提出一种带自调整函数的模糊控制器与二元函数的Lagrange插值算法相结合的控制算法,并将该算法应用于直流电机调速系统。自调整函数为指数函数,根据控制对象的具体情况和要求的不同,自调整函数中各参数可通过键盘进行调试。插值算法采用分片双二次Lagrange插值算法,调速实验结果表明了该控制算法的合理性和有效性。

地震灾害是天文台规划和望远镜结构建设时迫切需要重视的一个重要安全问题。为了满足大型地基光学望远镜的抗震要求,本文设计了具有独特特点的基于液压阻尼技术的三维隔震系统,该系统主要由望远镜液压支撑系统中的附加被动元件组成,能够感知临界震动,并在达到临界加速度值时启动整个减震系统,将载荷限制在可接受的范围内。大量有限元分析结果表明:一方面,没有隔震系统的望远镜系统会发生明显的输入震动放大响应,其对输入地震波的放大率在NS方向约为142%,EW方向约为145%,UD方向约为369%;另一方面,与输入地震波相比,隔震系统可以抑制响应加速度,其响应函数在NS方向约为22%,EW方向约为38%,UD方向约为4%。上述结果验证了该三维隔震系统具有良好的隔震性能,能够满足大型地面光学望远镜的抗震设计要求。

为了研究键合晶体在被动调Q激光器上的应用优势,采用Yb∶YAG/Cr~（4＋）∶YAG/YAG键合晶体搭建了紧凑的端面泵浦被动调Q激光器,获得了高效的1 030nm和515nm脉冲激光。实验研究了泵浦功率和初始透过率T0对各项激光性能的影响,结果在T0=95%时得到了平均功率为1.97 W的1 030nm激光,对应33%的斜效率,而当T0=85%时输出的1 030nm脉冲峰值功率高达87kW,脉冲宽度低至3.14ns。另外在与LBO的倍频实验中,用T0=90%的键合晶体获得了较高的绿光输出功率634mW,对应11.2%的斜效率和15ns的脉冲宽度。最后还研究了光谱的红移和输出镜的漏光现象,找出进一步提高绿光功率的方法。

机床的热态性能已成为影响高速机床工作性能的最重要的因素之一。主轴是机床的关键功能部件，其热态特性在很大程度上决定了机床的切削速度和加工精度，是影响机床精度提升的最重要因素。因此，在主轴的设计阶段减少机床热误差的影响，对于提高机床的热态特性十分重要。在过去的近一个世纪时间中，国内外众多学者针对主轴热设计方法开展了研究探索，基于热设计的过程可以分成三部分内容：热态特性分析方法，热设计与优化方法和热态特性试验方法。先通过主轴热态特性（如温度场分布、热变形、热平衡时间等）建模与分析获取必要的参数，然后以此为基础开展主轴结构设计优化、材料设计优化和冷却系统设计等热设计措施，获得较佳的主轴热态特性，最后通过热态特性试验来校验分析和设计优化的结果，整个过程循环直至达到满意...

三层压电梁结构在电场作用下发生变形后会产生诱发电势，进而改变材料整体电势分布，本文考虑此变形和电势耦合效应，基于欧拉-伯努利梁变形理论，推导出能够准确预测压电智能悬臂梁传感器与驱动器性能的解析表达式。考虑压电梁结构弯曲变形后产生的电场影响，建立了三层压电梁结构的控制方程；建立了压电梁作为驱动器时端部输出位移、驱动力矩与输入电压之间联系的解析表达式，以及作为传感器时输出电压与端部作用力之间联系的解析表达式。通过与ANSYS有限元模拟结果以及传统的驱动器和传感器性能表达式的对比，验证了所推导的解析表达式的准确性。

