基于信息熵的动力模型缩聚中主自由度优化选择研究

采用信息熵来定量表征待识别结构建模参数识别结果的不确定性。基于贝叶斯统计系统识别方法,以结构建模参数识别结果的不确定性最小为优化准则,极大化结构建模参数的后验概率密度函数,在给定主自由度数目的前提下,以主自由度组合为优化变量,将主自由度选取问题转换为非线性约束优化问题,优化结果即为选取的最优主自由度组合。将结构平动自由度看作主自由度,将扭转自由度看作副自由度,采用动力模型缩聚方法通过一个典型的空间桁架桥结构模型的数值仿真研究和实验验证,对主自由度优化选取方法的正确性和有效性进行了验证。     

结构健康监测传感器优化布置的混合算法

提出了一种基于模型减缩和线性模型估计理论的、用于建筑结构健康监测中传感器布置的新算法．根据选定的主、从自由度，用改进减缩系统方法来减少初始结构的自由度数目．然后，基于线性模型估计，以所选定的目标模态为线性模型的设计矩阵，用奇异值分解处理设计矩阵．用分解后的前几个左奇异向量计算每一个自由度对于结构模态的贡献．最后用迭代算法来确定所需的传感器数量和位置．算例表明，此种混合算法适用于建筑结构监测的传感器布置计算．     

基于二阶Krylov子空间投影法建立MEMS宏模型

利用宏模型对MEMS系统进行系统级仿真是求解MEMS耦合问题的有效方法。对大规模系统方程通过矩阵子空间投影实现自由度缩聚来建立宏模型的方法得到了广泛应用。常用的Krylov子空间法只能对状态空间描述的一阶系统进行降阶处理。本文介绍了二阶Krylov子空间理论,运用Arnold i算法直接对大规模二阶系统进行自由度缩聚来生成宏模型。将此方法与有限元数值分析结合对电热驱动微夹钳进行了宏建模。对电热微夹钳宏模型的仿真结果表明此方法建立的宏模型可以准确反应系统的动态行为,满足精度要求,同时极大地降低了计算复杂度,提高了计算速度。     

配送中心一体化决策优化模型与算法

为实现配送中心运作决策一体化，构建多物品两级库存和运输决策优化模型．根据分解一迭代和两阶段逐步优化两种不同的分析思路，分别对原模型进行转化，使转化后的各子模型能用目前较成熟的算法来求解．最后提出两种分析思路下的主算法设计方法，将求解各子模型的成熟算法纳入到各自的主算法框架中，从而形成求解原问题的两个不同的完整算法．     

基于功率谱灵敏度的子结构损伤识别方法

提出功率谱灵敏度与子结构缩聚技术结合的损伤识别方法,在分析响应功率谱对结构单元面积灵敏度的过程中采用差分法,解决了求解参数的偏微分较困难的问题;并将整体结构划分为若干子结构,对未损伤子结构采用Guyan缩聚技术,通过功率谱灵敏度分析的方法对缩聚结构进行损伤识别,该方法只需测量结构的少数几个自由度的响应就可以达到损伤检测的目的.最后,通过1个三层两跨的刚架模型验证了该方法的有效性.     

一种结构健康监测的传感器优化布置算法

在对建筑结构进行健康监测或损伤检测时,通常需要进行结构的模态测试．传感器布设的位置与数 量则对模态试验结果起着至关重要的影响．提出了一种基于奇异值分解的传感器布置新算法．首先根据线 性模型估计理论,将待监测的目标模态振型视为线性模型的设计矩阵,利用奇异值分解的算法,将设计矩 阵分解,根据各个自由度对目标模态振型贡献进行传感器优化布置方案的设计．     

用自由度凝聚法确定曲轴的耦合刚度

提出了一种精度计算曲轴耦合刚度的方法，首先用三维有限元模型生成曲柄模型的整体刚度阵，然后分三步进行自由度凝集，主自由度凝聚，铁木辛柯梁段九自由度凝聚，四自由度主坐标凝聚，最终求出半个曲柄的耦合刚度，与实测结果相比较，取得令人满意的结果。     

