麦弗逊悬架减震器侧向力优化

由于麦弗逊悬架减振器不可避免地承受侧向力作用,其性能的好坏往往取决于侧向力大小.建立了能够综合考虑螺旋弹簧几何形状、弹簧轴线偏置角度、弹簧座安装角度及不同载荷状态的ADAMS刚柔耦合动力学优化模型,通过建立弹簧柔性体文件,可在多体动力学软件中模拟弹簧座与弹簧之间的支撑力及支撑力矩,为优化减振器侧向力提供仿真手段,大大提...     

基于弹簧模型的柔性机械手动力学建模及仿真

针对目前柔性机械手动力学建模方法计算复杂和精度难以控制的问题,提出一种新的基于弹簧和刚体的单杆柔性机械手模型的动力学建模方法.该方法通过简化杆件,将杆件分解为若干由弹簧连接的刚体,引入弹簧的弹性势能代替杆件实际变形产生的弹性势能,代入拉格朗日方程建立柔性机械手动力学模型.基于该动力学模型完成机械手末端运动轨迹及机械手运动角度、角速度的计算机仿真,并将仿真结果与应用二阶假定模态法建立的机械手动力学模型得到的结果比较,验证了新模型的可行性.     

多时间尺度电力系统稳定域边界校正法

研究了多时间尺度电力系统稳定域边界的校正问题.将奇异摄动理论应用于多时间尺度动力系统,给出了精确慢流形的逐次近似算法,从而获得系统的有效近似慢流形;基于近似慢流形提出了稳定域局部边界的校正法,所给算法利用5阶双时间尺度电力系统模型进行仿真计算.仿真结果表明所得校正边界比简化局部边界更接近稳定域边界,较好地提高了稳定域局部边界的计算精度.     

具有柔性关节的四足机械腿设计与分析

为解决四足机器人驱动单元功率密度低的问题,借助串联弹性机构的能量放大作用,设计出一款具有串联弹性、适用于四足机器人腿部构型的电驱动柔性关节,并据此柔性关节设计制作了具有柔性特性的四足机器人单腿样机.为研究柔性机械腿能量运用情况,提出一种简化的柔性单腿跳跃模型,对单次跳跃过程中从屈膝静止到跳离地面过程建立了运动学微分方程,应用解析法进行求解,分析了串联弹性能量放大作用在足式机器人中的应用,同时通过分析驱动单元功率曲线,揭示了能量放大实现机理.利用足式机器人单腿垂直跳跃实验平台完成单腿样机跳跃过程的初步实验,验证了柔性在四足机械腿中的能量放大作用.     

SMA弹簧驱动的柔性操控臂动力学分析

结合由智能材料驱动的柔性机器人与正八面体可变几何桁架体系,以正八面体可变几何桁架体系为理论基础,以并联形状记忆合金(SMA)弹簧作为结构驱动体系,设计单节柔性单元.通过几何法建立运动学模型,分析柔性操控臂的动能、弹性势能和重力势能,基于拉格朗日动力学方法获得动力学普遍方程.运用MATLAB软件计算得到单节柔性单元SMA弹簧的驱动力.进行Adams仿真,计算结果和理论计算结果吻合得较好.最后,制作单节柔性操控臂样机并测量不同电流下的转动角度.建模和仿真方法对于其他类型机器人具有借鉴意义.     

双气室油气悬挂建模与特性研究

悬挂性能直接决定着车辆行驶平顺性和操控稳定性,双气室油气悬挂系统是一种新型悬挂。阐述了双气室油气悬挂的工作原理并建立了其参数化模型,通过与传统被动式悬挂的传递函数的比较,揭示了其刚度和变阻尼可随激励频率改变自动改变的特性。采用非支配排序遗传算法进行了多目标优化,结果显示其三个悬挂性能指标均优于传统的被动式悬挂。根据多目标优化得到的Pareto最优解选取悬挂参数,并进行时域仿真验证了上述结论。      

套索驱动柔性机械臂设计与研究

针对刚性机械臂在狭小环境下运行困难、操作难度较大等问题,提出一种仿生象鼻的柔性机械臂.采用分段常曲率的假设对连续体进行分段处理,搭建连续体动力学模型;代入每段套索长度、弯曲角度等变量数据进行动力学仿真,绘制连续体三维模型;改变弹簧长度、弹簧刚度、套索协调方式,对柔性机械臂的机构进行仿真,确定模型的材料要求;搭建样机进行弯曲缠绕试验.仿真与试验结果表明,以弹簧、套索为核心的柔性机械臂可在较短时间内实现360°弯曲,完成弯曲缠绕动作.     

