在人机交互中,传感器对于保证实时应用中的稳定性和高性能至关重要。尽管如此,机器人的精确便携式传感器通常成本高昂,而且使用免费软件处理信号的灵活性很低。因此,我们提出了一种可穿戴传感器网络来测量人机交互系统中的下肢角位置。实现该目标的方法包括使用低成本设备实现无线网络、验证设计要求以及通过概念验证进行验证。设计网络的要求包括低信息丢失、实时通信和传感器融合,以使用陀螺仪和加速度计估计角位置。因此,开发的传感器网络具有基于 ESP8266 微控制器的客户端-服务器架构。此外,该网络使用标准 802.11 b/g/n 来传输角速度和加速度测量值。此外,我们实现了用户数据报协议 (UDP) 协议,以 10 毫秒的采样时间实时运行。最后,我们实施了概念验证以显示系统的有效性。因此,我们使用卡尔曼滤波器来估计脚、小腿、大腿和臀部的角度位置。结果表明,实施的传感器网络适用于实时机器人应用。
本研究探讨了采用原料丝的激光金属熔合。我们研究了各种工艺参数如何影响被丝和工件吸收的光束能量比例以及从原料丝到熔池的金属转移。为了进行这项研究,开发了一个跟踪自由表面变形的热流体动力学模型,以包括实心丝的进给并预测其熔化。金属吸收的光束能量比例被建模为局部表面曲率和温度的函数,考虑了多次菲涅尔反射和吸收。该模型应用于钛合金 (Ti-6Al-4V),采用 1.07 μ m 激光器和传导模式工艺。进行了各种丝送料速率的实验以评估模型预测工艺的能力,并获得了良好的一致性。研究的不同参数是光束角位置、丝角位置、丝送料速率和光束-丝偏移。模拟结果的分析提供了对激光能量使用的详细物理理解。报告强调,热毛细和瑞利-普拉托不稳定性可能导致从连续金属传输模式向滴金属传输模式的转变。因此,抑制这些不稳定性可能允许使用更宽的工艺窗口。
摘要:本文介绍了模块化铁鸟新概念的控制架构和控制规律,旨在重现飞行载荷,以测试中小型飞机和无人机的移动式气动控制面执行器。铁鸟控制系统必须保证反作用力的驱动。一方面,液压执行器模拟飞行过程中由于气动和惯性效应而作用于移动表面的铰链力矩;另一方面,待测试的执行器施加主动铰链力矩来控制同一表面的角位置。参考气动和惯性载荷由飞行模拟模块生成,以重现操作过程中出现的更真实的情况。控制动作的设计基于用于产生载荷的液压装置的动态模型。该系统使用比例积分微分控制算法进行控制,该算法通过优化算法进行调整,同时考虑了被测执行器的闭环动力学、受控装置的不确定性和干扰。通过数值模拟证明了所提出的架构和控制规律的有效性。
该弯曲磁体光束线自 1995 年 2 月开始运行,用于表征光学元件(镜子、光栅、多层、探测器等)能量范围为 50-1000 eV。虽然它主要用于 EUV 投影光刻的多层反射光学元件的精密反射测量,但它具有广泛的测量能力。光学元件由单色仪、反射计和重新聚焦镜组成,以在样品上提供一个小点。单色仪是一种非常紧凑、无入口狭缝、变线距平面光栅设计,其中机械刻划光栅在高放大倍数工作的球面镜的会聚光中运行。镜子的像差通过线间距变化进行校正,因此光谱分辨力 λ / ∆λ 受 ALS 光源尺寸限制,约为 7000。波长通过简单旋转具有固定出口狭缝的光栅进行扫描。反射计能够将样品定位在 10 µ m 以内,并将其角位置设置为 0.002 °。基于 LABVIEW™ 的软件为用户提供了方便的界面。反射计通过差动泵与光束线分开,可在半小时内抽空。辅助实验站可以安装在反射计后面。结果证明了光束线的性能和操作便利性。© 1996 美国物理学会。
摘要:本文将新颖的 LPV(线性参数变化)模型和 MPC(模型预测控制)方法应用于电动垂直起降飞机的倾斜过渡过程,该飞机具有六个分布式电动旋翼和固定翼,用于平飞,其中两个旋翼可倾斜以在从悬停到稳态平飞的倾斜过渡期间产生可变推力矢量,其余四个旋翼不能倾斜。在平飞过程中,固定翼引起的气动升力保持飞行高度。基于由倾转旋翼角位置和故障旋翼速度预定的标称倾斜轨迹,通过沿倾斜轨迹线性化非线性 eVTOL 飞机模型,基于显著减少的线性时不变模型数量构建了离散时间 LPV 模型,其中倾转旋翼角度和故障旋翼速度可以实时测量。提出了一种基于σ移位H 2 范数的LPV建模误差评估方法,并设计了具有动态参考补偿的自适应模型预测控制器。仿真研究表明,基于转子故障倾斜过渡LPV模型的自适应MPC策略是成功的。