聚酯工业缩聚过程的微观质量数学模型

介绍了一个工业化聚酯（ＰＥＴ）生产过程中的缩聚模型。模型从聚合反应机理出发,考虑了所有的主反应和主要的副反应,以实测的工艺操作参数为输入,以各反应釜,特别是终端产品的聚工,平均相对分子及相对分子质量分布参数为输出。文章讨论了预缩聚和终缩聚阶段中副产物－－小分子的脱出特点及挥发量的计算,最后介绍了建模方法和模型现场运行结果。     

固态缩聚法改性聚对苯二甲酸丁二酯的反应动力学

研究了芳香族二醇单体与聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)的固态缩聚反应及其反应动力学.采用的二醇单体是对苯二甲酸二羟乙酯(BHET).一定配比的PBT和BHET混合物在185°C下进行固态缩聚(SSP)反应,分别利用凝胶色谱(SEC)、核磁共振氢谱(1H-NMR)和核磁共振碳谱(13C-NMR)对缩聚产物的数均分子量、分子结构进行了表征.SEC表征的结果表明:反应起始阶段聚合物的数均分子量快速下降,这是由于酯交换导致PBT链的断裂,形成了低聚物;0.5 h后,所有自由的BHET单体都已参与了酯交换反应;此后,所得到的低聚物重新缩聚,导致数均分子量上升,最终得到高数均分子量共聚物.1H-NMR表征结果表明,随着固相反应的进行乙二醇基团在体系中趋于无规分布.13C-NMR表征结果表明:在反应起始阶段,体系自由度快速上升;反应4 h后,自由度开始趋于缓和,所得共聚物的化学结构趋于稳定.     

圆形地下连续墙场地动力反应分析的子结构方法

利用子结构方法对某超大直径圆形地下连续墙场地进行了动力反应分析.介绍了子结构分析方法的基本原理,探讨了主自由度节点的一般选取原则.采用等效线性化方法考虑土体非线性性质,并运用ANSYS参数化设计语言编制了场地土层模型的子结构方法计算分析程序.建立圆形地下连续墙场地计算模型,分别采用3种主自由度节点选取方法对其进行了动力计算分析.通过对比子结构方法和整体方法计算结果,验证了子结构分析计算方法的合理性及有效性.数值分析结果表明,若合理地选择主自由度节点,采用子结构方法可以在保证计算精度的基础上极大地提高计算效率.     

轴对称壳体弹塑性屈曲的有限元分析

根据轴对称壳体结构在轴对称载荷作用下的变形特点,将轴对称壳划分为若干个完全相同的子结构,将相邻子结构的交界面结点自由度分为主、从两种,并引入主从自由度之间的位移约束条件,通过求解单个子结构的增量平衡方程,得到了整个结构的应力、应变状态。由于各子结构及其受力状态完全相同,因此结构发生屈曲时各子结构具有完全相同的初应力和初应变刚度矩阵。根据这一特点,采用复约束方法,通过求解单个子结构的屈曲方程得到了整个结构的屈曲载荷和模态,大大减小了所求解问题的规模,并且在此简化过程中没有引入任何附加的近似。算例也验证了本文方法的高效和正确性。     

8×8轮毂电机全轮驱动车辆动力学建模与仿真

建立了8×8轮毂电机全轮驱动车辆的整车驾驶模型,该模型包括驾驶员输入处理模块、路面条件和22自由度车辆动力学模型,给出了在一定路面条件下,从驾驶员输入到车辆动力学和运动学状态输出的数学方程. 采用模块化的方法,在Matlab/Simulink中建立了计算机仿真模型,对所建立的模型进行了操纵稳定性和行驶平顺性的仿真试验,并与常规8×8车辆模型及二自由度线性模型进行了对比分析. 仿真结果表明所建立的模型能正确反映车辆在各种工况下的动力学特性,非簧载质量的增加一定程度上降低了车辆的操纵稳定性,尤其降低了车辆的行驶平顺性.      

Reference Trajectory Generation for 3-Dimensional Walking of a Humanoid Robot

Humanoid walking planning is a complicated task because of the high number of degrees of freedom (DOFs) and the variable mechanical structure during walking. In this paper, a planning method for 3-dimensional (3-D) walking movements was developed based on a model of a typical humanoid robot with 12 DOFs on the lower body. The planning process includes trajectory generation for the hip, ankle, and knee joints in the Cartesian space. The balance of the robot was ensured by adjusting the hip motion. The angles for each DOF were obtained from 3-D kinematics calculation. The calculation gave reference trajectories of all the DOFs on the humanoid robot which were used to control the real robot. The simulation results show that the method is effective.     