刚柔耦合弹簧摆的复杂动力学行为

 针对同时具有快慢变量的时变、强非线性刚柔耦合的多体系统, 利用弹簧摆模型定性分析和数值模拟系统复杂的动力学行为.建立双时间尺度变量刚柔耦合弹簧摆的无量纲动力学方程, 从能量守恒角度出发, 比较、选择更适用于容易产生刚性问题的数值求解方法.将不同时间尺度变量之间的频率比和初值摆角作为控制参数, 数值模拟分析弹簧摆在较大频率比和大摆角初始条件下, 大范围摆动和小幅度振荡相耦合的复杂动力学行为, 给出了一定范围内系统快慢变量呈现不同动力学性态所对应的参数域.结果表明, 双时间尺度变量系统随着不同尺度变量之间频率比和初始条件的变化呈现出包括混沌的复杂动力学行为, 尤其大摆角初值更容易导致快慢变量产生混沌行为, 这为进一步刚柔耦合多体系统动力学行为的定性分析、数值仿真研究打下一个基础并提出参考和依据.     

单足弹跳机器人弹跳机构设计与弹跳动力学分析

为了阐明弹跳机器人弹跳运动,包括弹跳的必要条件、弹跳高度等,基于仿生学原理、通过模仿青蛙的跳跃,本文设计并制作了一种结构简单、新颖的弹跳机构.通过将其简化成双质量弹簧模型,得出其能实现跳跃时弹簧所需储存的最小能量.在此基础上进一步推导出双质量弹簧系统在空中阶段质心和底座重心运动的规律.仿真结果表明,弹跳腿所能储存的能量超过其跳起的必要条件,从而进一步说明该设计是可行的.     

索杆铰接式伸展臂柔性索变形仿真

对索杆铰接式伸展臂中的柔性索部件进行仿真模拟,采用传统弹簧质点模型方法建立绳索模型,将此三维网格模型作为标量场,通过改变三角网格所对应的梯度场和散度,并利用泊松方程在Eigen以及OpenGL的支持下实现柔性索的模拟变形。针对弹簧质点模型受到弹簧长度制约而导致的绳索不连续情况进行优化提高仿真效果,具备实时的仿真交互能力。实验结果表明,柔性索的模拟变形仿真具有较好的细节效果,能够更加平滑的模拟柔性索,并且在数值计算上更加精确。     

标枪运动员李荣祥最后用力阶段“人枪”系统时空特征分析

采用文献资料、数理统计、对比分析等方法,对我国优秀男子标枪运动员最后用力阶段相关参数进行归类与分析。结果表明,李荣祥最后用力时间及其分配较为合理,但应加强右腿的积极缓冲,缩短缓冲时间,使人体重心尽快移过右腿支撑点进入蹬伸阶段,从而延长蹬伸用力时间;整个技术动作较理想,但应该防止右脚着地阶段时速度的损耗,增大左脚着地瞬间左小腿与地面的角度以及出手瞬间的左膝角和攻击角。     

标枪运动员李荣祥最后用力阶段"人枪"系统时空特征分析

采用文献资料、数理统计、对比分析等方法,对我国优秀男子标枪运动员最后用力阶段相关参数进行归类与分析.结果表明,李荣祥最后用力时间及其分配较为合理,但应加强右腿的积极缓冲,缩短缓冲时间,使人体重心尽快移过右腿支撑点进入蹬伸阶段,从而延长蹬伸用力时间;整个技术动作较理想,但应该防止右脚着地阶段时速度的损耗,增大左脚着地瞬间左小腿与地面的角度以及出手瞬间的左膝角和攻击角.     

基于连续随机变量函数的岩质边坡稳定分析

考虑到岩质边坡相关参数的随机性,基于连续随机变量函数,假定滑动面摩擦角φ、表面黏聚力c等服从正态分布;张力裂缝中的水深Zw、地震加速度比α等服从指数分布,推导出岩质边坡稳定性安全系数分布公式;并使用Matlab演算模拟;其结果与蒙特卡洛模拟(MC)结果基本一致。敏感性分析显示滑动面摩擦角对于有平面滑动的岩质边坡稳定性影响最大。     

基于接触力信息的可穿戴型下肢助力机器人传感系统研究

为了从人机系统的交互运动信息获取人体下肢的运动意图,从而实现为操作者提供助力的目的,对可穿戴型下肢助力机器人感知系统进行了理论分析和技术实现.在分析整个机器人系统控制所需要的交互信息的基础上,设计了一套基于接触力信息和关节角度信息的多传感器感知系统.该系统主要包括获取腿部接触力传感器、地面反力传感器以及用于获取外骨骼机器人关节运动信息的电机编码器等.相关实验结果表明,所设计的多传感器感知系统性能稳定、实时性好,为可穿戴型下肢助力机器人目标的实现提供了保障.     

