基于虚拟样机的异构双腿机器人联合仿真

阐述了一类新型双足机器人--异构双腿机器人的概念及研究目的.研究用Pro/E、ADAMS和MATLAB/Simulink联合构建异构双腿机器人的虚拟样机,并提出基于虚拟样机的联合仿真策略.为实现对期望步态的动态跟踪,提出了基于对角回归神经网络的自适应PID控制算法.为验证方案的合理性,进行了步态仿真及控制仿真.结果表明,虚拟样机技术可避免复杂的人工建模和求解过程,仿真逼真且接近实际系统,为复杂双足机器人系统提供了良好的研究方法.     

基于虚拟样机协同仿真平台的电动车DYC控制策略的研究

提出了用虚拟样机协同仿真技术进行电动车直接横摆力矩控制策略的研究,运用ADAMS与MATLAB搭建了电动车虚拟样机协同仿真平台,并进行了相关工况的仿真分析,验证了所建DYC控制系统的有效性。同时也证明了虚拟样机协同仿真技术对于研究复杂机电系统的可行性,避免了复杂的人工建模和求解过程,仿真精度较高,为电动车控制策略的后续研究提供了平台。     

基于虚拟样机技术的双足机器人运动仿真研究

应用三维建模软件SolidWorks建立了HIT-ROBOCEAN双足机器人的简化模型,导入虚拟样机仿真分析软件Adams中生成虚拟样机模型,并通过在科学计算软件Matlab中得到的机器人行走步态的关节运动轨迹对虚拟样机模型进行控制,通过联合仿真获得机器人行走步态的三维仿真动画,并利用该虚拟样机模型对机器人行走步态进行运动学及动力学分析。为双足机器人步态规划的研究提供了一种新的方法。     

协作虚拟样机与协同设计方法

协作虚拟样机技术是在分布式环境下,多领域专家协作建立和应用虚拟样机的方法和技术,本文分析了协作虚拟样机与协同设计的关系,提出了基于协作虚拟样机的协同设计方法,该方法可全面而灵活地支持协同设计,在产品实际设计、制造和使用之前,对其功能、性能进行充分仿真与验证。文中还讨论了协作虚拟样机建模方法和异构仿真方法,并给出了基于协作虚拟样机的协同设计环境的总体结构。     

虚拟样机协同建模环境中建模工具的集成与应用

针对虚拟样机协同建模环境对建模仿真工具集成的需求，对典型建模工具MATLAB的应用方法进行研究，提出在虚拟样机协同建模环境中仿真模型的建立、验证以及仿真应用软件开发各个阶段中MATLAB的集成与应用方法。并且结合一类武器系统虚拟样机的开发实例详细介绍了MATLAB工具的应用和集成。     

仿生水下机器人运动仿真技术研究

以哈尔滨工程大学仿生水下机器人“仿生-Ⅰ”为研究对象,建立了其运动仿真模型。采用水下机器人六自由度空间运动模型,对仿生水下机器人与传统水下机器人区别较大的推进系统、操纵系统以及附加质量的变化等进行了阐述。利用该模型进行的运动仿真结果和“仿生-Ⅰ”水池试验吻合的较好,表明该仿真模型是符合实际的。本研究也为仿生水下机器人运动控制研究提供了平台,对今后的工作有较大的现实意义。     

基于接口的轧机液压辊缝控制系统的多领域建模与协同仿真

以本钢1676mm冷连轧机的液压辊缝控制（HGC）系统为对象,在ADAMS/Hydraulics环境中建立了包含液压系统模型在内的轧机HGC系统执行机构的样机模型;基于多领域建模与协同仿真理论,利用ADAMS/Controls提供的接口集成了控制系统的Simulink模型,建立了较完整的HGC系统的功能虚拟样机。与现场监控系统获取的轧机出口厚度偏差曲线进行比较,发现虚拟样机仿真的实际辊缝开口变化曲线与现场轧机的实际输出结果几乎完全吻合,证明了所建立的1676mm冷连轧机液压辊缝控制系统仿真模型的准确性和模型简化的合理性。对模型的协同仿真获得了位置控制方式下HGC系统PI控制器参数的调整方法,与大型冷连轧机PI控制参数的取值范围大致相符,进一步证明了液压辊缝控制系统虚拟样机协同仿真平台所建模型的可靠性。     

