变刚度储能助力髋外骨骼设计及助力效果仿真

被动储能助力外骨骼充分利用人体自身能量,减少人行走时的能耗。针对目前被动储能助力外骨骼多采用定刚度关节,在分析人行走过程中关节能量流动特性及刚度变化特点的基础上,设计了一种被动变刚度储能助力髋关节外骨骼,建立了人–外骨骼耦合模型,仿真得到人体在平地上步行功耗最小的最优刚度,以及在变刚度条件下人体总功耗、大腿主要肌肉肌力变化。研究结果表明：外骨骼的不同刚度会影响穿戴者行走过程中的能耗,在下肢屈曲和伸展过程中分别采用最优刚度,可进一步减少人体能耗。该结果对被动外骨骼设计中的刚度需求具有重要参考意义。     

柔性关节空间机械臂建模、控制与仿真

关节是空间机械臂的核心部件,在机械臂动力学中起着重要的作用.精确的关节动力学模型,是机械臂系统设计、分析和控制的基础.以某空间机械臂原理样机为研究对象,建立了考虑关节柔性和摩擦特性的动力学模型.分别利用扭转刚度测试平台和驱动组件性能测试仪,测得了关节的刚度系数和摩擦系数.并进行了考虑关节力矩饱和非线性的PD控制律设计,同时给出了稳定性证明.为消除动力学方程系数矩阵的时变性和刚度矩阵的奇异性,将动力学方程进行等价变换,从而利用精细积分方法进行数值仿真.仿真结果表明,抗饱和非线性PD控制律能够保证机械臂在负载变化范围内,满足位置控制的精度要求.     

板带轧机变刚度控制的应用及仿真

变刚度系数是板带连轧机厚度自动控制系统中一个重要的参数。通过对变刚度厚度控制原理和控制模型的研究,辅助于必要的仿真手段,研究了不同的变刚度系数对消除入口厚度偏差、轧制力扰动以及轧辊偏心等三种情况的影响。最后,综合考虑三种控制效果,对变刚度系数的合理取值作了定量的研究和分析。     

基于ADAMS的动力减振镗杆径向跳动频域分析及参数优化

采用内置式动力减振的结构来增加镗杆的动刚度,并根据内置式动力减振镗杆的结构及振动特点,利用ADAMS和ANSYS软件联合建立了减振系统的多柔体动力学模型.在此基础上,分析了模型中的弹簧刚度系数和粘性阻尼系数对刀刃径向跳动量的影响.虚拟仿真结果验证了初始设计的可行性,确立了在物理样机设计中需要考虑的要点.同时以减小刀刃径向跳动量在整个频域内响应的最大值为目标对动力减振镗杆虚拟样机进行仿真优化分析,得出了减振系统的最优参数.仿真试验表明:系统的频域响应得到了改善.为进一步的减振系统结构优化设计提供了设计依据.     

基于碰撞接触的弹管多体动力学建模与仿真

基于接触碰撞理论,建立了火箭武器发射过程中弹管接触碰撞的多体动力学模型,该碰撞模型充分考虑了影响碰撞刚度和阻尼的因素,尤其是碰撞速度较高时速度对碰撞刚度的影响不能忽略。通过仿真计算,获得了通过一般试验方法较难测试到的碰撞接触力及火箭弹在管内的复杂运动情况。仿真结果为火箭武器的设计和分析提供了一定的参考价值。     

基于旋转角度的跑步运动仿真

提出基于旋转角度的方法仿真跑步运动.跑步时人体四肢和躯干都在绕关节做重复旋转运动,基于旋转角度的跑步模型根据各关节的旋转角度计算人体运动时不同部位的位置,进而求解跑步运动行为.根据该模型提出一种跑步运动仿真方法/程序,该方法可以用于跑步运动仿真和提供建模所需的人体部位的位置数据,因而可缩短建模周期.用一个慢跑仿真案例示例了该方法的仿真过程.     

