并联机器人动力学问题的Kane方法

以Kane方程为基础,从并联机器人的运动学角度出发,分析各个驱动杆件及运动平台质心点的速度、加速度间的关系,选取运动平台中心点的速度和角速度分量为广义速率,推导出并联机器人的动力学方程,最终给出动力学问题的仿真实例,为并联机器人的控制提供理论基础。该方法不需要求解关节处的约束反力,不需要求导运算,因此便于机器人动力学控制。     

漂浮基空间机械臂基于速度滤波器的鲁棒控制

讨论了载体位置不受控、姿态受控情况下,自由漂浮空间机械臂基于速度滤波器的姿态、关节协调运动鲁棒跟踪控制问题。系统动力学分析的结果表明,结合系统总质心定义得到的系统动力学方程为系统惯性参数的线性函数,而由动力学方程得到的控制方程系数也可以表示为一组适当选择的惯性参数的线性函数。以此为基础,针对末端抓取载荷未知及仅有精确姿态、关节位置反馈的情况下,利用速度滤波器生成关节空间的伪速度,设计了基于伪速度的关节轨迹鲁棒跟踪控制方案。该控制方案的显著优点为不需要测量、反馈漂浮基的位置、移动速度、移动加速度和载体姿态及各关节铰的转动速度、转动加速度。系统的数值仿真,证实了方法的有效性。     

平流层飞艇变质心姿态运动仿真

针对平流层飞艇工作高度空气密度低,飞行速度低的特点,提出了变质心姿态控制的方案。在机体坐标系下,采用牛顿—欧拉方法建立了浮空器的动力学方程,并分析了变质心动力学模型的特性,给出了质量滑块的参数化驱动方法。采用了ADAMS动力学分析软件,进行了不同飞行条件下的变质心动力学仿真。仿真结果显示了滑块质量、位移、速度以及飞艇速度等条件的改变对姿态控制的影响,结果表明:滑块的质量比和移动距离是影响变质心姿态控制能力的主要因素,滑块的速度决定系统的响应特性;变质心操纵能力不受飞行速度的影响,因此在低速飞行时具有很强的适应性。     

箔条云整体运动性能建模研究

研究随机动力学理论和统计散布取样技术,建立了对飞行器抛撒"海量"箔条及形成箔条云随机统计模拟方法;使用箔条个体跨流区空气动力特性计算技术,发展飞行力学数值方法计算确定任意时刻箔条个体团飞行的空间位置.速度;研究应用随机动力学加权技术及概率统计分布原理,对箔条云整体性能进行数学建模与仿真分析.研究表明模拟仿真结果与理论预测、实验测试相吻合,提供了一条新的模拟箔条云飘落飞行覆盖范围与整体运动性能及任意时刻箔条个体空间位置、姿态、速度等联合分布技术研究途径.     

质量矩控制技术的机理分析及方程简化研究

针对质量矩控制技术的动力学问题,提出了质量矩控制导弹的动力学模型,通过对导弹各参数的理论和数值计算分析,对影响导弹快速响应的主要因素在不同的条件下进行研究,分析了质量矩控制方法迅速改变弹体姿态的能力;在自旋速度满足一定的条件下通过对模型参数的摄动分析,得到质量矩控制导弹的简化动力学模型,仿真分析表明该模型是非线性控制系统分析、设计的基础。     

仿人机器人跑步运动的仿真

提出一种仿人机器人跑步运动仿真的新方法。首先建立惯性坐标系、参考坐标系和物体坐标系,在此基础上对机器人进行运动学分析。针对跑步机器人在起跳阶段和飞行阶段存在不同约束的特点,采用拉格朗日动力学方法建立机器人跑步的变拓扑结构动力学方程,并对机器人脚着地时冲击现象进行分析。在跑步运动规划的基础上根据运动学和动力学分析给出机器人跑步运动仿真的算法。最后对一个跑步动作进行仿真,实现了前向速度为1.2m/s的跑步动作,证明了这种方法的有效性。     

单边约束动力学模型数值仿真中的误差修正方法

针对接触、碰撞等单边约束动力学模型数值仿真中存在的计算误差及约束违约问题,提出了一种误差投影修正方法进行补偿。在利用线性规划模型刻画单边约束动力学行为的基础上,建立了描述接触和碰撞问题的混合线性互补动力学模型,推导出该动力学模型的数值仿真方法。为了减少数值仿真过程中的计算误差以及由此引起的约束违约现象,以双边约束方程为基础,建立一种投影修正算法来修正动力学方程数值求解中的位置和速度误差,进而提高单边约束动力学模型的数值求解精度。通过一个算例验证了修正算法的有效性,结果表明该修正方法能够有效地提高单边约束动力学模型数值仿真的精度。     

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。     

履带车辆路面激励响应仿真

用新一代动力学仿真软件Recurdyn建立了某军用履带车辆的简化动力学模型,将路面不平度和车辆行驶速度相结合,以路面激励的形式作用在负重轮上,利用该模型对车辆在C、D、E、F级路面上的行驶工况进行了仿真,计算出了车体的响应。其结果可为车辆的平顺性研究及车辆悬挂系统的可靠性分析提供参考。     

捷联式猎雷声纳基阵动力学建模研究

运用刚体体动力学原理和船舶运动建模理论,建立了以猎雷艇为动基座的声纳基阵动力学模型。在定义了所需的坐标系基础上,给出了声纳基阵各轴框架坐标第的速度及角速度矢量表示及刚体一矩阵在坐标系平移及旋转情况下的表示;根据动量矩定理导出了声纳基阵动力学模型,并对模型特性进行了分析。仿真结果表明了模型的正确性。本文为设计高精度的控制稳定系统提供了理论基础。     