本文开发了一种基于机电调幅的实时电容传感方案,用于检测单轴静电梳状驱动微镜的扫描角度和相位,以实现闭环控制。该方案将一个叠加了高频载波信号的正弦波电压信号施加到微镜的共用梳状驱动器上,用于传感和驱动。对驱动/传感电路在频域和时域进行了全面分析,以消除馈通并最小化信号失真。实验结果表明,使用2.5 V pp 和1 MHz 的载波信号,微镜扫描角度的测量精度达到0.15 ◦,时间延迟可控制在0.47 μs 以内。为了更好地理解微镜的扫描稳定性,还研究了温度变化对微镜相位响应的影响。当温度从 25 ◦ C 变为 35 ◦ C 时,以 3840 Hz 驱动的微镜的测量时间延迟从 0 变为 2.4 μ s。所提出的电容式传感方案可用于同时有效测量静电梳状驱动 MEMS 镜的角位置和相位,而无需添加任何外部元件。
在日益拥挤的空间领域,准确及时地确定新物体或机动物体的轨道参数变得至关重要。目前,任何传统的仅基于角度的初始轨道确定 (IOD) 算法都需要至少三次光学观测(每次提供两个独立的角度测量),且时间上相隔很远,才能表现良好。在本文中,我们描述了一种新的传感器加算法工程方法,即 AURORAS(高级单传感器快速轨道重建算法和传感)(正在申请专利),它将大大提高 IOD 的速度和准确性。我们通过同时测量(而不是估计)物体在某一时间点的角位置、角速度和角加速度,获得了定义轨道所需的最少六个独立参数,比目前的传统方法快得多。然后,我们继续描述光学传感器技术的革命以及实现这种方法的算法。我们还将 AURORAS 功能的性能与传统的 IOD 方法进行了比较,发现 AURORAS 在准确性和及时性方面比传统方法高出一个数量级或更多。我们还介绍了一种候选传感器的实际性能以及一种支持 AURORAS 方法的新型未来传感器设计(正在申请专利)。由于 AURORAS 具有差分特性(与许多传统路径积分 IOD 方法不同),因此它很容易应用于任何轨道区域,只要在特定时间点,重力势能可以沿观察者的视线指定。这包括地月环境。
转弯对动物至关重要,尤其是在捕食者期间 - 猎物相互作用并避免障碍。对于飞行动物,转弯由(i)飞行轨迹或行进路径的变化以及(ii)身体取向或3D角位置组成。只有通过调节与重力相关的空气动力来实现飞行的变化。鸟类如何相对于转弯时身体方向的变化来协调空气动力的产生,这是遵守鸟类操纵飞行中使用的控制策略的关键。我们假设鸽子相对于其身体沿均匀的方向产生空气动力,需要改变身体方向以重定向这些力转动。使用详细的3D运动学和身体质量分布,我们检查了缓慢飞行的鸽子(哥伦比亚利维亚)执行90°转弯的净空气动力和身体方向。即使鸟类的身体取向差异很大,在整个转弯的整个转弯中,下冲程上平均的净空气动力在固定的方向上也保持固定的方向。在回合的早期,身体方向的变化主要重定向下冲程空气动力,影响了鸟的飞行轨迹。接下来,鸽子主要重新征收前向飞行中使用的身体方向,而不会影响其飞行轨迹。令人惊讶的是,鸽子的上风产生的空气动力力量大约是下文中产生的空气动力的50%,几乎与嗡嗡声鸟产生的相对上行力相匹配。因此,鸽子通过使用全身旋转来改变空气动力产生的方向来改变其飞行轨迹,从而实现低速的情况。
1.1 航空电子、电子系统和电子学发展简介:“航空电子”一词源于航空和电子学的结合。它最早于 20 世纪 50 年代初在美国使用,此后得到了广泛的使用和认可,尽管必须指出,有时仍有必要向外行解释它的含义。本书中使用的术语“航空电子系统”或“航空电子子系统”是指飞机中任何依赖电子设备运行的系统,尽管该系统可能包含机电元件。例如,电传操纵 (FBW) 飞行控制系统依靠电子数字计算机有效运行,但系统中还有其他同样重要的元素。这些包括固态速率陀螺仪和加速度计,用于测量飞机的角运动和线性运动,以及大气数据传感器,用于测量高度、空速和入射角。还有飞行员的操纵杆和方向舵传感器组件以及电液伺服执行器,用于控制控制面的角位置。航空电子行业是全球数十亿美元的主要行业,现代军用或民用飞机上的航空电子设备可占飞机总成本的 30% 左右。对于海上巡逻/反潜飞机(或直升机),航空电子设备的这一数字更像是 40%,对于机载预警机(AWACS)而言,这一数字可能超过总成本的 75%。现代通用航空飞机也具有大量航空电子设备。例如,彩色头戴式显示器、GPS 卫星导航系统、无线电通信设备。1.2 电子设备的发展 航空电子设备可占其总成本的 10%。需要注意的是,无人驾驶飞机 (UMA) 完全依赖于航空电子系统。这些包括显示器、通信、数据输入和控制以及飞行控制。显示系统提供飞行员和飞机系统之间的视觉界面,包括