汽车减振器阻尼特性的仿真分析

采用系统仿真方法及MATLAB软件,建立汽车减振器的详细模型,并进行仿真研究。模型能反映减振器的详细物理结构,如考虑油液特性影响、阀片刚度影响、摩擦力影响等。模型经试验校验/阻尼特性计算精度达90%,模型精度能满足实际工程问题的需要。经二次开发形成一套能进行参数化自动建模和仿真分析的软件系统,最终在汽车减振器设计过程中形成一套阻尼特性研究的系统完整的方法。     

基于SIMULINK的柴油发电机起动过程仿真研究

针对柴油发电机的压缩空气起动过程,给出了压缩空气起动装置数学模型,提出了新的系统仿真模型.利用Simulink提供的模块构造仿真模型,并进行了计算机仿真,给出了起动过程的转速、机械功率和柴油发电机端电压的仿真曲线.仿真结果符合实际起动的情况,同时也验证了所建模型的正确性.     

柴油机高压共轨压力控制的动态仿真与分析

为提高高压共轨系统压力控制效果,进行了高压共轨系统的压力控制动态仿真研究.简要分析了高压共轨压力控制的特征和要求;采用部件液压模型和流量边界模型组合法,给出了高压共轨系统压力控制计算模型;并用AMESim液压仿真软件建立了四缸柴油机高压共轨压力控制仿真模型,进行了PID的不同系数控制、控制周期和变目标控制仿真计算,对比了不同系数控制、控制周期和变目标控制的效果.仿真结果表明,该模型能满足共轨压力控制要求,反映不同参数的控制效果.     

大气环境下箔条运动轨迹及箔条幕扩散模型

考虑空间大气密度、运动速度、阻尼系数参量对悬空箔条受力的影响,结合箔条自身属性及运动特性,建立了大气环境下箔条运动模型。在此基础上,依据布撒空中干扰走廊的应用实况,给出了箔条幕墙的生成想定与扩散模型,并对幕墙的长度、宽度、厚度、漂移速度、体密度及幕内箔条取向予以定量描述。仿真实例表明该模型能够更真实地反映箔条运动规律,为箔条干扰与抗干扰对抗研究提供实用基础。     

改进A*算法的机器人能耗最优路径规划方法

为了降低移动机器人在运动过程中的能耗, 提高在能源补给有限时的任务执行率, 提出了一种改进A^*算法的机器人能耗最优路径规划方法。首先, 根据四轮差速驱动移动机器人的运动学约束, 建立了其运动的能耗模型。然后, 根据起始状态和目标状态约束求解生成运动基元, 采用能耗模型计算运动基元的能耗值, 构建了能耗运动基元集。其次, 基于传统A^*算法, 改进提出了一种能耗最优路径规划方法, 该方法在规划进程中以能耗运动基元集中定义的节点之间的连接关系进行节点扩展, 而以能耗值作为节点之间的通行成本, 从而保证获得一条全局能耗最优路径。最后, 离线地图仿真测试和机器人实验结果表明所生成的路径总能耗可降低约28.24%, 从而验证了算法的有效性。     

提高零传动滚齿机系统刚度的研究

高速、高精度零传动滚齿机的刀具轴和工件轴直接与电机轴连接,从而避免了齿轮组的回转误差和齿侧间隙等对回转精度和动刚性的影响。但是刀具轴或工件轴的等效转动惯量极小,使得负载转矩波动引起的回转振动很大。在伺服机构中设计一种可调式惯性阻尼器,直接附加在电机转轴上,惯性阻尼器的阻尼系数可以通过惯性轮和电机轴之间的间隙来调整。建立了附加惯性阻尼器的伺服系统的数学模型,并且通过理论分析和系统仿真,验证了可调式惯性阻尼器对于零传动滚齿机系统刚度提高的有效性。     

变刚度双足机器人半被动行走控制研究

为研究半被动双足机器人的平面稳定行走控制问题。以三自由度变腿刚度的双足弹簧-质点模型为对象,采用变刚度弹簧所提供的力和髋关节的转动力矩作为行走动力源,并采用拉格朗日方法建立了系统的动力学方程。通过PD控制器设计髋关节转矩进而对上体的旋转角度进行控制,通过反馈线性化方法分别设计了双足机器人在单支撑和双支撑阶段因变弹簧刚度产生的控制外力。在理论分析的基础上,进行了仿真研究。结果表明：文中研究的路径跟踪控制方法可以实现双足机器人在水平面的稳定周期行走并且具有较强的鲁棒性。     

