压电悬臂梁驱动传感共位特性研究

为了探究压电陶瓷悬臂梁结构的驱动传感共位特性，笔者研究了以压电耦合悬臂梁样机分别作为传感器、驱动器和驱动传感共位时电流的变化规律，分析了压电悬臂梁被限位工作条件下其共位信号与空载状态信号的差异性，通过检测压电悬臂梁内部电流的变化来实现对压电悬臂梁驱动状态的共位检测。实验结果表明：在电压的激励下，压电悬臂梁在未被限位工作条件下，仅存在频率大小约为230 Hz的响应信号；压电悬臂梁在限位条件工作时，其采样信号在230 Hz和1 640 Hz附近处有明显响应，且仿真结果与实验结果误差均在4%以内。该实验结果证明了可将压电陶瓷悬臂梁内部电流变化所对应的特征频率作为其工作状态的判定。     

传感器弹性元件本构模型参数拟合研究

针对多维位移测量系统结构复杂、成本高等缺点，课题组提出一种单一固体集成传感器，为了准确描述传感器弹性元件力学特性，在不同应变率下对传感器弹性元件进行准静态单轴压缩试验。将超弹性本构模型运用泰勒展开式进行整理简化，得到应力 应变关系，利用Origin对应力 应变曲线进行数据拟合；选用Mooney Rivilin，Yeoh，Biderman和Ogden这4种超弹性本构模型对试验曲线进行描述。研究结果表明：Biderman模型对曲线的拟合效果最好，Mooney Rivilin模型拟合效果最差，其他模型都存在小应变拟合差和中等以上不同程度的偏离的情况。本研究得到的应力应变关系为传感器的进一步研究提供重要参考。     

户外机柜智能通风节能控制终端设计

针对目前户外机柜使用过程中存在能耗高、分布零散和管理困难的问题，课题组提出了一种基于STM32的户外机柜智能通风节能控制系统。设计了基于STM32的户外机柜智能通风节能控制终端的硬件结构，介绍了CPU主控单元和各部分辅助电路；采用RS485接口电路，采集机柜内外温湿度以及机柜内设备运行数据；设计了DI电路实现对烟感和漏水等故障状态的检测；基于以太网电路上传采集的数据；设计了DO电路实现对通风系统的控制；基于状态机的思想将机柜外的温差、湿度和机柜的运行状况纳入考虑，设计了智能通风控制系统软件。应用结果表明：该系统不仅可以有效减小空调的运行时间，而且发生故障时可以及时响应和报警。该终端可以有效降低户外机柜的能耗和管理难度。     

基于聚氨酯弹性体位移传感器的有限元分析及实验

为揭示聚氨酯弹性体位移传感器固定端应变与运动端位移、扭转之间的关系,课题组基于橡胶类材料单轴拉伸实验得到的应力应变关系,通过数据拟合后确定最适合聚氨酯弹性体材料的Ogden本构模型及参数。用ABAQUS软件建立了聚氨酯弹性体位移传感器的非线性有限元模型,分析运动端位移和扭转情况下传感器的应力、应变和位移变化规律。研究表明：随着运动端位移和扭转的加载,固定端的应变随之增加,当位移达到30 mm时,最大应变出现在距离固定端4 mm处;当扭转达到15°时,最大切应变区域为整个弹性体发生扭转变形部分;此分布规律指导了传感器设计中应变片布置方案。将传感器仿真与测量实验数据对比,误差在10%以内,符合传感器要求。     

基于STM32F207主控芯片的棉袜机控制系统

针对国内棉袜机控制系统存在稳定性、实时性不高导致袜品有脱边、松散等现象，课题组设计了一种基于STM32F207主控芯片的控制系统。基于棉袜机结构和工艺的研究，通过对袜机关键工艺尤其是各步段走针轨迹的分析，提出了总体分层式控制结构；设计了基于STM32F207主控芯片的主控板硬件系统；设计了基于飞思卡尔KE06芯片的选针器、气阀和电机板控制系统；设计了基于CAN总线协议的主控与驱动板之间的数据传输形式；依据外接编码器脉冲计数获得当前针数和针位信号，设计了零位检测电路；结合RUMI WELLKNIT的AOTU RSD机型的棉袜机，进行了功能测试。研究结果表明：设计出的控制系统可精准控制执行器，各执行器配合良好，针位位置捕获准确，实时性高；编织的袜品花型图案连接完好，袜品没有脱边和松散等现象。     

无缝内衣机斜齿轮与下主同步带传动机构振动特性

为了探究无缝内衣机中传动机构的选择与位置的安放对整机运转的影响，课题组结合无缝内衣机的编织工艺，深入分析整机传动机理，对传动机构中典型部件——斜齿轮传动机构和下主同步带传动机构建立了振动力学模型；利用振动加速度传感器采集2种传动机构在x向,y向和z向上的振动频率信号，进行理论分析和实验验证；最后再对典型传动机构的振动特性进行分析与对比。结论表明：理论与实验2种方式的结论一致，斜齿轮传动机构中螺旋角使其适合与传递载荷量较大的针筒齿轮进行啮合传动；而同步带传动机构3向振动平稳，适合远距离传输。研究成果为从振动层面分析传动机构的选择安装提供了参考和实验依据。     

筒纱包装自动化生产线控制系统设计

针对目前大部分纺纱企业在包装筒纱时,存在配质量、套袋费时费力等缺点,提出了筒纱包装自动化生产线控制系统。设 计了筒纱包装自动化生产线控制系统的硬件结构,包括上位机、主控制器和气阀驱动控制器等单元;采用伺服电机控制实现立体库精确转动以及平稳启停;设计 了模块间的通信方式及协议以保证控制系统稳定通信;采用分布式控制思想,设计了各模块的软件,包括主程序控制软件、立体库控制软件以及翻转机构控制软 件。应用结果表明,该系统具有操作简单,可有效减少操作人员和提高生产效率的特点。该系统能使筒纱包装实现智能化,适用于大部分纺纱企业。     

4边封包装机送膜 横切协同控制方法

针对4边封包装机由于送膜轴和切刀轴的运动分离控制导致薄膜进给与切刀旋转不同步而影响了加工质量的问题，课题组基于EtherCAT技术原理搭建控制系统整体框架。设计一种电子凸轮曲线，实现追剪过程中执行机构间的速度与位置匹配；以EtherCAT为通信手段，满足执行机构间响应同步需求；另外对机械零位进行周期性补偿，弥补机械误差引起的加工误差。基于该系统实际加工袋长为200 mm的塑料薄膜，误差小于1 mm，且产品没有出现损坏情况。该控制方法能够满足4边封包装机的加工需求。     

针织选针器小尺度往复摆动特性研究

针对针织核心器件选针器的刀头在小尺度内往复摆动时双稳态特性差异大,导致选针工作不稳定的问题,分析选针器工作原理,构建三维及力学模型,研究选针器刀头小尺度范围内往复摆动,刀头与挡板撞击的完整过程及动态力学特性。在剖析刀头摆动及撞击2个阶段运动特性的基础上,采用高精度激光位移传感器、应变片测力装置以及激光多普勒测振仪等精密仪器对其刀头的往复摆动和与挡板的撞击过程进行测量;利用LabVIEW和MATLAB等软件对采样的数据进行处理、分析及特性曲线重构。得出了选针器工况作业指标和针对刀头摆动及撞击2阶段的力学特性,并在实验及理论数据上的校对分析为基于刀头撞击振动检测的选针闭环控制策略提供依据。