并联机器人多柔体系统协同建模与动力学仿真

基于协同的思想,提出了一种对机构的多柔体动力学进行建模和仿真的方法.以多体系统动力学为基础,建立了柔性机构的空间动力学方程.利用多体动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS建立了3-TPT型并联机器人的多柔体动力学仿真模型,并对所建立的模型进行了动力学仿真研究.为了更加准确地说明分析结果,分别将刚性体和柔性体仿真结果进行对比,结果表明:由于杆件的柔性特点,其受力表现出了高度的非线性,这与实际相符.多柔体系统的仿真结果能更真实、准确地反映出并联机器人的实际运动特性,能够更准确地预测机构性能.这种方法为并联机器人的设计和优化提供了一种有效的分析方法.     

游梁式抽油机的机构动力学及储能块研究

为了完整而系统地研究游梁式抽油机主机构的设计及动力学问题,基于前期研究,提出了该机构的设计思路,并导出了一般安装位置的极限角、极位夹角、行程、压力角等几何参数的计算公式;提出了调节周期性载荷波动的配重物块新定义——储能块,明确了其研究方向;列出了质心不在位置矢量方向上的构件绕质心转动力矩平衡方程;与经典的图解法不同,没有将连杆简化为二力杆,也没有忽略力矩平衡方程的惯性项;基于二次插值算法由载荷的离散值获得任一时刻的载荷;基于四阶龙格-库塔法进行了该机构的动力学仿真,解析法和图解法所得结果相互验证,仿真结果可信。研究结论解决了该机构动力学的主要问题,可实现以曲柄摇杆机构为主机构的机械设计程序化,从而为结构优化设计提供条件;提供了该机构动力学研究的主要方法,可在该机构动力学研究程序化的基础上拓宽其适用范围;该机构动力学研究的图解法能够验证解析法结果。     

轻量化桥式起重机小车动力学分析

由于轻量化桥式起重机起升机构与传统布置形式不同,因此其零部件受力状态、设计要求也与传统计算方法不同.本文构建了小车刚柔耦合动力学仿真模型,研究了吊重起升过程中系统的动力学特性,分析了机构的受力状况,提出了轻量化起升机构设计的重要环节及薄弱点.基于轻量化桥式起重机小车试验平台,根据小车结构特点,对小车部分零部件进行动态试验研究,分析在典型工况下动力学特性,通过与仿真模型进行对比,验证了仿真模型合理性.本文对轻量化小车的设计进行了动力学研究,对掌握轻量化桥式起重机小车设计方法具有重要意义.     

多维减振平台主体机构3-RRC动力学分析

提出一种并联机构动力学分析新方法，即将达朗伯原理与虚位移原理相结合，直接建立并联机构的动力学模型．应用达朗伯原理得到各构件惯性力的显式表达式，根据虚位移原理并利用一阶影响系数矩阵得到了整个机构各主动副的平衡驱动力．该方法不反映机构关节约束力，特别适用于含闭链的机构动力学分析，表达简洁，适用范围广．另以并联机构3-RRC为例进行理论计算，验证了该动力学模型的正确性，并与ADAMS仿真结果进行对比，结果证明该方法实用有效．     

平衡式变量叶片泵的动力学建模和仿真

为降低汽车液压动力转向系统中系统转向泵的能量损失,提出一种含有浮动块的新型平衡式变量叶片泵.采用复平面矢量数学分析法研究平衡式变量叶片泵的动力学特性,建立了平衡式变量叶片泵变量机构的动力学模型,并用ADAMS软件对平衡式变量叶片泵变量机构进行动力学仿真.结果表明,浮动块体位移等变量能够较精确地反映变量机构运动规律,验证了该模型的有效性.     

多体动力学仿真在柴油机平衡性预测中的应用

为了消除作用在柴油机机体上的不平衡一级往复惯性力,提出了一种基于多体动力学仿真技术的方法,通过振动分析来评价发动机的平衡性是否达到预计的设计目标.建立了柴油机的动力学模型,根据设计结果设定平衡轴的参数,对某单缸柴油机不安装和安装一级平衡轴100%平衡一阶往复惯性力的平衡轴进行仿真,结果表明:安装一级平衡轴后,各悬置3个方向的一阶振动速度明显降低,有助于改善整机的NVH(噪声、振动、舒适性)性能,仿真结果与实验结果基本符合.     