应用转角估算模态综合法建立半实验模型

提出了一种利用实验测试的位移自由度模态数据来估算所需要边界点上的转角自由度模态向量数据的方法,并以此对实验数据模型和有限元模型进行模态综合应用,建立整体的半实验模型.通过一个空调器室外机上安装的配管,对其进行实验,估算连接边界点的转角自由度,并应用模态综合法得到配管的MSC.NATRAN模型.综合模型的分析结果显示转角自由度的估算使模态综合的精度有显著提高.     

基于AR模型的汽车舒适性频域统计算法

在八自由度整车振动模型的基础上提出了汽车舒适性的一种统计算法,该算法在频域上利用AR模型离散生成随机路面输入,通过数值求解动力学方程并运用统计方法来确定有关指标,算法考虑了悬架阻尼的变化情况,更为符合实际工况。 文中的算例验证了算法的有效性。     

Exoskeleton arm with force feedback for robot bilateral teleoperation

A novel 6 degrees of freedom (DOFs) wearable exoskeleton arm, ZJUESA, based on man-machine system is presented. It can be used in robot bilateral teleoperation as master arm with force-feedback. With introducing the revolute-prismatic-spherical (RPS) parallel mechanism and planetary gear mechanism, it is designed based on the anatomy of human upper-limb. With the sensors on this external mechanical structure, the human operator motion is detected and converted to the slave robot control command. Additionally the pneumatic system on it generates a force feedback by using hybrid fuzzy control. As a result, the human operator may have a feeling of doing the work directly.     

Exoskeleton arm with force feedback for robot bilateral teleoperation

A novel 6 degrees of freedom (DOFs) wearable exoskeleton arm,ZJUESA,based on man-machine system is present- ed.It can be used in robot bilateral teleoperation as master arm with force-feedback.With introducing the revolute-prismatic-spherical (RPS) parallel mechanism and planetary gear mechanism,it is designed based on the anatomy of human upper-limb.With the sensors on this external mechanical structure,the human operator motion is detected and converted to the slave robot control command.Additionally the pneumatic system on it generates a force feedback by using hybrid fuzzy control.As a result,the human operator may have a feeling of doing the work directly.     

基于混合方法的随机板-梁结构动力响应特性数值研究

依据有限元统计分析方法的基本理论,构建了具有随机性的板-梁结构FE模型.采用蒙特卡洛FE方法计算模型的总体平均响应.同时,采用混合方法构建结构的FE-SEA混合模型,计算组合结构中各子结构的动力响应.并将混合法计算的响应结果与蒙特卡洛有限元法计算的总体平均响应结果做对比.结果表明:FE-SEA混合方法改变了FE法对模型大量节点自由度的需要,减小了模型尺寸,降低计算量,提高了随机结构动力响应的计算精度.这为实际工程应用提供了一种准确、高效且更符合实际结构响应的分析方法.     

基于关节自由度约束的上臂轴旋转跟踪误差补偿

针对外敷跟踪器下皮肤组织滑移(Soft Tissue Artifact,STA)引起的人体运动跟踪中上臂轴旋转角位移跟踪误差问题,基于关节自由度约束,提出一种利用相连肢体相对位姿矩阵分解的在线STA误差补偿角度计算方法.首先,利用一组不包含上臂轴旋转的上肢运动轨迹跟踪信息,基于关节点位置连续和旋转自由度约束,通过优化方法计算各肢体分段坐标系到相应跟踪器坐标系的位姿变换矩阵;然后,上肢实时运动跟踪时,对上臂和小臂相对姿态矩阵引入上臂轴旋转STA误差补偿运动,在肘关节两旋转自由度的基础上进行3自由度的旋转矩阵分解,得到STA误差补偿角度.4人上肢运动跟踪实验表明:在不同肘关节内曲角度条件下,均能有效在线修正上臂轴旋转STA跟踪误差,且在旋转角度较大时,补偿精度优于线性STA误差补偿方法.