉坯速度下现场结晶器振动台的性能差异, 为现场结晶器的检修和维护提供指导。
结晶器 激光位移传感器 振动位移测量 动态特性评价 数据处理 crystallizer laser displacement sensor vibration displacement measurement dynamic characteristic evaluation data processing
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
激光发射二轴转台是以转台为主体，承载激光传输及发射功能的设备。转台要求在温度指标范围−40~55 ℃内具有良好的使用性能，为更好地了解环境温度对转台性能的影响，引出了激光发射二轴转台结构，并采用有限单元法对不同环境温度下转台静动态特性进行分析研究，由静力学分析后的转台变形量结果得到环境温度对轴系精度的影响。分析得到，以22 ℃转台性能参数为基准，在温度指标范围内，室温22 ℃时，转台静态特性与轴系精度最优，环境温度偏离22 ℃越远，静态特性与轴系精度越差。当温度每变化10 ℃，转台最大变形量变化约0.529 mm，最大应力值变化约18.418 MPa；方位轴系与俯仰轴系垂直度误差变化约4.715″，方位轴系与底座支撑面垂直度误差变化约4.649″；方位轴系晃动误差变化约0.22″，俯仰轴系晃动误差：(1)温度低于22 ℃，变化约0.33″；(2)温度高于22 ℃，变化约0.569″。转台前6阶模态频率随温度变化具有不同的规律，但频率变化率最大不超过2%。分析结果表明，环境温度对此类转台静态特性与轴系精度影响较大，但对动态特性影响较小，结论与工程经验基本吻合。
环境温度 二轴转台 静动态特性 轴系精度 ambient temperature two-axis turntable static and dynamic characteristics shafting accuracy 红外与激光工程
2021, 50(10): 20200481
哈尔滨工业大学机电工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
设计了一种精密电动反射镜架的机械结构,通过微驱动装置的设计调试以及并联驱动机构的解耦运算,使设计的电动反射镜架达到±7.5 mrad的运动行程、0.3 μrad的单步分辨率。对反射镜架进行了有限元模态分析,得到了其固有频率及所对应的模态振型;在此基础上,对电动反射镜架的动态特性进行了实验测试,根据模态分析与动态特性测试的结果,对反射镜架进行了随机振动分析,验证了反射镜架在地脉振动影响下的稳定性指标优于0.5 μrad。
激光光学 反射镜架 柔性并联驱动机构 有限元 模态分析 动态特性测试 随机振动分析
采用金属有机物化学气相沉积设备生长InGaAs/AlGaAs应变多量子阱有源区和双氧化限制层的外延整体结构,利用断点监控电感耦合等离子体刻蚀技术、精确湿法氧化控制技术等芯片制造技术,实现了氧化孔径为7 μm、相邻单元间隔为250 μm的高速调制4×15 Gbit/s 850 nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)列阵。测试得到了VCSEL列阵的静态特性和动态特性:阈值电流为0.7 mA,斜效率为0.8 W/A;在6 mA工作电流下,工作电压为2.3 V,光功率为4.5 mW。在15 Gbit/s调制速率下,眼图轮廓清晰,线迹很细,抖动较小且无明显串扰。对比列阵各单元在15 Gbit/s调制速率下眼图的上升时间、下降时间、信噪比、均方根抖动等相关参数,结果表明其动态性能的一致性良好。利用箱线图分析得出外延片上VCSEL器件性能的一致性能良好,能够满足批量生产的要求。
激光器 激光光学 高速调制垂直腔面发射激光器列阵 金属有机物化学气相沉积 外延结构 芯片工艺 静态和动态特性
1 北京航空航天大学 惯性技术重点实验室 新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室，北京 100191
2 北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心，北京 100191
3 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100192
工业领域的磁悬浮分子泵用位移传感器除了要具有良好的静态特性外，还应具有高动态响应特性，同时其体积大小还影响着磁悬浮分子泵的抽速、真空度和压缩比。针对高真空磁悬浮分子泵，提出了一种基于Hartley原理的电涡流位移传感器设计方法，将传感器对称探头接入同一振荡电路作为工作电感。对传感器的动态特性进行了分析，并提出了对其动态响应特性在不影响灵敏度和线性度等静态性能的情况下进行补偿的方法。实验结果表明，在-0.4~0.4 mm内，传感器的线性度为±1.17%，灵敏度为9.901 mV/μm，分辨率为0.25%，动态响应带宽达到了10.2 kHz，两径向四路位移信号测量集成电路板体积仅为π×42 cm2，大大减小了传感器体积，满足了磁悬浮分子泵面向更高抽速和更高真空度的发展需求。
磁悬浮分子泵 电涡流位移传感器 体积 动态特性 maglev molecular pump Eddy Current Displacement Senor(ECDS) Hartley Hartley volume dynamic characteristic
