一种刚柔统一的并联机构构型综合方法

刚、柔两类机构的构型综合问题一直是机构学领域的研究热点,但统一构型综合的问题尚未提及及讨论．基于对当前刚柔两类机构构型综合方法研究的现状分析,指出了可统一实现刚柔机构构型综合的可行性,并提出了一种以旋量系理论为理论框架,基于数学、物理与机械模块分层映射的机构构型综合思想．该方法的核心在于建立几何模块、运动（约束）模块与机械模块三者之间的映射关系,优点在于简单、可视化．基于所提出的模块分层映射方法,通过实例初步验证了该方法对刚、柔两类机构构型综合的有效性,为系统构筑可视化的刚柔机构统一构型综合（或概念设计）的算法及软件提供了理论支撑．     

一种三自由度并联机构几何误差建模、灵敏度分析及装配工艺设计

以一类含平行四边形支链的三平动自由度并联机构为对象, 利用空间矢量链分析方法, 构造出末端位置和姿态误差与几何误差之间的映射关系, 明确揭示出影响这种机构末端不可补偿误差的几何误差源, 并借助灵敏度分析提出抑制该类误差的装配工艺. 研究成果已应用于一台并联机床主模块的研制, 并对指导同类装备的设计与制造具有普遍的意义.     

并联机构构型分岔与保持性研究

并联机构在奇异位置处的构型具有不确定性. 如何控制机构按给定的构型通过奇异位置, 是并联机器人机构控制的关键问题之一. 采用奇异性理论对平面3DOF并联机构的分岔性态及其构型稳定性进行了研究. 利用Liapunov-Schmidt (LS)约化, 对构型约束方程进行了降维处理, 得到一维分岔方程. 分析了芽空间分岔点附近构型不确定的原因, 根据强等价条件, 得到了与原方程分岔性态一致的Golubitsky-Schaeffer正规形. 通过对分岔方程普适开折, 研究了输入构件长度误差等扰动因素对分岔点处构型保持性的影响, 找到了具有构型保持性的构型分岔曲线. 在该构型分岔曲线上, 机构可以按保持的构型通过分岔点     

基于 SimMechanics的6 PTS并联机构仿真与分析

简要介绍了某种大工作空间快速运动并联机构,基于动平台和基座滑块之间的矢量关系推导出该机构的运动学逆解,并利用 SimMechanics仿真工具对该机构进行了仿真研究.通过对仿真结果的分析,该机构运动平稳、驱动力变化连续平滑,运动学及动力学性能良好,验证了机构的合理性;通过对该机构的优化设计,提高了该机构的运动学及力学性能,为进一步的结构综合尺寸优化奠定了基础     

基于螺旋理论的转动解耦并联机构型综合

随着并联机构研究的逐步深入,其内部耦合性的存在给其理论分析和实际应用所带来的困难愈发凸显.而作为在空间定向领域已获广泛应用的转动并联机构,目前绝大多数并不解耦.基于螺旋理论,通过分析转动并联机构自由度与分支自由度间关系,确定了并联机构转动条件;由分支运动螺旋系建立了分支型综合准则,保证了分支中转动的解耦;提出了输入运动副选择原则,形成了转动解耦并联机构型综合方法,并依此对转动解耦并联机构进行了综合.     

少自由度并联机构的位移流形综合理论

提出了少自由度并联机构基于李群理论的位移流形综合理论. 给出了全部9类少自由度并联机构的机构位移流形, 分支位移流形和保证所有分支位移流形之交集为期望机构位移流形的几何条件. 利用位移子群乘法运算的封闭性, 可得到不同结构的分支运动链. 使用这些分支运动链, 满足相应几何条件即可构建出具有期望自由度的并联机构, 并且其优点是无需判别机构的瞬时性, 依据此原理可以进一步根据多方面的实际需要综合新的机型.     

一种2自由度球面并联机构动力学建模与伺服电机参数预估

TriVariant-B是一种新型5自由度混联机械手,由一个2自由度球面并联机构和1条与之串接的两转动一移动串联运动链组成,具有工作空间／支链行程比大及可重构性强等优点．在建立其2自由度球面并联机构逆动力学模型的基础上,提出一种可根据对末端执行器速度及加速度要求,预估机构中伺服电机转子惯量、额定转速及峰值转矩的方法,并结合样机开发验证了该方法的有效性．     

少自由度并联机器人机构的型综合原理

通过分析少自由度并联机器人机构的结构约束螺旋特性和几何条件, 建立了少自由度并联机器人机构型综合理论, 并用此对少自由度并联机器人机构进行了综合, 得到多种有应用前景的机构.     