复变量求导法灵敏度分析及弹塑性参数反演

提出了灵敏度分析和弹塑性参数反演的一种新方法.针对非线性参数反演过程中灵敏度计算困难的问题,利用复变量求导法,把隐式函数的求导过程转化为函数值的计算,进而高精度地计算出参数灵敏度.相对于常规的基于有限差分的灵敏度数值计算方法,该方法更为高效.以岩土工程中弹塑性参数反演问题为背景,给出了基于复域位移分析的参数反演过程,对弹性模量、泊松比、粘聚力以及内摩擦角进行了反演.数值算例表明,所提出的方法对单一参数和耦合参数的非线性反演问题均有效可靠,解决了参数反演时位移对反演参数不敏感问题.     

基于灵敏度分析的地下水数值模拟精度适应性评价

为了更好地刻画数值模型模拟精度对参数初值的依赖性,同时避免由于比较水位高低而存在的非标准化问题,分别将Nash-Sutcliffe效率系数Ens及平均相对误差Emr作为精度评价指标进行数值模型模拟精度的适应性评价.借助于灵敏度分析的Morris方法,对地下水模型参数中的渗透系数K和给水度μ进行了适应性评价和时间序列的灵敏度分析.结果表明:不同精度评价指标所得模型的优化参数不同,存在一定的差异;不同参数初值对于灵敏度分析影响明显;数值模型运行开始参数灵敏度较小,随着计算水位降深值的增大,其灵敏度值呈增加趋势.     

中、外优秀女子跳远运动员总成绩与有关技术参数的对比分析

通过查阅大量文献资料,获取中、外优秀女子跳远运动员的总成绩与各项有关技术参数,采用对比分析法对中、外运动员的总成绩与各有关技术参数进行深入分析并得出结论:在中、外运动员的各项数据中,中国运动员的腾起垂直速度和腾起角度与国外运动员相比存在显著性差异(p<0·01),就其本质原因是国内运动员的垂直上升爆发力和腿部绝对力量较弱.     

中继法解决临近空间Ka波段通信黑障问题研究

为了克服火箭弹滑翔飞行过程中各种扰动因素的影响,提高弹道控制效果,研究了一种非线性随机系统最优控制方法。基于火箭弹飞行过程的一般控制原理,建立了微分方程形式的姿态动力学模型;以攻角和侧滑角作为观测量,以舵偏角作为控制量,推导出姿态控制系统的状态方程、目标函数与控制律;给出了伴随函数的详细表达式,并基于里卡蒂方程设计了最优滤波器。以滑翔段启控点散布作为特征点进行姿态控制器控制参数设计与仿真分析。仿真结果表明,该控制器系统响应快,具有良好的控制品质。     

直流转换器的计算机模拟

文章基于现代网络理论,提出了直流转换器电路的准确分析和设计的计算机模拟方法,讨论了电路方程的建立、性能分析、灵敏度计算和参数的优化设计;针对电路拓扑结构随电子开关周期性动作的特点,采用双图法在复频域中建立电路方程,使电路方程系数矩阵的形式不变;给出了输出对参数灵敏度的计算以及优化设计的方法,并以典型的直流转换器电路为例进行了实际分析和设计。     

一种滑翔增程火箭弹姿态控制器设计

为了克服火箭弹滑翔飞行过程中各种扰动因素的影响,提高弹道控制效果,研究了一种非线性随机系统最优控制方法。基于火箭弹飞行过程的一般控制原理,建立了微分方程形式的姿态动力学模型;以攻角和侧滑角作为观测量,以舵偏角作为控制量,推导出姿态控制系统的状态方程、目标函数与控制律;给出了伴随函数的详细表达式,并基于里卡蒂方程设计了最优滤波器。以滑翔段启控点散布作为特征点进行姿态控制器控制参数设计与仿真分析。仿真结果表明,该控制器系统响应快,具有良好的控制品质。