平行机构的失谐动态响应分析

研究目的是建立失谐平行机构虚拟样机模型,并进行失谐动态响应的仿真分析。根据多体系统动力学原理和方法,建立了机构虚拟样机模型,提出了失谐机构建模方法。以平行机构为例进行了动力学仿真,得到平行机构的动力学参数;并进行机构失谐动态响应分析及其随机响应分析。结果表明平行机构存在失谐动态响应现象,并且失谐动态响应为随机分布。提出的方法计算成本低、精度较高,为失谐机构设计分析提供了一种新的分析方法。     

两轮自平衡代步车控制策略及动力学仿真

针对两轮自平衡代步车自平衡控制和转向控制的问题,提出了基于自适应差分进化算法(ADE)的自抗扰控制(ADRC)策略和改进的比例-积分-微分(PID)控制策略.首先应用拉格朗日公式法,基于广义坐标下非完整动力学Routh方程,建立两轮自平衡代步车的非线性数学模型.然后为自平衡控制部分设计自抗扰控制策略,运用自适应差分进化算法进行参数整定,并为转向控制部分设计融合安排过渡过程(TD)的PID控制策略.最后应用虚拟样机技术,通过Adams软件建立整车动力学模型,并结合Matlab/Simulink控制策略模型进行联合仿真.结果表明,文中所提出的控制策略能有效地实现姿态控制,调节速度快,控制精度高,并且具有较强的抗干扰能力.     

新型4自由度并联机构的动力学建模与分析

对虚拟轴工作台并联机构做了静力分析和动力分析.采用分析静力学的虚位移原理建立静力平衡方程,并用该方程计算了机构处于某种静力平衡状态下的平衡驱动力及力矩.采用影响系数矩阵及应用达朗贝尔原理建立了机构的动力学模型,并对并联机器人做了虚拟样机动力学仿真.机构的力分析为虚拟轴工作台样机的主动副驱动力设计提供了参考.     

三角形履带车轮结构瞬态冲击分析

提出了三角形履带轮系机构的动力学仿真方法,利用该方法建立了履带车辆1/2整车动力学模型并进行了瞬态冲击工况仿真.将仿真结果输入有限元模型,完成了对履带车轮主要结构的有限元计算.对计算结果进行了分析和改进.试制的三角履带轮系安装在样本上,试验结果表明,相同工况下,试验结果与仿真结果十分接近.     

机构平衡的可移动配重法

基于配重法的平衡原理,提出一种具有可移动配重的机构动力平衡新方法.该方法所加配重与附加在待平衡机构上的RRP杆组的滑块相固结,配重可以随机构转动的同时沿其导路作往复移动,通过对附加杆组的几何参数和配重的优化设计,使机构的单项或多项动力指标得到改善.以曲柄摇杆机构为待平衡机构,提出了可移动配重的实现方案,建立了以输入转矩、震动力和震动力矩为平衡目标的综合优化模型,对可移动配重方法和传统固定配重方法的平衡效果进行了比较.结果表明,可移动配重方法在降低机构的震动力和输入转矩方面是有效的.     

基于平面连杆机构的主动平衡器

提出一种结构独立的主动平衡器的设计构想,旨在不改变待平衡机构原有结构和运动规律的情况下,通过引入控制系统来实现机构的柔性平衡.该平衡器由两自由度机构和控制电机组成,两自由度机构的一个输入轴兼做输出轴,与待平衡机构的输入轴或输出轴相联并与其以相同的速度转动,另一个输入轴由控制电机驱动.这种特殊的结构使主动平衡器成为具有一个外伸轴的智能平衡箱,既可以方便地安装在待平衡机构上,又可以通过结构参数和控制参数的调整来满足其不同的平衡要求.对主动平衡器进行概念设计,确定了基于平面连杆机构的4种可行研究方案,并以其中的1种为例,介绍了主动平衡器的设计方法.最后,以曲柄摇杆机构为待平衡机构给出了算例,对不同平衡目标下主动平衡器各种研究方案和附加杆组法的平衡效果进行了比较.结果表明：由于控制系统的引入使主动平衡器具有更大的柔性,故对不同平衡目标,均可通过其执行机构结构参数和控制输入运动规律的优化设计获得较好的平衡效果,并可通过控制输入的再设计有效地补偿因工况改变而造成的机构动力性能的变化.     

Dynamic Balancing Structure Optimal Design for the Rotating Arc Sensor

Rotating arc sensor is a key device for automation welding. The vibration has a big influence on signal's correct collection and reliable automatic welding. In order to solve the vibration problem and the dynamic balancing design with the restricted space,a bearing force analysis based dynamic balancing structure optimal design is proposed and implemented with the help of Pro/Engineer( PROE) and automatic dynamic analysis of mechanical systems( ADAMS) virtual prototype technology, in which three parameters of the counterbalance are considered. The method is suitable for the practical online adjustment. The simulation result shows that optimal design based counterbalance structure and parameters can satisfy the space requirement with lower vibration. The methodology provides a new idea for dynamic balancing design and adjustment of rotating arc sensor with adjustable rotation radius.     

