悬臂式3D打印机三移两转混联解耦机构设计研究

针对当前3D打印装备存在工作空间大、运动/力传递性能差的问题,设计了一种悬臂式3D打印机三移两转混联解耦机构。依据解耦原则,建立串联单元解耦支链;并利用串联支链构型构成解耦并联单元。依据机器人末端一般运动特征集设计三移两转混联解耦机构,确定第一类混联机构的组合方式;最终基于雅克比矩阵秩设计出悬臂式3D打印机三移两转混联解耦机构。实验结果表明,相对于传统的混联机构,设计的混联机构优质工作空间大、运动/力传递性能高、实用性较强。     

悬臂式3D打印机三移两转混联解耦机构设计

针对当前3D打印装备存在工作空间大、运动/力传递性能差的问题,设计了一种悬臂式3D打印机三移两转混联解耦机构。依据解耦原则,建立串联单元解耦支链;并利用串联支链构型构成解耦并联单元。依据机器人末端一般运动特征集设计三移两转混联解耦机构,确定第一类混联机构的组合方式;最终基于雅克比矩阵秩设计出悬臂式3D打印机三移两转混联解耦机构。实验结果表明,相对于传统的混联机构,设计的混联机构优质工作空间大、运动/力传递性能高、实用性较强。     

基于拓扑动力系统的机械系统特征信息分析方法

针对机械系统特征信息提取问题,提出了一种新的机械系统特征提取及建模方法。首先建立机械系统状态特征信息拓扑空间,从而构建机械系统拓扑动力系统模型;再依据系统的拓扑传递特性,跟踪机械系统特征信息的变换及传递过程,实现对机械系统特征信息的提取。最后将该方法应用到单一碰摩故障、单一裂纹故障及裂纹碰摩耦合故障的对称旋转机械系统信息特征提取中,通过仿真实验验证了理论方法的可行性。     

万向节运动传递非等速特性研究

研究并基本解决了轴线相交且做允许的任意空间运动时等速万向节和十字轴式不等速万向节的运动传递特性的分析问题。说明了等速万向节传动等速关系的相对性及其不等速性质,给出了一般条件下等速万向节和十字轴式不等速万向节的运动传递特性的解析计算公式,证明了轴线相对固定时刚性万向节实现等速传动的充分且必要条件。实例计算分析验证了以上结果。上述研究为多刚体机械系统中万向节传动装置的运动学建模及程序计算分析提供了一种有效方法。     

基于传递矩阵法的梁动态分析及VC实现

根据传递矩阵法的基本原理,将梁离散成力学性能相似的单元模型,建立起与单元模型相对应的传递矩阵公式.其次依据梁的单元节点状态矢量之间的关系和边界条件,计算出整体梁的固有频率.     

柔性翼飞行器动力学建模与循环求解仿真方法

针对刚体飞行动力学难以描述柔性翼飞行器刚柔耦合动力学特性的问题,提出了一种在时域内对刚体运动和弹性体运动交替进行数值计算的建模与循环求解仿真方法.该方法分别为飞行器刚体与弹性体运动建立了独立坐标系,根据坐标系之间的惯性牵连关系,通过气动力与惯性力完成了刚柔耦合动力学关系在刚体与弹性体运动之间的传递.与此对应的仿真算法是在1个积分步长内顺序计算飞行器受力情况、弹性变形状态与刚体运动状态,在仿真步长之间以循环求解的方式进行仿真计算.以飞行器对姿态扰动的动态响应为例进行仿真分析,结果表明本文的动力学建模与仿真方法能正确反映柔性翼飞行器的飞行特性.      

混联液压系统通断特征知识表达模型及其分解规则

用通断特征矩阵表达混联液压系统初始设计要求进而形成阀体单元的知识表达模型,通过通断特征矩阵的分解与匹配操作来完成方向控制阀的概念设计．方向控制阀是混联液压系统液流控制的基本单元,通过实际模型中方向控制阀的通断特征建立基本单元库,并制定出特征矩阵串、并、混联运算规则．遵循特征矩阵的串、并、混联运算规则,初始矩阵被分为一系列子矩阵,通过子矩阵与单元库基本元素匹配完成液压系统方向控制阀的选型,将所有阀体组合可完成液压系统设计．整个特征矩阵分解与匹配过程便于编程实现,为混联液压系统计算机辅助设计提供了一种知识表达模型与运算方法,并通过实例验证了该方法的有效性和可行性．     

多失效模式混联生产线生产率估算

针对存在多失效模式的混联生产线生产率估算问题,综合考虑机器的时间相关失效(TDF)和操作相关失效(ODF),分析了机器正常加工、TDF、ODF和TDFODF四种状态,建立了各状态间转移关系.基于连续时间马尔可夫链模型,以两工作站单缓冲区生产单元为基础,结合生产线近似分解法及并行机器等效法,提出了一种多失效模式下混联生产线生产率估算方法.最后,通过多个算例的仿真对比及某生产线实例,验证了本文方法的准确性与高效性.     