高速卷绕头关重件建模及其工作过程仿真

高速卷绕头是化纤长丝纺丝设备单元机,其运动机构组成和工作性能直接影响着高速纺丝质量和技术本身。运用虚拟样机技术,通过实体建模软件Solidworks和系统动力学仿真分析软件ADAMS建立了包括兔子头、锭轴及压丝辊等关重件的运动学、动力学分析模型,对其动态特性进行了仿真计算和曲线分析。这不仅为机电一体化系统整机模型的建立打下了基础,同时,为实际物理样机关键部件的结构设计和参数优化设计提供了依据。

Abstract：

The high speed winder is an important spinning equipment, whose assemblies and their performances influence the spinning property and the spinning technology itself. The kinematics and dynamic model of its key parts were built in Solidworks, and based those models, the motion processes were simulated in ADAMS using virtual prototype technology. The kinematic curves of rabbit head, spindle and surface roller were obtained and analyzed. These play a foundation for the whole system simulation based on mechanical-electronic model, and provide evidences for the structure parameter optimization design of the physical equipment.     

动态纹理合成技术研究综述

动态纹理是指描述某种动态景观的具有时间相关重复特征的图像序列,比如海浪、瀑布、火焰、烟雾等,它在视频制作、虚拟仿真、虚拟漫游中具有重要的应用价值。动态纹理的合成一直是计算机图形学的主要目标和难点之一, 本文主要研究综述了基于视频的动态纹理合成技术。基于视频的动态纹理合成技术不同于传统的基于物理仿真的方法,它不需要了解动态系统的原理,而是在对动态纹理样本进行分析和学习的基础上合成。文中对各种基于视频的动态纹理合成方法进行了比较和分析,总结了动态纹理合成的研究思路和指出了下一步的研究方向。     

基于虚拟样机技术的舵系统动力学仿真研究

针对某型导弹舵系统研制过程中的技术难题,提出利用机械动力学分析软件ADAMS和控制系统仿真软件MATLAB联合建立舵系统动力学虚拟样机模型的方法,使用地面物理试验数据校正了该虚拟样机模型,通过大量的虚拟试验预估了复杂环境下舵系统的展开性能、锁紧性能以及操纵稳定性能,获得了较为完整的虚拟试验数据,为该舵系统设计提供了一定的基础技术支持。     

用虚拟现实技术研究月球探测中的开拓性问题

提出了采用月球探测车探测月球的总体构想 ,其特点是将虚拟现实技术引入其中。着重讨论了运用虚拟现实技术进行月球探测车地面模拟和仿真的方法 ,对月球探测车虚拟环境系统的生成、虚拟月球地形地貌的创建、虚拟月球探测车、动力学仿真、建模与仿真的校核、验证和确认进行了论述。为了验证提出的月球探测车地面模拟与仿真虚拟现实技术方法的可行性和有效性 ,已经建立了虚拟月球环境的平台 ,设计了虚拟月球探测车模型 ,基本解决了月球环境下的动力学仿真问题     

空气悬架大客车操纵稳定性仿真研究

空气弹簧具有理想的非线性弹性特性。空气悬架大客车振动频率低,车轮动载荷小,可以获得良好的行驶平顺性、操纵稳定性和行驶安全性,并且减小了对路面的破坏。本文的目的在于通过应用虚拟仿真技术的方法,研究空气悬架大客车的操纵稳定性能。应用ADAMS/car软件,建立了某空气悬架大客车的整车动力学仿真模型,并对其进行了操纵稳定性仿真。通过仿真与试验结果的评价比较,得出了两者比较吻合的结论。     

基于虚拟样机的故障安全分析演示平台设计

大型复杂机电液系统的故障安全分析面临的主要障碍是历史故障数据的不足。针对该问题,提出了基于虚拟样机的机电液系统故障安全分析方法,设计并构建了其演示平台。介绍了故障安全分析演示平台所涉及的关键技术实现方法,包括虚拟样机的建立与验证、基于故障仿真的故障模式与影响分析、基于蒙特卡罗仿真的概率风险分析以及基于广义回归神经网络的关键参数预警,并采用多种软件环境集成构建了演示平台。操舵系统的案例研究结果表明,所提出的技术方法能够有效缓解历史故障数据不足的问题,演示平台能够满足机电液系统故障安全分析的需要。     

某导弹引信安全控制系统的动态过程仿真

某导弹引信安全控制系统是一个离散事件驱动的过程控制系统。本文以该系统安全性评估的仿真需求为背景，介绍了在MATLAB建树仿真环境中建立虚拟系统、设计虚拟飞行试验、进行动态过程仿真和故障仿真的方法，并给出系统结构模型、虚拟系统模型以及动态过程仿真和故障仿真结果。     

载人航天器乘员舱内颜色匹配性设计虚拟现实系统的研究

设计宜人的乘员舱内装饰环境是提高载人航天器适居性，进而保证了系统安全可靠的重要途径之一。本文首先介绍所建立的虚拟现实系统的硬件组成，讨论其软件设计方法和使用的主要算法。在此基础上，应用该系统进行了舱内颜色匹配性实验。最后，提出几点看法以供讨论。     

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。     

机枪系统虚拟样机建模及仿真分析

以某大口径机枪系统为物理样机模型，对联合CAD建模软件Pro／E和动力学仿真软件ADAMS对其进行动力学仿真时的模型传递方法进行了研究，并以此在仿真环境中建立了机枪系统的虚拟样机模型。然后对机枪的自动机动力学和供输弹机构的运动进行了仿真分析，将仿真结果与试验数据进行了比较，并对工作弹簧进行了参数化设计。这证实了将虚拟样机技术引入自动武器研制领域的可行性，并为进一步的仿真工作奠定了基础。