類磁柵液壓缸集成位移傳感器關鍵技術 ( 簡體 字) |
| 作者：郭彥青 | 類別：1. -> 電子工程 -> 傳感器 |
| 譯者： |
| 出版社：電子工業出版社 |  3dWoo書號： 44972
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NT售價： 325 元 |
| 出版日：8/1/2016 |
| 頁數：168 |
| 光碟數：0 |
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| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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| ISBN：9787121296673 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
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| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：液壓缸作為電液控制系統的關鍵執行部件，其位移的高精確、高可靠測量性一直是人們追求的目標。隨著技術的進步和對系統性能要求的提高，液壓缸位移檢測技術也在不斷向前發展。當前成熟的液壓缸位移測量方式主要有傳感器外部安裝和傳感器內部安裝兩種方式。然而受限于工作原理，外部安裝方式占用空間大、易損壞、測量精度低；內部安裝方式雖具有較高的測量精度，但其結構復雜、可維護性較差，在高度集成的應用場合也無法很好地使用。
隨著新型液壓作動機構（如電動靜液作動器 Electro-Hydrostatic Actuator，EHA）、單出桿對稱缸等的不斷涌現，傳統液壓缸位移測量方式在高集成、易維護等方面暴露出越來越多的局限性。雖然具有獨特結構優勢的類磁柵液壓缸集成位移傳感器（以下簡稱類磁柵集成位移傳感器）能較好應用于新型液壓作動機構，然而受限于已有的分析和設計方法，該傳感器還存在定量分析困難、測量精度不高等方面的不足，其獨特的結構優勢無法得到充分發揮。為此，深入開展該傳感器在定量分析、高精度測量等方面的一系列關鍵技術研究已勢在必行。
在類磁柵集成位移傳感器分析、研制、試驗中，影響性能的因素錯綜復雜，涉及多門學科技術，如電磁學、機械優化、信號處理、電力電子、數值計算等。因此，多學科的綜合分析與應用是類磁柵集成位移傳感器分析和設計的顯著特點。類磁柵集成位移傳感器由于涉及磁場分析，因此數值仿真與試驗研究的相互促進與補充是該傳感器設計的必要手段。
在類磁柵集成位移傳感器分析設計過程中，國外研究始終走在前列，從該類傳感器結構出現到第一個實用的產品問世，均產生于國外。國內也僅有少量的科研院校有過短期研究，其效果并不盡如人意。綜觀國內外的研究現狀，該傳感器還存在工作機理不清晰、測量精度較低等實際問題。由于涉及技術保密及傳感器分析本身所具有的難度，現有的一些公開資料僅有一些粗淺的分析和介紹，均未見該類傳感器的詳細理論推導，整個傳感器分析還處于初級階段。
為突破該類傳感器的關鍵技術，近年來，作者借助中北大學提供的良好環境，依托北京航空航天大學流體傳動與控制技術研發中心的大力支持，從該類傳感器數學模型建立到結構優化設計等多個角度，對傳感器的關鍵技術細節開展了研究，并取得了一系列關鍵進展。
為此，本書結合作者多年來的科研積累，從類磁柵集成位移傳感器的理論機理、結構優化設計、傳感器信號處理、傳感器實物制作及實驗等多個方面予以論述，以使讀者獲得對類磁柵集成位移傳感器的全面了解，為從事液壓缸結構設計及位移測量方面的相關工程技術人員、高等院校師生及科研人員提供參考。
全書共7章，第1章闡述類磁柵集成位移傳感器的相關技術及應用現狀；第2章詳細求解傳感器數據模型，通過對傳感器的詳細分析，得出傳感器結構尺寸對系統測量精度影響較大的結論；為此，第3章針對傳感器結構尺寸進行優化設計，通過建立專用的響應信號評價函數和活塞桿標尺結構自動描述模型，獲得求解傳感器結構的最優化算法，并最終求出幾種較優的傳感器結構，為傳感器的優化設計奠定堅實的基礎；考慮到傳感器結構等環節可能引入的誤差，第4章針對傳感器的響應信號從信號預處理到信號細分理論開展全面的論述，并提出了一種基于SVM（Support Vector Machine）的高精度信號細分方法，解決傳感器信號的高精度處理難題；為驗證相應理論的準確性，第5章開展傳感器的電路設計工作，通過對傳感器信號處理過程的電路實現，最終完成傳感器電路設計；第6章通過建立專用的測試平臺，對傳感器的性能進行多方面的測試，得出所設計傳感器可達到設計目標的結論；第7章從應用角度對傳感器的實際應用開展討論，論述傳感器在實際應用時的一些情況。
本書是在參閱大量專業文獻，總結作者近年來科研成果的基礎上撰寫而成的，可供從事相關科研的研究生參考，也可供從事液壓缸位移傳感器設計的工程技術人員閱讀。
由于涉及范圍廣，而時間和篇幅有限，在分析和論述方面難免存在不妥之處，敬請廣大讀者批評指正。