分体式组合小箱梁桥空间有限元建模方法

为解决对分体式组合小箱梁桥桥型进行空间有限元分析时所遇到的各片箱梁间翼缘纵向湿接缝如何准确模拟等问题,为寻求合适的空间有限元建模方法,以由4片分体式组合箱梁组成的40 m单跨简支梁桥为研究对象,利用大型有限元软件MIDAS/Civil,分别建立了实体单元计算模型、梁板单元组合计算模型及改进的梁格法计算模型,对比分析了在4种荷载工况下各片箱梁跨中位移解。计算结果表明:实体单元计算模型计算结果准确但建模复杂,与其相比,梁板单元组合计算模型最大误差为-5.4%,改进的梁格法计算模型最大误差为-2.3%。改进的梁格法计算模型为该桥型合适的有限元建模方法。     

基于分形理论的混联机器人构型设计方法

为综合得到混联机器人构型,基于分形理论提出了一种新的混联机器人机构构型设计方法,其能够有效地解决多路径横向非典型混联机构构型的设计问题.首先,阐述了机构拓扑图和分形理论的概念;其次,建立了运动副及其空间方位关系的二进制码,规定了为求解机构拓扑图的路径法则和用以推导运动副的输出位移子集的串并联计算法则;然后,根据分形理论推导出分形后的机构拓扑图,并适配运动副从而获得混联机器人机构的整体构型;最后,根据该构型设计方法,实现了2T1R三自由度混联机构的构型设计,并对综合后的混联机器人机构进行分析,验证了该构型设计方法的可行性.     

复杂网络系统同步的临界机理研究

针对由稳定系统与非稳定系统耦合而成的复杂系统（混合复杂系统,HCS）的同步稳定性难以确定的问题,采用先分解再合成的思想,将高阶强耦合复杂系统分解为多个简单2阶系统,采用由特殊到一般的推理方法,应用基本稳定理论对HCS系统的临界机理进行深入研究,避免了高阶系统求解特征方程的困难和李雅普诺夫法只能得到保守结论的不足．研究指出混合系统临界同步稳定特性存在且解不唯一,解的范围与系统的耦合强度相关,同时得到该类系统同步稳定的必要条件．     

基于扩展Nataf变换的交直流混合系统概率潮流计算方法

随着新型电力系统高比例新能源与高比例电力电子化的“双高”特征日益凸显，交直流混合已成为我国电力系统的典型特征。伴随着可再生能源出力的随机性，交直流混合系统的潮流也表现出随机性。为此，本文提出一种基于扩展Nataf变换和拉丁超立方采样的交直流混合系统概率潮流计算方法。首先，本文建立了适用于概率潮流计算的交直流混合系统潮流模型。同时，针对Nataf变换无法处理源荷相关系数矩阵非正定的情况，本文采用一种基于奇异值分解的扩展Nataf变换，并结合拉丁超立方采样进行交直流混合系统的概率潮流计算。此外，针对传统Gram-charlier级数存在节点电压幅值等状态变量概率为负值的情况，本文提出一种C型Gram-charlier级数以解决该问题。最后，在改进的57节点交直流混合系统中验证了所提方法的有效性。     

短时交通量时间序列的小波分析-模糊马尔柯夫预测方法

基于短时交通量时间序列的随机波动特征,提出一种小波分析和模糊马尔柯夫结合的预测方法．首先对交通量时间序列进行多分辨率小波分解,然后对低频部分和高频部分分别进行重构,对重构后的基本信号和干扰信号建立模糊马尔柯夫模型,最后对多个预测结果进行合成,从而得到交通量的预测结果．此外,根据灰色系统理论的新息优先原理,实时更新马尔柯夫预测模型中的状态转移矩阵,进一步提高预测精度．通过对苏州某交叉口短时交通量预测,表明小波分析和模糊马尔柯夫结合的预测方法具有良好的抗干扰能力和容错能力．     

Structural Synthesis of 3T2R Five-Degree-of-Freedom Hybrid Mechanism

The structural synthesis of mechanisms is a prerequisite of mechanical design,thereby,it is necessary to pay attention to the structural synthesis of mechanisms,especially for the type synthesis of hybrid mechanisms.A very simple yet very effective method was presented for the structural synthesis of hybrid mechanisms based on the set theory.The basic concept and mathematical operation of G_F set were firstly introduced.Based on the G_F set,a type synthesis principle for serial mechanisms,parallel mechanisms and hybrid mechanisms was presented,especially,a detailed algorithm of type synthesis for hybrid mechanisms was proposed as well.It is shown that type synthesis of hybrid mechanisms can be developed by the combination of elements of G_F set and rotation axis transfer theorem.Further investigation shows that structures of 3T2R fivedegree-of-fteedom(DoF) hybrid mechanism only have one category,i.e.,G_F~I.Finally structural synthesis of 3T2R hybrid mechanism for this category is illustrated with example to demonstrate the applicability of the type synthesis principle.     