自动平衡补偿矢量精稳测算方法研究

自动平衡系统中配重块定位的准确性直接影响动平衡效果，如果定位不准确将导致配重块移动混乱，甚至造成平衡失败。以电磁式双配重平衡系统为研究对象，提出一种基于可编程逻辑控制器（PLC）高速采集的自动平衡配重块位置精稳测算方法，并在螺旋桨自动平衡试验台进行试验验证，实现了自动配平补偿矢量的精稳测算，结果表明在1 200 r/min的工作转速下误差不超过1步。该方法脱离了对计算机和高速数采设备的依赖，提高了控制系统的稳定性和灵活性，有利于实现自动平衡系统的轻量化设计，具有良好的工业应用价值。     

蚂蚁算法在概念设计方案求解中的应用

通过分析概念设计方案求解问题与旅行商问题的相似性，将方案求解问题转化为组合优化的最优路径问题，建立了基于动态规划的解空间模型和基于最长路径的优化模型，利用蚁群系统内在的正反馈寻优机制，将求解旅行商问题的基本蚂蚁算法应用于方案求解的组合优化过程，结合遗传算法的交叉变异操作，提出一种基于改进蚂蚁算法的求解方法，从而快速有效地获得了最优方案解，最后，以压力机的概念设计为例验证了该方法，研究表明，该方法是合理可行的，它可以使方案求解的人工寻优过程实现算法化，并具有较好的可操作性，从而为解决方案优化的组合爆炸问题提供了一种新的思路。     

空间对接机构结构锁动力学分析

通过对周边式空间对接机构结构锁的各种方案的分析比较,确定了效率高的滚珠丝杆传动机构作为结构锁的执行机构;对该执行机构建立了相应的动力学模型,运用SIMULINK对模型进行了求解和分析,得到其动力学特性,研究结果表明,提出的设计方案是可行的。     

内容发布订阅系统的路由优化和负载均衡技术

研究在非均匀数据分布情况下的负载均衡和大规模系统中的事件路由效率问题.使用K-D树划分结构实现了内容发布/订阅系统的静态负载均衡.在此基础上,利用K-D树的索引机制,实现了系统事件代理之间的分层路由机制,将路由效率提高到O(lnN).基于区域匹配和路由2种负载特征,采用区域分裂和复制方法实现代理之间的负载调度.通过转移加入和动态探测的方法解决了动态负载均衡问题.性能分析和仿真实验表明,上述方法解决了基于事件空间划分的内容发布/订阅系统的高效路由和负载均衡问题.     

融合自主漫游及远程监控的图书馆移动机器人系统设计

针对当前图书馆数字视频监控在动态交互响应及时空局限等方面的不足,提出基于移动机器人的智能移动监控站系统模型.在硬件层面,将传感器配置、嵌入式系统、电源驱动、运动控制及网络通信等进行整合,并给出四轮移动机器人平台机构和电路设计方案.在软件控制设计层面,通过将自主漫游及远程监控融合,使监控端和操作端均不再受到时间和空间的限制,提高监控系统整体的智能性和灵活性.实测结果表明:所提方法具有可行性、有效性.     

Ethernet PON系统核心MAC控制器的设计与实现

提出了一种EPON系统核心MAC控制器的设计方案，融合FPGA技术与嵌入式系统实现了EPON的点对多点MAC接入功能．帧校验、加密、分类及仲裁等控制部分用FPGA完成，涉及复杂算法的注册与动态带宽分配利用嵌入式Linux平台实现．对MAC控制器设计中的关键技术点进行了全面阐述，提出了一种基于滑动窗机制的动态带宽分配方案以改善网络QOS性能．系统仿真结果表明，该设计方案可以采用低成本的FPGA来实现，为开发MAC控制器专用芯片提供了实用参考．     

无线传感器网络动态调度分簇算法

提出了一种基于K均值的无线传感器网络动态调度分簇算法(DSCA),不但考虑了能量感知这一重要问题,还针对无线传感网络的稳定性和可靠性,提出了节点的同步失效概念,通过采用K均值得到更加平衡的分簇,使得能量消耗更加平衡.该算法发展了一种基于信号接收强度指标(RSSI)而无需知道节点坐标的簇质心求解方法,提出了基于局部信息集中的动态多簇头选举机制和动态时分复用(TDMA)通信轮数分配机制,这些机制使无线传感网络的能量消耗达到了高度均衡,保证了节点的同步失效,提高了传感网络的稳定性和可靠性.仿真结果表明,算法可以减少约70%的簇重构次数.