基于约束螺旋理论的机构自由度分析的普遍方法

系统总结和陈述了基于约束螺旋理论的机构自由度分析的原理和方法,并进一步用典型的6个疑难机构的自由度为例介绍这一方法的应用．从这些例子可以看出,这个方法简单有效,相对别的方法更具有一般性．此外,这个方法对自由度瞬时性和连续性的判定也非常方便．相对而言,它成为当今有效分析自由度的一般方法,具有重要的科学价值和实用意义．     

一种两自由度球面并联机构的建模与分析

基于空间位姿变换和三面角余弦定理,对一种具有两转动自由度的球面并联机构进行运动学建模与分析,从而确定驱动器和末端执行器之间的角度、角速度和角加速度关系。采用虚功原理和一阶影响系数矩阵建立该机构的动力学模型,并通过数值仿真,求解了机构的逆动力学,进而得到了驱动力矩的变化规律。结果表明,运动轨迹规划不当会导致驱动转矩2过大,甚至超出了伺服电机的最大转矩,因此需要对机构的运动规划进行进一步优化,提高其稳定性和可靠性。该研究对提高该机构的运动稳定性和运动控制提供了理论基础。     

并联机床的非线性特性及其在插补精度分析中的应用

应用微分几何的观点研究了并联机床关节空间输入向量与工作空间输出向量之间的运动学非线性特性. 提出了应用并联机构正解解轨迹的曲率, 对解轨迹的弯曲和等间距输入映射到解轨迹上的不等间距输出的非线性程度进行度量的方法. 通过对并联机构非线性引起的插补误差的分析, 给出了这种非线性曲率度量方法在涉及并联机构非线性的分析中的应用实例. 以并联机床VAMT1Y为例进行了分析计算, 并与正解数值算法得出的结论进行了比较研究.     

一种计算圆形限制性三体问题周期轨道的新方法

周期轨道是理解圆形限制性三体问题动力系统的关键,在深空探测实践中具有重要的应用价值,现有的周期轨道计算方法通常需要以高阶近似解析解作为迭代初值,计算过程复杂且能得到的周期轨道种类较少．本文利用圆形限制性三体问题的对称性,通过构造相空间内的一类流函数,将位于对称平面上的状态再次映射到该对称面上,得到了计算周期轨道的构造流函数方法,该方法不需要以近似解析解作为迭代初值,也不需要计算状态转移矩阵,从而便于编程实现,其优点是不受圆形限制性三体问题非线性的影响,并可以系统地计算一大类具有x-z平面对称性的周期轨道．作为箅例,在平面情况下计算了Lyapunov轨道等周期轨道,并进一步将构造流函数方法与微分校正方法结合,设计了能在不同共振频率上跳转的共振引力加速轨道,最后,在三维空间情况下计算了晕轨道和多种三维周期轨道,证明了该方法的有效性．     

一种基于几何推理的点模式匹配算法

点模式匹配是计算机视觉和模式识别领域中的重要课题, 在图像配准、物体识别、运动检测、目标跟踪、自主导航和姿态测定等方面有着广阔的应用背景. 讨论Euclid变换下不完全匹配情形的点模式匹配问题. 根据几何推理, 给出匹配团、支持点对、支持指标集和指标矩阵等概念以及它们满足的性质和定理. 在此基础上, 提出了一种独特的自上而下地求得最多一致对应点对的推理算法. 理论分析和实验结果表明, 该算法是非常有效的, 并在一定条件下可应用于其他变换下的点模式匹配问题.     

平面化问题的一种新型神经网络算法

文中针对在大规模集成电路中有重要应用的图的平面化问题，指出了可平面图的平面嵌入是有条件的，只有在特定的顶点顺序下才是可直线嵌入的，并通过给出既满足直线嵌入条件又实现正确布线的能量函数，进而用Hopfield神经网络实现了对可平面图的平面布线和不可平面图的最大可平面子图的寻找和平面布线，并引入模拟退火算法实现网络局部极小点的逃离．实验及与传统方法的比较结果验证了文中所提方法的有效性和可行性．     

去除混合噪音的一种新方法

文中首先从概率论角度对自然图像中的相似现象给出数学描述,进而得到主要结果之一——相似原理,它揭示了非局部加权平均算法的数学原理.然后依据该原理设计一种新的适合于高斯噪音和一致脉冲噪音之混合噪音的滤波方法,简称"MNF算法".实验结果表明,MNF算法不但在去除图像中混合噪音时其效果明显优于最近Garnett等人提出的Trilateral滤波方法及已有的其他方法,而且在去除脉冲噪音或高斯噪音时其效果亦可与已有之先进方法媲美.此外,文中对MNF算法的控制参数建议了简单计算公式,并使参数个数达到最小因而更便于应用.     

