基于势能守恒的被动式微低重力模拟系统平衡因素研究

航天工程的发展对微低重力环境的地面模拟提出了长期使用、部署方便的要求,基于势能守恒的被动微低重力模拟系统是一种合适的手段。由于系统的摩擦、阻尼、自身重力等非理想特性,该类系统的模拟精度、动态性能、性能稳定性受到很大影响。本文针对势能守恒系统中的关节力矩和阻尼展开分析,依据第二类 Lagrange 方程建立动力学模型并结合仿真进行验证分析,得出关节力矩、弹簧组件中阻尼是影响被动式微低重力模拟系统平衡的关键控制参量。同时根据系统受激励后的特性确定了一种阻尼系数取值的单曲函数定量约束的方法,并且进行了案例研究,为相关系统的平衡性研究提供了定量依据和分析方法。     

基于LuGre模型的电液伺服马达摩擦力矩补偿

针对大体积飞行器仿真试验时的重力偏载情况,设计并制造了一种仿真转台用中空式电液伺服马达。对影响其超低速跟踪性能的摩擦力矩进行了分析,建立了大摩擦力矩条件下的中空马达数学模型。设计了一种基于LuGre模型的自适应摩擦力矩补偿控制器。为验证该控制器的有效性,进行了不同输入下的数值仿真及试验研究。结果表明与传统的PID控制相比,基于LuGre模型的自适应摩擦力矩补偿控制能够更好地实现马达的低速性能。     

中空式电液伺服马达中摩擦力矩的动态补偿

针对大体积飞行器仿真试验时的重力偏载情况,设计制造了一种仿真转台用中空式电液伺服马达.对影响其超低速跟踪性能的摩擦力矩进行了分析,建立了大摩擦力矩条件下的中空马达数学模型.设计了一种基于LuGre模型的自适应摩擦力矩补偿控制器.为验证该控制器的有效性,进行了不同输入下的数值仿真及试验研究.结果表明,与传统的PID控制相比,基于LuGre模型的自适应摩擦力矩补偿控制能够更好地实现马达的低速性能.     

主销内倾设计计算方法

在研究转向轮回正力矩、回正阻力矩及其平衡计算的基础上，依据国标对汽车转向回正性能的规定，提出了主销内倾的设计计算方法，并给出了几种国产机型的验算结果。     

机器人手臂新结构及其动力学和平衡问题的研究

本文提出一种机器人手臂新结构——“卡当”等效机构,分析推导了新的运动学和动力学方程,研究了重力平衡的方法和效果。分析研究表明,操作手手臂的重力力矩可以完全消除。这不仅有利于减小驱动力矩。也有利于操作手性能的提高。     

重力式力量训练器械设计中的若干问题研究

重力式力量训练器械存在全载负荷、可利用惯性、肌肉疲劳和器械噪声等一系列问题.为了提高器械的性能,服务于运动训练和大众健身,通过实验研究,对这些问题产生的原因及解决方法作了一些探讨.     

三轴姿态控制仿真系统快速自动精确调平方法研究及仿真

基于三轴气浮转台的航天器姿态控制仿真系统在进行地面实验时,往往会受到由于重心与气浮球轴承球心不重合带来的重力干扰力矩的影响,降低仿真实验结果的可信度。该文针对现有调平手段用时长、精度低的问题,提出了一种可以快速自动精调平的方法,该方法利用仿真系统实验的稳态阶段过程动态变化小的特点,可以精确地估计并补偿重力干扰力矩,可为航天器姿态控制地面全物理仿真实验提供近似零干扰力矩的仿真环境。建立了重力干扰力矩的数学模型和基于动量执行机构控制的地面全物理仿真系统的动态系统数学模型,设计了系统稳态控制阶段干扰力矩观测器和补偿方法,介绍了自动调平的硬件机构。最后通过实际仿真实验证明了该方法的有效性。实验结果表明,这种自动调平方法可快速将由重力引起的10mNm量级干扰力矩减小到1mNm以内,满足航天器姿态控制地面仿真的需要。     

高速受电弓安装形式对列车气动性能的影响

受电弓作为高速列车上不可或缺的部件,其结构特性直接影响高速列车整车气动性能。采用数值仿真方法,基于三维稳态SST k-ω模型,分析高速受电弓不同安装形式对高速列车气动性能的影响以及各节车辆气动阻力的变化规律,并进一步研究其横风环境适应性。研究结果表明：当高速列车在明线运行时,高速受电弓不同安装形式对整车气动性能影响较小,但受电弓所在车辆的气动阻力变化较大;与闭口-升前弓工况相比,受电弓开口-升前弓时整车气动阻力减小2.10%,其中第6节车气动阻力减小6.06%;在横风条件下,受电弓开口-升前弓时整车横风稳定性能较优,与开口-升后弓工况相比,整车横向力与倾覆力矩分别降低2.52%和3.48%,其中第6节车横向力和倾覆力矩分别减少11.13%与18.50%。因此,在明线有无横风条件下,受电弓安装形式为开口-升前弓的气动性能均最优,且升前弓能改善受电弓后区域的流场结构,从而达到改善整车气动性能的目的。     

前列腺粒子植入机器人可变重力矩补偿研究

针对临床上前列腺粒子植入常用的人体截石位操作方式,计算出一般患者截石位的机器人布局和可操作空间,研制了一种满足临床应用的悬臂关节式前列腺放射性粒子植入机器人.首先,为了改善机器人低速运动平稳性问题,研究了悬臂可变重力矩补偿机制,得到悬臂可变重力矩完全补偿的约束条件;其次,通过合理地配置弹簧的技术参数,设计了合适的大、小臂可变重力矩补偿装置;最后,完成了重力、重力矩补偿分配仿真试验和重力矩补偿性能定量评价试验.试验结果表明:设计的可变重力矩补偿装置能够实现悬臂在任意位置的完全平衡,改善了驱动扭矩幅值的波动,提高了粒子植入机器人操作的稳定性.     

小水线面三体船阻力试验研究

提出了一种阻力性能优良、船长排水量系数小的高速小水线面三体船型。对这种船型进行了2种主体型线、9种侧体布局的阻力试验，分析研究了阻力性能，讨论了船长排水量系数和侧体布局对阻力性能的影响。并给出了与细长型三体船阻力试验的对比结果。