基于ADAMS的农田信息采集机器人仿真分析

针对精确农业中实时数据缺乏的问题,提出了一种新型的农田信息采集机器人。为改进机器人的物理样机,运用动力学仿真软件ADAMS,建立了机器人的参数化虚拟样机。采用虚拟传感器和脚本仿真技术,对机器人的越障过程进行了仿真,表明机器人有较高的地形适应能力。提出性能评价指标和参数化分析方案,对机器人进行了多变量的试验设计,最终得到了各参数优化后的机器人模型。仿真分析是新型机器人设计和优化的一种高效、可靠的方法。     

SBA支撑环境技术的研究

介绍了具有我国自主知识产权的SBA支撑环境项目的阶段研究成果,包括给出自行开发成功并初步应用的多学科复杂产品虚拟样机工程支撑平台的体系结构、新技术特点、协同仿真平台系统组成结构、多学科虚拟样机协同仿真平台、多学科虚拟样机协同CAX/DFX工具集及全生命周期虚拟产品数据管理PLM等;研究了“仿真网格”的内涵、功能与体系结构,进而提出一种基于“仿真网格”的SBA支撑环境体系结构及其相关关键技术等。最后,展望了进一步的研究工作。     

基于虚拟样机技术的球形机器人运动仿真研究

使用UGNX和ADAMS,研究了一种具有稳定平台的、非完整的全向滚动球形机器人的虚拟样机建模和运动仿真。通过对球形机器人虚拟样机模型的转化,解决了ADAMS软件不支持球壳与平面间的约束,无法模拟球壳在平面上滚动的问题。结合典型实例,对球形机器人的运动情况进行了仿真。仿真结果表明该球形机器人的内置稳定平台在球体全向滚动过程中始终保持稳定的姿态,而不随球体一起滚动。这为物理样机的研制提供了可靠的参考依据。     

作战武器任务规划仿真系统原型的开发

针对复杂虚拟战场环境下的联合作战仿真,设计出了一套仿真方案。利用建模软件Maya、人机交互仿真软件Virtools及程序开发语言C#,开发出了该方案的一个原型。原型采用了根据模型精细度建模、模块化程序设计等优化设计方法。程序运行结果表明,该原型具有模型文件量小、仿真视觉效果佳、程序运行流畅及程序可修改性、可重用性较好等特点,其针对武器装备的作战规划仿真结果为联合作战环境下武器装备的效能评估提供了依据。

Abstract：

A simulation scheme was designed aiming at joint operations simulation in the comprehensive virtual combat environment which developed the prototype of this scheme, with modeling software Maya, human-computer interaction designing software Virtools, program developing language C#. The prototype applied optimum design methods like modeling according to models＇ fineness, modular program designing and so on. Based on the program running results, the prototype possessed such good features as lightweight modeling, good visual effects, fluent program operation, better modifying and reusing properties, etc. The simulation results for weapon equipment mission planning provide reference to weapon equipment effectiveness evaluation in the joint operational environment.     

虚拟样机技术的技术与方法体系研究

虚拟样机技术是以虚拟样机为核心、仿真为手段、各种CAx/DFx为工具的一种数字化设计方法和手段。提出一种虚拟样机技术的技术与方法体系,它包括虚拟样机、基于虚拟样机的仿真技术、针对虚拟样机的管理技术、各种实用工具的集成技术和人机界面技术。分别论述了各种技术和方法的主要内容,包括虚拟样机的定义、特性和建模方法,多领域、多学科仿真的类型、方法和基本特征,虚拟样机的管理技术,以及各种工具的总体集成框架和方法。     

数控铣、滚齿复合机床虚拟样机机电异构仿真

机电异构建模与仿真技术是数控机床动态性能分析的难点和重要方法之一.以带负载的电动机数学模型为基础,以数控铣、滚齿复合机床水平进给系统为研究对象,借助ADAMS/Controls模块将ADAMS动力学模型与MATLAB控制模型结合起来,建立机电异构系统的虚拟样机.在MATLAB7.0中对虚拟样机进行仿真,利用仿真结果分析了交流伺服电机在带负载情况下的控制力矩特性,为数控机床机械与电气参数匹配的研究奠定了基础.     

