考虑人机作用力的康复训练机器人各运动轴最优轨迹跟踪预测控制

针对人机作用力影响康复训练机器人的跟踪性能问题,提出了一种新颖的观测器设计方法,目的是利用系统的位置输出估计人机作用力.同时,为了抑制人机作用力并避免运动中产生较大的跟踪误差而影响康复者安全,设计了非线性控制器,并得到了机器人各运动轴系统模型.进一步,结合预测控制同时约束了系统轨迹跟踪误差和速度跟踪误差,并实现了各运动轴的最优轨迹跟踪.通过仿真结果对比分析和实验研究,表明文中提出人机作用力观测和控制器设计方法的有效性和优越性.      

两同轴通电圆柱形螺线管间电磁作用力分析和计算

通过建立数学模型,运用电磁场理论、数值计算方法、微积分知识推导出两通电圆柱形螺线管间互感,进一步运用虚功原理推导出两同轴通电圆柱形螺线管间电磁作用力的表达式,着重分析和研究了两同轴通电等大的圆柱形螺线管间电磁作用力的计算方法和思想。利用Matlab数学软件对实际的等大的两个同轴圆柱形螺线管电磁感线分布情况进行了模拟,进一步验证计算结果的正确性,并模拟了部分电磁作用力和变量的关系图像。     

基于CFD的电液控制主阀阀芯所受作用力分析

针对矿用电液控制主阀阀芯所受的作用力,运用三维建模软件PROE对其流道建立了模型,并通过数值模拟软件Fluent在不同的边界条件下对阀道内流场做了仿真,得出了相应边界条件下阀芯所受的总作用力,并将仿真值与理论计算值进行比较,通过两种方法的比较,明确阀芯所受作用力的变化规律,为进一步了解主阀阀芯的受力特性提供参考。     

矩形浮体靠近潜堤时水平作用力分析

采用特征函数展开及边界匹配方法对矩形浮体靠近潜堤时流场进行计算分析,获得浮体所受流体作用力.通过改变浮体与潜堤距离以及潜堤高度,获得不同入射波频率下作用力变化规律.浮体与潜堤之间水域透射波与反射波叠加造成自由面剧烈变化,同时,浮体所受作用力在共振频率处发生振荡.对比分析表明,本文提出的计算模型能够用于浮体靠近潜堤时的水动力分析.     

拟静力方法适用范围及地震力计算

通过动力时程方法求出地震作用系数,分析拟静力方法计算偏于保守的原因。并依据动力时程方法的计算结果给出拟静力方法的适用范围并修正拟静力方法的地震作用力和地震作用系数公式。数值模拟结果表明,坡高与波长的比是影响边坡稳定性的重要因素,而坡角对其影响则较小;其次,拟静力方法的适用范围是非常有限的,在坡高很小时,拟静力方法的计算结果偏于危险,当坡高较大时,拟静力方法计算结果偏于保守;在远场和近场地震作用下,地震动加速度峰值系数不同,远场地震主要是水平地震作用力,近场地震主要是竖向地震作用力。     

冲击载荷下弹性杆端的作用力-位移关系曲线的一点应变测试法

冲击载荷下弹性杆端的作用力 -位移关系曲线是冲击机械系统研究的重要内容 基于一维波动力学方程 ,应用特征线方法 ,探讨了已知一点应变求取弹性杆端的作用力 -位移曲线的测试原理与数据处理方法 ,以及在花岗岩上冲击凿岩机具的测试结果 ,对一点应变测试法的可行性进行了论证 图 4 ,参 5     

固井封固系统初始作用力及其影响

结合建井过程和水泥浆的水化硬化过程对封固系统初始作用力进行分析。结果表明:固井作业完成时封固系统受到初始作用力的作用,初始作用力包括井眼附近地层承担的钻开井眼后重新分布的地应力、套管内部流体对套管的静液柱压力、一界面处水泥环对套管的挤压力及其反作用力、二界面处水泥环对地层的挤压力及其反作用力,作用在一界面处的初始作用力形成的初始应力稍小于地层孔隙压力;作用在二界面处的初始作用力形成的初始应力与地层孔隙压力相等;一、二界面处的初始作用力是水泥浆水化直至形成水泥石的过程中逐渐传递地层孔隙压力的结果。现场测量数据验证了一、二界面处初始作用力的存在。封固系统初始作用力的变化会对封固系统产生重要影响。     