一种基于EMD-BLS的三相整流电路故障诊断方法

针对三相整流电路的故障诊断,提出了一种基于经验模式分解和宽度学习系统相结合的三相整流电路故障诊断方法。首先利用经验模式分解方法对故障信号进行分解,提取基本模式分量的能量作为特征信号;然后再利用时间复杂度、低分类高精度的宽度学习系统建立故障诊断的分类模型,有效地完成三相整流电路的故障分类。实验结果表明,经验模式分解特征提取效果显著,宽度学习系统故障分类器具有较好的适应性,较快的计算速度和较高的准确度。     

基于压力信号采集的输气管道混合模型的建立

为监测输气管道的运行状态,提出一种基于机理模型和神经网络模型的混合建模方法. 机理主模型是基于气体在管道中流动的连续性方程、运动方程和气体状态方程而建立的;神经网络模型用来补偿机理模型建模过程中的简化处理及因忽略某些动态参数变化带来的误差,提高了混合模型建模精度,为下一步进行气体管道的泄漏检测和定位奠定基础. 为避免流量计检测精度较低的缺点,实验中用高精度压力传感器取代流量计,统一采集压力信号,提高检测精度. 基于实验采集压力数据,将机理模型和混合模型输出的精度进行比较. 结果表明混合模型的精度得到了较大提高.      

非接触传输系统的广义状态空间平均法分析

采用广义状态空间平均法(GSSA)基于频域分解的思想将系统非线性模型近似成线性连续模型,并依据该模型分析了非接触电能传输技术(CPT)系统的稳态和暂态过程.仿真结果表明,GSSA模型能较快地完成对CPT系统的稳态及暂态分析,且与Simulink创建的精确时域模型的仿真结果一致.在此基础上,给出了系统效率计算方法,分析了直流电感、负载参数对系统效率的影响.     

基于运行状态识别的无人机航迹预测

无人机航迹预测对于无人机冲突检测、任务规划及异常管控至关重要。在很多情况下难以为无人机这种复杂系统建立精确的物理模型,给基于模型的滤波方法带来一定难度。为解决上述问题,提出一种基于运行状态识别的无人机高斯过程-无味卡尔曼滤波的混合估计方法。首先,利用运行状态识别机制将无人机运行数据分为不同数据段,以确定无人机实时状态并提高预测模型的适应性;然后,根据不同的运行状态,从航迹数据中学习高斯过程递归模型,将其作为无味卡尔曼滤波器的状态转移方程,以实现更高的预测精度;最后,利用动作捕捉系统采集的真实无人机运行数据验证了所提出方法的有效性,利用均方误差检验了方法的精确度。     

液压元件功能知识表达的能量特征状态模型及其应用

给出液压元件功能知识表达数学模型.将液压控制元件的自身结构与使用方式相结合,定义能量特征状态基本变换单元为系统方案设计的最小功能选择单元.构建了基本变换单元输入输出间的定量关系方程,通过对该方程的定性特征化处理抽象出特征状态变换方程,并将特征状态变换方程的系数矩阵作为基本变换单元功能知识的定性数学表达.归结了常用基本变换单元,形成了基本变换单元功能知识表达库和相应的特征状态变换矩阵.构建了单动作液压子系统综合模型,并给出相应的矩阵分解算法与特征运算规则,最后结合具体实例阐述了基本变换单元功能知识表达模型在系统方案设计中应用的有效性.     

机构系统概念设计的基本内容

提出了机构系统概念设计的步骤：(1)工艺动作过程的构思，这种构思方法主要有基于实例的改善、基本动作的综合和拟人化分析等几种；(2)将工艺动作过程实现动作分解，分解所得每个独立的动作称之为执行动作；(3)选择或创新执行机构实现各个动作；(4)采用形态学矩阵方法构成多种机构系统；(5)通过综合评价得到综合最优的机构系统．上述这种工艺-动作-机构的功能求解方法使机器概念设计与机构系统设计统一起来．文中用实例说明它们的应用．