基于HLA/RTI的联合仿真建模技术框架

针对复杂系统仿真建模中存在的分布式交互、协同性及动态性等问题,分别着重研究了HLA/RTI、人工生命MAS、DEVS等仿真建模技术及其相互间的联合策略,在HLA/RTI高层软件体系框架下,以人工生命MAS为系统基本单元建模,以DEVS为系统基础环境建模,并在此基础上,提出了一种联合仿真建模技术框架,给出了在军事后勤保障仿真建模中的应用实例.     

基于HLA的海战场综合环境仿真系统的开发

海战场综合环境仿真系统是作战仿真系统的一个核心组件和关键子系统,在作战系统仿真中起着提供环境支撑和运行控制的功能,其性能的优劣决定了作战仿真的逼真度和可信度.在HLA的体系框架下,对海战场综合环境仿真系统的特点、功能、软硬件结构、开发流程等作了详细说明,提出了具体可行的实现步骤,并对其中用到的几项关键技术,如UML 软件建模、综合环境数据表示与交换规范、地理信息系统、三维场景实时显示、计算机生成兵力进行了研究和演示验证.     

基于ADVISOR软件的液力变矩器仿真模块的开发

以三元件液力变矩器为研究对象,基于ADVISOR软件建立了液力变矩器仿真子模块,并与ADVISOR软件中的发动机子模块组装成与其共同工作的仿真模块,提供了模块实现方法,给出仿真实例,得到发动机与液力变矩器共同工作时的输出特性。仿真结果表明,所建立的液力变矩器仿真子模块可用于后续的动力传动系统建模仿真。     

采摘机械手虚拟设计与仿真系统的研究

在产品虚拟设计与仿真系统的开发中,为了实现智能设计,虚拟设计与企业产品设计的协同性、同一性和可重用性,实体建模属性的统一规范和标准定义十分必要。第一,首次提出和制定了可以用于虚拟产品建模与仿真的命名规则标准,为虚拟机械产品的设计提供参考。第二,构建水果采摘机械手虚拟设计与仿真系统的体系结构,建立了机械手机构设计模块,它包括机构的参数化设计和知识重用;第三,构建了机械手设计知识库和三维仿真模块;第四,已知机械手视觉获取目标的三维坐标,用软件实现反求机械手运动及其算法,并实现虚拟环境下的机械手对目标定位和采摘的三维仿真;第五,开发了水果采摘机械手虚拟设计与仿真系统。最后,通过三维仿真和实验样机对关键技术进行了验证。

Abstract：

In the development of product virtual design and simulation system, in order to achieve the cooperativity, identity and reusability of intelligent design, virtual design and enterprise product design, the unified standard and standard definition about solid modeling properties were necessary. First, the virtual product naming standards used for modeling and simulation as a reference for the virtual mechanical product design were firstly proposed. Second, the structure of the fruit picking manipulator virtual design and simulation system was constructed, and a manipulator mechanism design module was developed, including the parametric design and knowledge reuse. Third, the knowledge base and 3-D simulation module were constructed. Fourth, through the known 3-D coordinates of objects obtained by manipulator visual, the inverse about manipulator movement and algorithm were realized by software, and the 3-D simulation about the object positioning and picking was realized in virtual environment. Fifth, the fruit picking manipulator virtual design and simulation system was developed. Finally, 3-D simulation and experimental prototype were used to validate the critical technologies.     

复杂产品虚拟样机协同仿真建模技术研究

复杂产品虚拟样机技术是复杂产品开发设计的重要技术之一。复杂产品虚拟样机建模和优化是用户需求和仿真支撑平台之间的关键环节,并且贯穿于设计、开发和测试的各个环节。主要讨论了对复杂产品虚拟样机设计分布式协同高层建模的四个方面:复杂产品虚拟样机开发过程中的建模规范;协同仿真平台中的高层建模技术;介绍了如何使用模型驱动体系结构(MDA)来快速开发复杂产品虚拟样机的概念原型, 如何实现基于Web Service的复杂产品虚拟样机的分布式协同建模。