一种测定土壤热惯量的新方法

地物热惯量是应用遥感技术进行地表热量平衡过程研究的一个重要参数,它是地物密度、热容量和热传导系数的函数．提出了一种利用土壤热通量板、红外测温仪、数据采集器等附加装置,在土壤遮阳降温过程中连续快速地测定土壤热通量和土壤红外辐射温度来估算土壤热惯量的新方法．通过对３种不同水分含量的土壤样本进行热惯量测定的试验,其结果很理想,从而确定了这种土壤热惯量测定新方法的可行性,同时在测定技术上也是一种新的尝试．     

一种参数化的机载雷达最优处理新方法

雷达目标检测中, 最优处理器能够自适应地调整权值以跟踪环境的变化, 而最优权值的计算则需要依赖大量独立同分布(i.i.d.)的干扰样本. 因此在机载雷达非均匀的杂波背景中, i.i.d.样本数不足常导致最优处理性能的恶化. 文中在考虑杂波内部波动的基础上, 形成了一种修正的多普勒分布式杂波(DDC)模型, 并以此提出了一种参数化的最优处理新方法. 区别于现有方法, 新方法将最优权值计算转换为对DDC模型的参数估计, 即估计角频率中心和扩展. 并采用一种低复杂度的非线性能量算子实现上述参数的估计. 通过理论分析和仿真实验表明新方法对i.i.d.样本数的要求显著下降, 并具有运算量小、易于实现的优点.     

航天器复杂推力器配置控制能力分析的一种新方法

本文针对工程中关心的航天器复杂推力器配置的控制能力问题,提出了一种新的分析方法——配置相对于任务的可行性分析法.文章首先系统地给出了一套推力器配置可行性的定义,然后利用矩阵范数求解配置控制能力最弱的方向及其对应的控制能力上界中的最小控制指令,并由此推出了推力器配置约束可行的判别定理.最后给出了应用可行性分析法研究配置控制能力的具体方法,并通过算例进一步验证了该方法的正确性和有效性.     

点群10mm十次对称二维准晶平面弹性的复变解法及孔口问题

研究了点群10mm十次对称二维准晶平面弹性问题的复变函数解法. 首先将二维准晶平面弹性问题的位移势函数F用4个解析函数表示出来, 利用解析函数的性质, 经过大量的推导, 给出了准晶声子场和相位子场的位移、应力及边界条件的复变函数表示, 从而建立了点群10mm十次对称二维准晶平面弹性问题的复变解法的理论基础. 应用这一理论, 借助于复变函数中的保角变换, 解决了椭圆孔口问题. 当椭圆的短半轴趋于零时, 可得裂纹问题的解．计算结果表明, 当声子场-相位子场耦合时, 即使受自平衡力的作用, 对椭圆孔口问题, 声子场应力仍与材料常数有关, 这一性质表现出了准晶弹性与经典弹性的又一不同. 而当声子场-相位子场解耦时, 退化为经典弹性理论．另一方面, 本文是Muskhelishvili创立的经典弹性理论的复变解法在二维准晶平面弹性问题中的推广, 像经典弹性理论一样, 只要能找到点群10mm十次对称二维准晶平面弹性区域到单位圆的保角变换, 就可解决各种孔口和裂纹问题.     

一种基于复杂系统观的效能分析新方法:单调指标空间分析方法

根据复杂系统的整体性、非线性、不确定性、开放性等特点，提出了一种新的效能分析方法：单调指标空间分析方法，并应用其于一反隐身防空信息系统的效能分析．论文首先提出了指标单调性公设，单调指标空间，单调指标需求轨迹，总单调指标需求轨迹，模糊单调指标需求轨迹等概念．然后提出了单调指标需求轨迹生成的一种并行数值算法．算法根据单调性公设，采取了超盒数值逼近的方法，快速逼近所求的系统单调指标需求轨迹，并通过模拟令牌环机制实现了算法的并行处理．此算法极大地缩减了搜索空间，很大程度上克服了依赖显式解析函数关系求单调指标需求轨迹的缺陷．然后，根据实际应用的需求，提出了具有各自优缺点以及适用范围的三种单调指标需求轨迹求交的方法，它们是：直接求交法，逼近法，优化蒙特卡罗方法．第三，在前面研究的基础上，提出了基于单调指标需求轨迹的系统分析模型，它们是系统的有效性评估模型，指标的灵敏度分析模型，模糊效能分析模型．最后，运用前述理论方法于一反隐身防空信息系统的分析，显示出了本方法具有良好的应用前景．