本書內容得到了航空科學基金（2012ZD51055）和山西省青年科技研究基金（2015021123）的資助，同時得到了北京航空航天大學付永領教授、陳陸曦碩士，航天六所曹純碩士，以及中北大學姚竹亭教授、李闖闖、李志賓等研究生的熱情幫助和大力支持，在此對他們表示真誠的感謝。
郭彥青
2016年8月 |
內容簡介：類磁柵液壓缸集成位移傳感器采用傳感與作動相融合的思想，將活塞桿表層制作成位移標尺，使活塞桿兼有作動和傳感雙重功能，極大地減小了傳感器的體積，具有廣泛的應用前景。本書匯集作者近年來在相關領域的研究成果，致力于深入研究該類傳感器的相應關鍵技術。書中采用電磁場相應理論及磁場積分方程法，求解傳感器定量工作數學模型，從而分析影響傳感器精度的主要因素。在此基礎上，針對影響因素開展傳感器結構優化設計工作，為定量指導優化工作的開展，設計了專用的信號質量評價函數及結構尺寸描述函數，最終求解出較優的傳感器結構。考慮到傳感器結構加工可能帶來的誤差，詳細討論了傳感器響應信號的組成，經深入研究獲得了傳感器高精度測量的一整套數據處理方法。最后，介紹傳感器實際電路設計過程，并通過搭建的測試平臺，驗證傳感器設計過程的有效性。 |
目錄：第1章 緒論 （1）
1.1 引言 （1）
1.2 國內外研究現狀 （2）
1.2.1 位移傳感器的發展現狀 （2）
1.2.2 液壓缸位移傳感器國內外發展現狀 （3）
1.2.3 類磁柵集成位移傳感器理論分析及精度提升國內外研究現狀 （15）
1.2.4 柵式位移傳感器精確測量的國內外發展現狀 （16）
1.3 研究內容及章節安排 （18）
1.4 小結 （20）
第2章 類磁柵集成位移傳感器的數學模型 （21）
2.1 類磁柵集成位移傳感器結構分析 （21）
2.2 類磁柵集成位移傳感器分立器件數學模型 （21）
2.2.1 永磁體數學模型 （22）
2.2.2 永磁體與鐵磁性活塞桿聯合作用時的磁場分布模型 （33）
2.2.3 敏感元件響應模型 （47）
2.3 類磁柵集成位移傳感器工作過程仿真 （50）
2.4 小結 （53）
第3章 類磁柵集成位移傳感器的結構優化 （54）
3.1 傳感器結構優化總體方案 （54）
3.1.1 簡諧信號提高測量精度的原理 （54）
3.1.2 傳感器結構優化流程 （56）
3.2 優化理論基礎 （57）
3.2.1 響應信號質量評價 （57）
3.2.2 各結構尺寸變化時的數學模型描述 （61）
3.2.3 優化算法的確定 （64）
3.3 活塞桿標尺形狀優化 （65）
3.3.1 不同結構尺寸對傳感器輸出的影響 （65）
3.3.2 活塞桿標尺形狀優化 （71）
3.4 敏感頭結構優化 （77）
3.5 小結 （80）
第4章 類磁柵集成位移傳感器信號處理關鍵技術 （81）
4.1 傳感器信號預處理 （81）
4.1.1 響應信號描述 （81）
4.1.2 直流分量去除 （83）
4.1.3 濾除脈沖干擾 （85）
4.1.4 高次諧波分析 （88）
4.2 正余切細分法位移測量 （90）
4.2.1 正余切細分法原理 （90）
4.2.2 正余切細分法誤差 （93）
4.3 基于支持向量機的位移測量 （95）
4.3.1 信號預處理 （95）
4.3.2 基于支持向量機的位移求解 （99）
4.4 小結 （103）
第5章 類磁柵集成位移傳感器實物設計 （104）
5.1 敏感頭總體設計 （104）
5.2 硬件電路設計 （106）
5.2.1 電源設計 （106）
5.2.2 傳感器電路模塊設計 （112）
5.2.3 調理電路模塊設計 （113）
5.2.4 信號處理及細分模塊設計 （117）
5.2.5 信號隔離輸出模塊設計 （118）
5.3 軟件設計 （118）
5.4 傳感器功能驗證 （119）
5.5 小結 （121）
第6章 類磁柵集成位移傳感器實驗研究 （122）
6.1 實驗平臺 （122）
6.1.1 傳感器實驗樣件 （122）
6.1.2 實驗平臺搭建 （123）
6.2 類磁柵集成位移傳感器性能測試 （124）
6.2.1 類磁柵集成位移傳感器靜態性能測試 （125）
6.2.2 類磁柵集成位移傳感器動態性能測試 （131）
6.3 小結 （134）
第7章 類磁柵集成位移傳感器的實際應用 （135）
7.1 類磁柵集成位移傳感器位移測量應用原理 （135）
7.2 類磁柵集成位移傳感器速度測量應用原理 （136）
7.2.1 M法測速 （136）
7.2.2 T法測速 （137）
7.2.3 M/T法測速 （138）
7.3 類磁柵集成位移傳感器在電液伺服加載實驗臺上的應用 （139）
7.3.1 實驗臺結構 （139）
7.3.2 系統數學模型 （139）
7.3.3 系統前饋控制器設計 （142）
7.3.4 系統試驗及分析 （142）
7.4 類磁柵集成位移傳感器在摩擦參數識別中的應用 （144）
7.4.1 快速辨識LuGre模型改進 （144）
7.4.2 LuGre參數辨識 （146）
7.4.3 LuGre仿真計算 （148）
7.5 小結 （150）
參考文獻 （151） |
| 序： |