大型变速风力发电机组的自适应模糊控制

控制技术是风力发电机组安全高效运行的关键。风力发电机组是复杂多变量非线性系统,具有不确定性和多干扰等特点。本文提出使用模糊逻辑推理系统得到低风速时的发电机参考转速,该方法无需测量风速,避免了风速测量的不精确性。根据机组的运动方程,采用最近邻聚类学习算法建立发电机电磁转矩自适应最优模糊控制,低风速时获得最大风能利用系数。算法综合考虑风力发电机组的机械特性和电气特性,系统辨识作为控制算法的一部分自动执行。高风速时,变论域自适应模糊控制器控制桨距角,机组能准确地保持在额定功率发电。仿真结果表明了本文提出方法的有效性。     

On Minimum Norm Control for an Elastic Robot System

In this paper, we discuss a robot system formulated as a vibrating elastic system. By regarding the damping coefficient of structure as the control variable and adjudging its optimality by norm minimum, we have proved the existence, the uniqueness and the approximation of the optimal control element by utilizing space L2(0,L) 's the reflexivity, the smoothness and the strict convexity.     

振动压路机的一种非线性动力学建模与仿真

根据压实作业的实际情况,建立了可以反映土壤弹塑性变形和振动轮跳振的不同压实阶段特点的土壤非线性力学模型。一次近似的前提下,利用谐波线性化方法将滞回非线性力线性化为等效阻尼和等效刚度。通过数值仿真,对振动压路机-土壤系统的动力学特性进行了研究。压实前期土壤处于弹塑性变形阶段,振动轮与土壤保持接触;压实后期随着土壤密实度的增大,振动轮发生跳振,系统产生亚谐波振动,一定条件下出现混沌,合理地调整激励频率和激励幅度则可以有效地抑制振动轮混沌。     

曲面零件抛光机器人的力/位混合控制方法

提出了一种针对复杂曲面零件的工业机器人抛光力/位混合控制方法,该方法可以实现稳定的力控制和精确的位置控制,保证不同法向量处材料去除率的一致。根据规划好的具有法矢量的轨迹,结合传感器反馈的力信号和法矢量方向的PI控制器,机器人沿曲面法矢量方向修正运动轨迹间接地实现刀具和曲面间接触力的控制。研究表明安装不同抛光刀具的机器人抛光系统具有不同的系统刚度,为了保证系统刚度不同的抛光系统具有较好的接触力跟踪性能,提出了自适应PI控制算法,对抛光系统刚度进行评估和PI参数的调整。仿真和实验结果表明该方法可以很好地实现曲面零件的抛光。     

基于ANSYS的曲轴—滑动轴承系统动力学模型的研究

在考虑滑动轴承油膜刚度和阻尼的基础上,利用ANSYS建立了大功率低速船用柴油机曲轴转子-轴承系统的动力学模型.研究了转速变化时系统固有频率的影响规律,计算了系统的前6阶振型,用ANSYS谐响应分析法,研究了系统的不平衡响应.研究发现不平衡质量可以激起轴向振动;系统的振动多以耦合振动方式出现;此类曲轴固有频率很低,只能在低速条件下工作和加工.通过对曲轴转子振动规律的研究,为曲轴精加工时切削用量的选择提供理论依据.     

Tracking controller for robot manipulators via composite nonlinear feedback law

A composite nonlinear feedback tracking controller for motion control of robot manipulators is de-scribed. The structure of the controller is composed of a composite nonlinear feedback law plus full robot nonlinear dynamics compensation. The stability is carried out in the presence of friction. The controller takes advantage of varying damping ratios induced by the composite nonlinear feedback control, so the transient performance of the closed-loop is remarkably improved. Simulation results demonstrate the feasibility of the proposed method.