仅配备有纵向推进力和转船力矩装置的无人水面艇是典型的欠驱动系统，不能通过定常光滑反馈控制律镇定到平衡状态。本文针对一类惯性矩阵和阻尼矩阵非对角的欠驱动无人水面艇，设计了基于附加控制器和反步法的光滑时变跟踪控制律，在保证跟踪误差暂态性能的前提下，实现了曲线和直线情形下的轨迹跟踪。首先，通过状态变换将非对角模型转化为对角形式，并运用反馈线性化理论简化控制输入。其次，通过设计虚拟控制函数来镇定误差运动学方程，并通过引入障碍Lyapunov 函数(BLF)来保证跟踪误差满足规定的性能。然后，通过在误差镇定函数中引入虚拟控制量解决了系统的欠驱动问题，稳定性分析表明本文控制策略能够保证闭环系统中的所有状态是一致最终有界的。最后，Matlab/Simulink 仿真结果表明了该控制器的有效性。

光伏产业的发展使得对硅材料的需求日益增加, 同时硅单晶生产行业竞争也日趋激烈。作为生产硅单晶的重要装备, 单晶炉的稳定性和可靠性关系到硅单晶生产效率的提升和成本的下降, 因此其驱动系统的设计和优化成为装备制造的关键环节。本文以NVT-HG2000-V1型硅单晶生长炉的驱动系统为研究对象, 用SolidWorks三维建模实现虚拟装配, 采用ADAMS建立其动力学仿真模型, 并对驱动系统的运动过程进行仿真模拟。采用控制变量法定量分析了铜套与升降轴的配合间隙及丝杠参数对驱动力和驱动力矩的影响规律, 进而在提高硅单晶生长炉装备稳定性和可靠性方面给出合理的技术建议。结果表明, 铜套与升降轴的配合间隙达到0.071 mm后能有效降低驱动系统运行所需驱动力矩, 丝杠倾斜度、螺纹螺距与螺纹间摩擦系数的增大均会导致驱动系统运行所需力矩大幅增加。

综合考虑三自由度直升机系统中各自由度之间的关系,将直升机系统分解为驱动子系统和无驱动子系统,建立了相应的三自由度直升机数学模型,模型对可能存在的外部扰动和无驱动子系统传感器故障进行了描述。设计了非线性扩张干扰观测器消除外部扰动和传感器故障带来的不利影响,设计相应的高阶滑模控制器实现对驱动子系统的跟踪控制,并基于Lyapunov理论证明了系统的稳定性。最后通过实验验证了控制方案对存在传感器故障的三自由度直升机具有良好的控制效果。

机械制冷机是提供红外载荷工作所需低温环境的主要设备, 其驱动系统的传导干扰是影响红外载荷精度的重要因素。传导干扰中的共模干扰具有较高的分析难度, 为研究其机理, 以某红外用机械制冷机及驱动系统为研究对象, 使用一种新型多物理域联合仿真的方法对共模干扰机理进行定量分析, 并通过实验测试验证了仿真模型的准确性。最终对其干扰路径及干扰源特性进行了分析, 并总结出共模干扰机理。结果表明: 测试频段内制冷机的寄生参数是影响共模干扰通路的最主要因素, 但随频率增加, 输入输出电缆的寄生参数对干扰通路的影响逐渐增大, 同时, 干扰机理显示: 系统产生的共模干扰最可能导致 CE102标准在频段500 kHz~1 MHz干扰超限。

设计了一种基于蓝宝石衬底氮化镓基蓝色/绿色多量子阱LED外延片, 利用成熟的LED芯片工艺制备了高像素Micro-LED芯片阵列; 在Micro-LED芯片和CMOS驱动芯片表面设计并制备了金属凸点, 采用高精度倒装焊接工艺实现LED显示芯片和CMOS驱动芯片的良好键合, 成功制备了分辨率为640×360的Micro-LED显示器。同时, 以FPGA为控制器, 设计了Micro-LED显示器的驱动系统, 该驱动系统对输入的图像数据进行缓存并将其处理为显示器所能接收的单色图像数据, 最后将处理后的图像数据写入驱动芯片并实现图像显示。