液晶玻璃基板在线检测过程中对玻璃板在垂直方向上的变形量有严格的要求,为了确定在指标要求光学检测精度下的喷嘴间距。本文基于弹性薄板的小挠度弯曲理论对气浮支承下的液晶玻璃板进行理论分析,推导出液晶玻璃薄板在吹吸喷嘴作用下的最大挠度计算公式,分析得出最大挠度与通孔间距的二次方、载荷集度成正比;通过Fluent对液晶玻璃基板气浮支承系统进行仿真,得到了不同的喷嘴孔间距下的载荷分布以及玻璃基板最大位移处受到载荷的准确值,从满足玻璃板最大位移要求、气膜面的压力分布状况及经济性方面综合考虑得到气膜单元的通孔横向间距范围,给出了采用气浮支承传输的液晶玻璃基板光学检测仪器的喷嘴布置参数,即喷嘴的合理间距应处于20~25mm之间。

真空靶室组件的结构稳定性对惯性约束聚变(ICF)装置的束靶耦合精度有重要影响,本文对真空靶室组件的结构稳定性进行优化设计。首先研究真空靶室组件的动态特性,求解其固有频率和振型;其次,分析支墩不同结构参数对真空靶室组件前三阶固有频率的影响,并由此建立结构参数影响固有频率的数学模型;最后,进行真空靶室组件的结构稳定性设计优化,求解真空靶室组件的最优结构。结果表明,优化后真空靶室组件的一阶固有频率为14.44Hz,满足ICF装置的设计要求。

为降低转动轴几何误差对转台-摆头式五轴机床精度的影响,提出了基于球杆仪的位置无关几何误差测量和辨识方法。基于多体系统理论及齐次坐标变换方法建立了转台-摆头式五轴机床位置无关几何误差模型,依据旋转轴不同运动状态下的几何误差影响因素建立基于圆轨迹的四种测量模式,并实现10项位置无关几何误差的辨识。利用所建立的几何误差模型进行数值模拟,确定转动轴的10项位置无关几何误差对测量轨迹的影响。最后,采用误差补偿的形式实验验证所提出的测量及辨识方法的有效性,将位置无关几何误差补偿前后的测量轨迹进行比较。误差补偿后10项位置无关几何误差的平均补偿率为70.4%,最大补偿率达到88.4%,实验结果表明所提出的建模和辨识方法可用于转台-摆头式五轴机床转动轴精度检测,同时可为机床精度评价及几何精度提升提供依据。

柔性铰链是高精度柔性机构的关键部件，其运动精度与运动范围影响着柔性机构的性能，本文对圆弧柔性铰链进行了柔度矩阵推导，并依据柔度方程进行优化设计。采用结构矩阵法建立了圆弧柔性铰链的柔度方程，对矩形截面的翘曲抗扭刚度进行推导，得到了约束扭转状态下的扭转柔度近似方程。为相对长度较小铰链的扭转刚度精确求解提供了依据。对比理论计算结果与有限元分析结果，结果显示扭转柔度的最大相对误差在10%左右，其余方向柔度相对误差低于6%，验证了柔度方程的准确性。采用正交试验直观分析法得到柔性铰链各设计参数对转动刚度的灵敏度，并利用多目标遗传算法对柔性铰链的转动柔度以及轴向刚度两个目标进行了参数优化。通过优化结果与设计经验选取参数的对比，发现优化后圆弧柔性铰链的弯曲柔度提升了5.12%，同时铰链的...

为了深入研究望远镜的负载扭矩随着温度降低而增大的机理，提高低温下伺服系统的跟踪精度。首先分析了轴承摩擦扭矩的各种影响因素和低温对负载扭矩的影响，研究了润滑剂黏度随温度的变化规律，试验对比了有无添加润滑脂情况下负载扭矩的变化，结果表明在低温下无润滑脂时负载扭矩的波动减少并且线性度提高。其次分析了轴承摩擦扭矩和间隙的关系，采用电阻应变片法测量不同材料在不同温度下的热膨胀系数，建立起材料膨胀系数和扭矩的相关特性，结果表明低温下负载扭矩是常温下的6.67倍，而材料尺寸的最大缩短量达到960με。通过对低温负载扭矩机理的研究，可为低温环境下望远镜的精确控制提供理论和试验数据。