含区间铰间隙柔性机械臂控制精度分析

为了分析大变形、间隙碰撞和不确定性对机械臂动力学特性和控制精度的影响,提出了含区间铰间隙的柔性机械臂动力学建模方法和该动力学模型的求解方法.模型中采用绝对节点坐标法对柔性部件进行动力学建模,采用混合碰撞力模型和Ambrósio摩擦力模型建立关节铰间隙,并且采用区间变量描述间隙尺寸和部件杨氏模量.通过数值仿真分析表明:部件柔性和间隙会显著地影响机械臂动力学特性和控制精度,而且随着部件弹性模量减小、间隙尺寸增大,影响将更加显著;考虑不确定性时,机械臂的控制精度将降低,而且参数不确定性会显著影响该机械臂的动力学特性.     

计及铰链间隙的机械臂动力学建模与仿真

工程中的机械多体系统都存在铰链间隙问题,铰链间隙使系统的约束条件、自由度数目和拓扑结构发生变化.根据Hertz接触定律和Coulomb摩擦定律,建立了含间隙平面旋转铰的力学模型;采用几何变形约束法和模态缩聚技术描述了柔性机械臂的非线性变形;同时考虑两个旋转铰的间隙特性和柔性臂的弹性,最终采用Kane方程建立了含铰链间隙的刚-柔机械臂系统的动力学模型.以Mathematica软件为编程工具.对含两个铰链间隙的双刚性臂系统进行了仿真计算,得到了更加真实的动力学响应.     

组合柔性机械臂抑振性能的仿真及实验研究

为抑制柔性机械臂的低频固有振动,该文提出利用组合结构滞迟阻尼效应来提高柔性机械臂的抑振性能.以单根叠层组合柔性机械臂为对象,通过有限元仿真和实验,对组合柔性机械臂的减振性、结构参数和预压力对其减振性能的影响进行了研究,并由仿真实验确定了组合柔性机械臂的动态恢复力曲线.研究结果表明:与实体柔性机械臂相比,组合柔性机械臂的抑振效果显著;确定合适的预紧力和结构尺寸参数可得到最佳的抑振性能;组合柔性机械臂-质量系统的固有频率不是一常量,其大小随振幅的减小而增大;组合层之间的相对刚度对其抑振性能有影响,减小相对刚度可提高其抑振能力.实验证明,该文采用的有限元仿真方法能较准确地反映组合柔性机械臂的动力学性质,可以代替实物实验确定动态恢复力滞迟回线,为组合柔性机械臂动力学建模、减振性设计及运动控制研究提供了有效方法.     

基于末端杆件姿态约束的串联机器臂避碰策略

根据双臂凿岩台车上六自由度串联机械臂的工作特点,为减小机械臂运动干涉的可能性,提出了该机械臂在运动过程中保持末端杆件垂直于工作断面的姿态约束条件,并给出实现这一约束条件的运动学方法和空间杆件发生干涉的判断式.针对某隧道断面64个炮孔设计,对机械臂运动进行了仿真,结果表明文中所提方法具有良好的避碰效果.     

带滑移铰空间机械臂协调运动的自适应分解运动控制

讨论了载体位置不受控制的漂浮基带滑移铰空间机械臂本体姿态与末端抓手惯性空间轨迹协调运动的逆运动学问题.结合系统动量守恒关系进行的系统运动学分析表明,可以将空间机械臂本体姿态与末端抓手惯性空间轨迹协调运动的增广广义Jacob i矩阵表示为一组适当选择的组合惯性参数的线性函数.以此为基础,设计了系统部分参数未知情况下,由本体姿态期望运动及机械臂末端抓手惯性空间期望运动轨迹产生机械臂关节铰期望角速度、角加速度的自适应控制算法.由于充分利用了空间机械臂系统动量守恒的动力学特性,本文提出的方法具有不需要测量、反馈载体基的位置、移动速度及移动加速度的显著优点.系统数值仿真证实了该方法的有效性.     

采用RBF神经网络辨识的柔性机械臂抑振控制策略

针对柔性机械臂在运动过程中受到柔性因素的影响会出现剧烈振动的问题,提出一种采用径向基(RBF)神经网络辨识的柔性机械臂抑振控制策略,通过减弱机械臂转角波动的方式间接抑制振动。首先,根据拉格朗日原理和假设模态法建立柔性机械臂的动力学模型,其中的不确定项由模态坐标和转角耦合的非线性项构成;其次,在控制律的设计中采用RBF神经网络对动力学模型的不确定项进行辨识补偿,从而提高驱动力矩的精度;最后,通过调整神经网络权重自适应律的系数,使包含辨识结果的控制律满足李亚普诺夫稳定性定理,从而保证动力学系统的稳定性,其中权重自适应律由高斯函数和误差向量组成。采用柔性机械臂实物控制平台的对比实验结果表明：所提出的控制策略能够有效减小柔性机械臂的转角误差和振动幅值;当柔性机械臂长度为1.5 m时,相比常规比例微分控制策略,采用RBF神经网络辨识的控制策略使机械臂末端振动敏感方向的加速度的方差下降了5.8%。该控制策略为柔性机械臂的振动抑制提供了新思路。     