为了实现电润湿电子纸显示器实时播放视频, 本文设计了 DVI视频图像编解码系统加上 FPGA时序控制的显示驱动系统。DVI系统负责获取信号源并进行图像编解码, FPGA负责视频图像数据的缓存处理以及驱动波形的控制。本文提出的多灰度动态对称驱动波形, 可改善油墨分裂现象, 并且在增加灰度等级的同时抑制电荷捕获现象。实验表明: 该系统成功改善了油墨分裂、电荷捕获等问题, 成功驱动 1024×768分辨率的电润湿显示器跟随 PC端进行实时视频播放, 视频的帧率达到 60帧/秒, 像素的最高灰度达到 15阶, 满足电润湿电子纸动态显示视频的要求。

针对微发光二极管(Micro-LED)显示屏存在的转移和键合难题, 提出一种可实现高密度Micro-LED显示屏的非转移、非键合技术设计方法, 该方法直接在蓝宝石上集成显示阵列、金属布线以及驱动器。此外, 还设计了一套可以实现图像数据采集、图像数据处理、图像显示以及显示屏散热的驱动系统。最后成功制备了分辨率为128×128的Micro-LED微显示器, 并实现了16阶灰度图像的动态显示。实验结果表明, 所提方法简易可行, 所设计驱动系统可支持显示屏的驱动显示, 并具有良好的散热解决能力。

为了解决电润湿电子纸显示器存在的视频闪烁、电荷泄露问题以及实现电润湿多灰度动态显示, 本文针对电润湿电子纸显示器研究设计了一套驱动系统。首先, 根据完整的电润湿电子纸驱动系统必须具备的功能, 提出了嵌入式+现场可编程门阵列(FPGA)的驱动系统架构, 其中嵌入式平台可以对视频源进行实时图像处理, FPGA根据接收到的处理后的数据进行相应的时序控制。接着, 采用现有电泳电子纸的源栅驱动芯片作为电润湿电子纸的驱动芯片。最后, 本文提出了不等子帧和复位帧的概念用以解决视频闪烁和电荷泄露问题从而更好地实现多灰度显示。实验结果表明: 该驱动系统成功解决了电润湿视频闪烁、电荷泄露以及多灰度显示等问题, 使电润湿电子纸的视频刷新率达到30 Hz, 像素最高灰度可以达到16灰阶并且在该灰度下的电润湿反射率接近60%。整个驱动系统基本满足了多灰度动态显示。

相位器是提高发动机效率的核心部件，最大转动角度、摩擦力矩和泄漏量是影响相位器性能的 3个重要参数。为了测试这 3个参数，本文论述了相位器性能测试台的整体结构、工作原理及工作流程。选用了工控机、数据采集卡及扩展模块构建电气控制系统，上位机监控软件选用实验虚拟仪器工程平台( LabVIEW)。该测试台可对相位器自动进行测试，自动进行合格判定，对测试后的液压挺柱自动进行分类，自动进行数据统计，生成数据报表。

为了满足冷原子干涉实验对激光移频的需求、实现移频速率的精确可控,设计并实现了 一个带有操作界面的声光调制器数字驱动与控制系统。该系统由三个部分组成,分别是上位机,微处 理器控制芯片,射频信号产生芯片。其中上位机用于收集控制信息；微处理器控制芯片用于根据上位机 发送来的控制信息实现对射频信号产生芯片的控制、产生驱动声光调制器晶体的射频信号,从而实现对 实验中所需的激光进行移频。该系统可输出频率为0～150 MHz且相位噪声低至－116 dBc/Hz的射频信号,同时可 有效控制输出信号的幅度、相位和扫频速率等,该系统提供了满足冷原子干 涉实验需求的多种工作模式。