模拟过载动感座椅机构的力控制

模拟过载动感座椅的运动终端为弹性环节。为提高座椅末端作用力的效果,以一台三自由模拟过载动感座椅为模型,研究了提高作用力响应效果的方法。通过建立末端动力学模型,实现了基于位置-速度-电流环控制的位置控制器以及力环控制器,并将动力学模型与控制器模型综合起来,分别建立了位置控制方式和力控制方式的系统模型,并进行了系统稳定性分析。仿真结果表明,力控制方式能够使末端作用力曲线变化平缓,超调量小。这种控制方法同样适用于其他的弹性接触机构。     

作用力和反作用力做功面面观

作用力和反作用力分别作用在两个物体上,而平衡力只作用在同一物体上。所以作用力和反作用力在做功时与平衡力做功是不同的。平衡力做功总是等于零,而作用力和反作用力做功却有多种形式。     

也谈作用力与反作用力关系

物体间的作用是相互的 ,一个物体对另一个物体的作用称为作用力 ,那么 ,另一个物体对该物体的作用就称为反作用力。牛顿将作用和与反作用力的关系归结为牛顿第三定律 ,内容是 :两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等 ,方向相反 ,作用在一条直线上。一些教材又添加了作用力与反作用力性质相同 ,同时存在 ,同时消失等说明 ,如何深入地理解作用力与反作用力方向相反 ,性质相同呢 ?下面本人结合自己的教学就作用力与反作用力方向、性质关系这两个问题谈一些粗浅的看法。一、作用力与反作用力方向相反吗 ?例 1　水平气垫导轨上的滑块Ａ ,用细…     

行星齿轮转向桥的设计与分析

汽车的转向性能主要由车轮转向半径所决定,为提升汽车转向性能,提出了一种基于行星轮系的汽车转向机构—行星齿轮转向桥。该转向桥利用轴转向代替传统的轮转向,达到减小汽车转向半径的目的。本文利用相关性能指标对比分析了轴转向与轮转向的转向性能。同时对行星齿轮转向桥进行结构与参数设计,并利用ANSYS对转向桥相关部件进行静力学分析,探究其结构可靠性。最后利用MATLAB进行动态分析,对转向桥理论研究进行结果验证。结果表明:采用轴转向的行星齿轮转向桥相较于传统轮转向能够有效减小汽车转向半径、提升汽车灵活性。     

基于意图辨识的线控汽车紧急转向控制方法

针对线控转向汽车在紧急转向时,按理想转向传动比控制得到的横摆角速度动态响应慢、超调量大、稳定时间长的问题,提出了一种基于驾驶员转向意图辨识的横摆角速度反馈控制方法.该方法在正常转向时,车辆按照理想转向传动比控制;在紧急转向时,在理想转向传动比控制基础上,叠加横摆角速度反馈控制.车辆紧急转向引入驾驶员转向意图辨识环节,以判定何时叠加横摆角速度反馈控制.转向意图辨识利用多维高斯隐马尔可夫模型建模,通过离线训练参数、在线辨识识别的方式实现.实验验证结果表明:该方法能够有效降低线控汽车瞬态转向响应的超调量、减少稳定时间.     

叉车液压系统的优化改进

全液压转向系统代替机械液压助力转向装置,由开芯式全液压转向器组成的转向系统,应用更为普遍．它具有重量轻、结构紧凑、布置自由度大、使用安全可靠、转向轻便灵活、拆装维修方便、作业效率高,断电后能实现人力转向等优点．负荷传感转向器和优先流量控制阀、液压泵、转向缸等组成的全液压动力转向系统,即负荷传感转向系统．它与原转向系统相比,具有更好的转向调节性能和明显的节能效果,并能有效地改善液压系统的热平衡状况．     