考虑温度影响的气膜阻尼结构抑振率分析

气膜阻尼能够有效抑制航空发动机叶片的多阶振动，且具有结构简单、附加质量小等优点。针对带气膜阻尼平板结构，建立了带气膜阻尼平板振动模型，推导出考虑温度影响的抑振率表达式；采用有限元法，研究了均匀温度场和非均匀温度场对气膜阻尼结构抑振率的影响。结果表明：(1)无论是在均匀温度场还是非均匀温度场下，带气膜阻尼平板均表现出较高的抑振率；在两种温度场下，平板温度由20℃增加至600℃,带气膜阻尼平板抑振率增幅均不超过10%。(2)气膜内气体温度由室温20℃增加到600℃时，带气膜阻尼平板抑振率增幅变化不超过4%,气膜内气体随温度变化对带气膜阻尼平板抑振率影响较小，可适用于不同温度环境。(3)当平板振动为二扭振型时，气膜阻尼结构抑振效果不仅大幅下降，而且吸振薄板的振动会加剧平板本身的振动，且在不同温度梯度下都可能出现。     

港珠澳大桥大挑臂钢箱梁涡激振动特性及抑振措施

港珠澳大桥采用的大挑臂钢箱梁外形较钝,在常遇风速下易发生涡激振动。该文通过一系列节段模型和全桥气动弹性模型风洞试验,详细研究了各种气动措施和阻尼措施对此类断面涡激振动性能的影响。结果表明:大挑臂钢箱梁截面存在2个竖向涡振区和1个扭转涡振区;依据涡振振幅和发振风速区间,通航孔斜拉桥需关注第2个竖向涡振区,非通航孔连续梁桥需关注第1个竖向涡振区;在栏杆上安装弧形扰流板的气动措施可有效改善其涡激振动性能;增加结构阻尼可显著降低其涡振振幅,阻尼比达到1.0%时,涡激振动基本消失,该阻尼限值可作为港珠澳大桥的调谐质量阻尼器的依据;最后,利用三维非线性涡振分析方法对节段模型和全桥气弹模型风洞试验结果的一致性进行了讨论。     

考虑杆件柔性和铰间隙的可展结构动力学数值模拟

为了保证空间可展结构可靠地运行,需精确预测在轨运行中可展结构动力学性能,在动力学模型中应考虑铰间隙和构件柔性的影响。该文采用间隙铰的非线性弹簧阻尼模型,构造可展结构动力学方程。分别对理想连接铰、考虑铰间隙、以及考虑构件柔性等3种情况的典型可展结构进行动力学模拟。仿真结果表明间隙和构件柔性对可展结构动力学性能有较大影响:连接间隙导致销轴与孔体产生一系列内碰撞,且初始碰撞接触力较大;考虑构件柔性后,间隙处产生的碰撞力减小,接触时间增长,销轴与孔体的接触碰撞区域扩大;间隙还引起了中心体姿态角速度的扰动。     

基于深度学习和激光多普勒测振技术的机械臂电机故障时频尺度诊断方法

机械臂电机振动信号的采集效果较差,影响时频特性分析过程,导致故障诊断效果与精度较差,为此提出基于深度学习和激光多普勒测振技术的机械臂电机故障时频尺度诊断方法。使用激光多普勒测振技术与小波阈值去噪算法,建立机械臂电机振动信号采集系统,获取并重构故障信号;提取电机振动信号的时域、频域等尺度特征,引入人工神经网络建立一个具备学习能力的故障诊断模型,将提取的机械臂电机故障时域、频域等尺度特征输入诊断模型中,输出分类诊断结果,即可完成机械臂电机故障时频尺度诊断。结果表明：利用该方法开展电机故障诊断时,检测结果与实际电机故障类型之间偏差较小,诊断效果好、精度高。     

基于机器视觉的柔性机械臂振动位移测量

 针对传统的振动位移测量方法中,间接测量法误差较大、准确度较低,而直接测量法虽能达到精度,但成本较高、实用性较差的问题,提出一种基于机器视觉的振动位移测量方法。选取电机驱动运动的柔性机械臂作为测量对象,通过CCD相机采集机械臂末端标记点运动图像,再经过阈值分割、质心检测等视觉处理,得到机械臂振动位移信息。通过搭建实验平台对该方法进行实验验证,并与压电材料测量法及仿真法得到的振动位移进行对比,结果表明,基于机器视觉的振动位移测量方法能够在不接触工况下,对柔性机械臂进行准确、实时的振动位移测量,相比于压电材料测量法,避免了公式误差等影响,具有明显的优越性。     

自由浮动空间柔性机械臂轨迹跟踪与振动抑制

针对带有效载荷的3连杆全柔性空间机械臂,讨论了对有效载荷运动轨迹跟踪的快速终端滑模控制和连杆柔性振动主动控制问题.基于假设模态法、拉格朗日法和系统动量守恒对柔性连杆进行近似描述,忽略高阶弹性振动模态,推导了一种自由浮动空间柔性机械臂操作刚性有效载荷的动力学模型.在此基础上,采用奇异摄动法将系统模型分解为慢变和快变2个子...     