一种新型的装载机电驱泵控液压转向系统

传统装载机的负荷敏感转向系统存在较高的溢流损失和节流损失,转向过程中能量损耗较大.为提高转向系统的能量利用率,提出一种电驱闭式泵控液压转向系统,采用电控方向盘代替原转向系统中的转向阀和方向盘直接控制同步伺服电机,同步伺服电机转速直接由电控方向盘控制,使液压泵输出转向所需的流量到转向液压缸中.研究中,为验证该系统的可行性,首先建立联合仿真模型;然后构建该转向系统的试验测试样机进行验证,并对比原负荷传感转向系统与改进系统在相同转向工况下的工作特性.由试验结果可知,电驱闭式泵控液压转向系统消除负荷敏感转向系统的溢流损失和节流损失,并降低了转向系统的待机能耗,比负荷传感转向系统节能约56%,提高了转向系统的响应速度,使转向过程更加平稳、迅速.      

转向四连杆机构的参数分析及优化设计

利用动力学分析软件ADAMS，以汽车转向运动学为基础，对某矿用汽车转向四连杆机构进行了参数分析及优化设计。首先分析了转向机构中最小传动角对汽车转向横拉杆作用力的影响。其次，分析了机构底角和转向臂长度两个变量对汽车转向轮转角误差及转向时间的影响。最后，以转向过程中外侧车轮实际转角与理论转角误差最小为目标函数，应用ADAMS软件完成了转向四连杆机构的优化设计。     

Steering mechanical analysis for lunar rover wheel

Facing the requirement of establishing a steering mechanical model for the wheel configuration design, selection of steering motors, dynamic analysis and simulation of the lunar rover, shear force beneath the steering wheel, bulldozing resistance acting on steering wheel rims and side surfaces respectively are conducted on the basis of the wheel-loose soil interaction. The quantitative relation between steering resistance moment (SRM) and steering radius, dimension of the wheel, soil parameters is established. To validate the model, a single-wheel test bed is employed to test the steering performance of a wheel with 015735m radius and 0165m width when the steering radius is 000m, 004m, 008m, 012m and 016m, respectively. The SRM is approached asymptotically with the increasing steering angle and almost proportional to the steering radius. The theoretical results of SRM are compact with the experimental results, which shows that the steering model can predict the experimental results well.     

三轴电液转向系统硬件在环仿真

为了分析三轴电液主动转向控制算法对转向性能的影响,针对质心零侧偏角调度控制策略,利用开发的三轴电液主动转向实验平台,进行了三轴电液主动转向硬件在环仿真实验.根据车轮的转向响应时间、控制精度和车辆转向特性的主要参数的实验结果,对控制算法的控制效果进行了评价.在环实验结果表明:由于液压系统的迟滞特性影响,车轮实际转角比理论转角小,转弯半径、横摆角速度和侧向加速度都比理论值略小.     

齿轮式转向机构

设计一种新型的齿轮式转向机构。该机构仅有齿轮组成，并且能控制每一个转向轮的偏转角。本齿轮式转向机构满足转向定理的要求，并能完成基本消除车轮对地平面滑移的纯滚动转弯动作。     

自然驾驶工况的驾驶员紧急转向变道行为

基于中国自然驾驶工况数据,提出了紧急工况下驾驶员转向变道行为的特征规律.分析了紧急转向变道避撞、侧移和稳定阶段的驾驶员转向特征,研究了转向持续时间、方向盘转速和转角的线性关系,定义了用高斯函数拟合的转向基元来表征各阶段的转向行为.研究结果表明,转向基元表征了驾驶员转向行为的一般特征,单个转向基元的方向盘最高转速和转角变化线性相关,持续时间恒定,符合人体行为学中趋向行为(reaching behavior)的特征规律.驾驶员的紧急转向变道行为是由多个转向基元组合而成,每个转向基元都是一个开环模型,可通过方向盘最高转速预判驾驶员的转向行为.     

电动助力转向系统中电磁离合器的节能

电动助力转向系统(EPS)不是真正的“按需型”转向系统．通过对其工况分析,提出根据转向助力电动机电流的大小用PWM来控制电磁离合器电流的节能方案．分别建立对应具体转向工况和实际路况的EPS系统能耗评价方案,依据实际的转向使用情况,选取了原地转向、大转角转向和方向盘中位附近转向3种典型的转向工况和一段典型的路况进行试验．结果表明：在所选路段上,该节能方案降低系统能耗约43．6％．