考虑配送服务的双渠道策略优化方法研究

文章将网上渠道的配送服务引入双渠道策略优化问题,构建了考虑配送服务的双渠道策略优化基本模型以及考虑单一线性额外成本和分段线性额外成本的双渠道策略优化扩展模型。通过对所提模型进行深入分析,给出了考虑配送服务时企业仅采用网上渠道、仅采用网下渠道和采用双渠道的最优条件、定价策略和最优配送时间的设置规律。     

带有退化维护和退化工件的单机排序问题

对带有维护活动和工件退化的单机排序问题进行研究。机器需要在某一个时间段内进行维护以提高其加工速度,且在这段时间内机器不能加工任何工件。机器维护后恢复到初始状态,工件的退化效应重新开始,其中机器的维护时间是维护开始时间的线性非减函数,工件的实际加工时间是与其特定位置有关的退化函数。目标是找到机器的最优维护位置、极小化时间表长。对于单机情形,给出了最优排序的一些性质。在特定条件下,证明了最优排序与工件排序无关,最优维护活动排在给定排序的中间位置。     

随机激振下双层减振问题的分析

利用随机振动理论对双层减振问题进行探讨，推导出双自由度系统质点绝对加速度及相对位移均方值的函数表达式。给出了系统响应与系统结构参数间的关系曲线，并得出随机激振下双层减振系统结构参数的确定方法。     

Dependence analysis for C programs with combinability of dataflow facts under consideration

To avoid the precision loss caused by combining dataflow facts impossible to occur in the same execution path in dependence analysis for C programs, this paper first proposes a flow-sensitive and context-insensitive points-to analysis algorithm and then presents a new dependence analysis approach based on it. The approach makes more sufficient consideration on the executable path problem and can avoid invalid combination between points-to relations and between points-to relations and reaching definitions. The results of which are therefore more precise than those of the ordinary dependence analysis approaches. Biography: QIAN Ju (1981–), male, Ph.D., research direction: program analysis and software testing.     

空间机构间隙滑动副模型的建立

建立了空间机构间隙滑动副模型。间隙滑动副模型有多种接触模式，全面地给出了间隙滑动副的各种模式。运用力学分析的方法得出了模型每种模式的存在条件，并对其存在的条件给予了证明。得出了滑动副在整个运动期间，由于滑块所受力的变化，各种模式之间会发生转变，但从一种模式到另一种模式的转变是瞬时的，滑块在某种模式运动期间作平动。本研究为间隙转动副的动力学研究提供了基础。     

Model-free adaptive control of space manipulator under different gravity environment

Due to the release of gravity in the space environment, the dynamic characteristics of the space manipulator have changed compared with that of the ground, which results in the change of its tracking precision. This paper presents a model-free adaptive control(MFAC) strategy to track the desired trajectory under different gravity environment. A dynamic transformation method and full form dynamic linearization(FFDL) approach are selected to dynamicly linearize the system, which can better eliminate the complex dynamics that may exist in the original system. The controlled object uses the two degrees of freedom of space manipulator and the controller only depends on the desired angle and torque of each joint of the space manipulator. Moreover, the proof of stability is also provided. Finally, simulation results are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed strategy. It is shown that the proposed approach can achieve better trajectory tracking performance under different gravity environment without changing the control parameters, and the tracking precision can be significantly improved as compared with the proportional differential(PD) control results.     

一种改进惯性权重策略的粒子群优化算法

针对惯性权重改进策略大多采用同代粒子使用相同权重,忽略了粒子本身特点以及不同维上的有效信息,提出一种基于不同粒子不同维的动态自适应惯性权重粒子群算法(AWPSO)。在该算法中利用矢量运算分析粒子进化公式,用一种新的方法构造惯性权重公式,使惯性权重随不同代不同粒子不同维动态改变,加快粒子收敛速度和全局搜索能力。通过对7个典型测试函数的测试结果表明,AWPSO在收敛速度,收敛精度,全局搜索能力方面比线性惯性权重粒子群算法(LDIWPSO)均有不同程度上的提高。     

空间机构间隙转动副模型的建立

在所建立的模型中间隙转动副的模型有１１种接触模式。根据轴销和轴套的约束关系，给出了间隙转动副所有可能存在的模式，并运用力学分析的方法得出了模型每种模式的存在条件。模型模式根据轴销所受力大小的不同而不同，同时给出了判定方法。得出轴向间隙和径向间隙的相对大小不同，模型不同，还给出了判定条件。对每钟接触模式的持续性问题进行了讨论，得出一些接触模式在一般受力情况下能够长期保持，一些接触模式是瞬时存在的，本研究结果为间隙转动副的动力学研究提供了基础。