汽车优化设计及性能仿真系统

在建立的汽车动力传动系统主要零部件的结构优化设计,零部件总成到整车系统各层次的运动学动力学及其相互作用的数学模型,以及汽车主要性能计算、优化计算的众多数学模型的基础上,应用MATLAB/Simulink强大的科学计算和绘图功能开发出汽车优化设计和性能仿真系统.该系统具有汽车动力传动系统主要零部件结构优化设计计算功能;发动机、变速器、驱动桥、轮胎和整车等部件和总成物理特性模型的建立和管理功能;汽车动力性、燃料经济性等主要性能的计算功能;以及动力源、传动系统速比等参数的优化选择和设计计算等功能.与类似功能的专业商业软件和大量的试验数据的对比测试结果表明本系统具备足够高的工程计算精度.该系统已成为长安公司汽车设计开发过程中一个有力的设计计算和分析工具.     

基于Matlab的双足机器人动力学仿真及仿生控制平台

针对仿生控制的特点,构建了一种Matlab环境下的双足机器人动力学仿真及仿生控制平台。为了充分利用关节自身的被动特性,描述了由非外界约束引起的自由度变化,以及双足机器人在运动相态间的合理切换。同时,考虑到碰撞是机器人运动的固有特性,建立了包括碰撞在内的混合动力学模型,最终实现控制器与机器人、环境的耦合。在此平台上,对设计的仿生控制算法进行了仿真：借助机器人自身运动状态和环境交互信息,协调各个关节的动作时序,实现了低能耗的稳定行走。结果表明,该平台为双足机器人仿生控制及其运动特性分析提供了有效的仿真手段。     

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。     

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。     

微小型水下机器人操纵性能与运动仿真研究

以某微小型水下机器人为对象,对其进行受力分析,并考虑海流环境的影响,以空间六自由度运动方程为基础建立其运动仿真模型.通过带附体的模型试验,得到水下机器人阻力曲线和各主要水动力系数,应用面元法预报了其控制面的水动力特性,在此基础上建立了水下机器人的运动仿真系统,对其在水平面和垂直面内的操纵性能进行了预报,仿真试验结果表明此水下机器人具有良好的操纵性能,运动仿真系统可以作为控制器设计与调试的试验平台.     

无刷直流电机牵引特性仿真研究

分析了无刷直流电机提前相位角恒功率调速的机理和传统逆变器的局限性,对采用双模逆变器无刷直流电机恒功率调速进行了仿真研究,结果证明了无刷直流电机通过采用双模逆变器和适当的提前角可实现大范围恒功率调速而不用增加功率开关管的容量.通过仿真结果获得的不同调速比下的提前角可作为实时控制的基础数据.     

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。     

水下机器人半实物运动仿真系统的设计

通过对水下机器人体系结构中的控制层进行实物仿真和对感知层以及执行层进行虚拟仿真相结合的方法建立了水下机器人半实物运动仿真系统,该仿真系统不仅能够对整个系统的软件逻辑进行测试,同时能够对水下机器人控制系统的硬件体系、数据接口、可靠性都进行验证。详细阐述了水下机器人半实物运动仿真系统的硬件和软件体系结构,并对虚拟仿真中的水动力仿真、运动传感器仿真以及实物仿真中的运动控制系统的设计进行了说明。最后通过远距离航行仿真试验和避碰仿真试验证明了所设计的水下机器人半实物运动仿真系统对实际海试具有重要的参考价值。     

高压线巡检机器人动力学建模及分析

受导线柔性特性的影响,高压线巡检机器人与导线构成了非线性,强耦合的动力学系统.提出了一种双臂移动巡检机器人结构,并研究了该机器人与导线的建模方法.用Newton-Euler法建立了机器人的动力学子模型,机器人的基座设在导线上,并不固定.用有限元法建立了导线的子模型,并考虑了应力刚化效应.所建的机器人-导线系统模型体现了机器人与导线的动力学耦合关系.利用该模型进行了动力学和运动学仿真,分析了导线的振动和变形对机器人运动的影响.     

扭转梁式半独立悬架建模与动态特性分析

介绍了在ADAMS环境下建立扭杆梁式半独立悬架的等效多体动力学模型和柔性体-刚体模型的方法，对两种模型进行了以定位参数变化为目标的悬架动力学仿真分析，并探讨了两种建模方法的特点。同时通过试验对两种建模方法的有效性和可行性进行了验证。该文所做的工作为轿车扭杆梁式半独立悬架的建模提供了新的方法，也为进一步的整车动力学建模和仿真以及轮胎不均匀磨损的研究打下了一定的基础。     

基于模型预测控制的轮式移动机器人轨迹规划

针对轮式移动机器人(Wheeled Mobile Robot-WMR)自身欠驱动的特点,并考虑到实际工作时的各种约束和限制,提出了一种基于模型预测控制(Model Predictive Control -MPC)的多约束轨迹规划方法。可以对车体自身的运动学约束、物理约束以及避障等约束进行集中有效的处理,可以生成符合车体自身模型特点并满足各种约束的可行轨迹,充分保证了轮式移动机器人自主行驶的可行性,安全性,高效性。仿真结果充分验证了该方法的有效性。     

带驱动直流电机两轮机器人运动系统仿真

在两轮轮式机器人运动学特性以及直流电机系统的实际响应特性的基础上,分析了实际机器人的各个子系统.根据两轮机器人运动学特性建立了机器人运动模块,采用简化了的直流电机系统模型建立了电机及驱动模块,建立了给定限幅模块.这些模块构成了完整的带双闭环驱动直流电机系统的两轮机器人运动仿真系统.以RoboCup足球机器人系统作为验证平台,将提出的仿真系统、只采用理想运动学模型的仿真系统,带有二阶电机系统模型的仿真系统和实际系统四者的运行结果进行了对比.实验表明提出的仿真系统能更为有效地反映实际系统的运行情况,可以用于实际系统控制算法的仿真设计.     

轮式移动机器人全局渐近镇定控制器设计

基于控制Lyapunov函数(Control Lyapunov Function，简称CLF)和一类性能指标，提出了一种轮式移动机器人(WMR)全局渐近镇定控制器的设计方法。采用CLF近似性能指标的值函数，获得了控制仿射无漂系统的镇定控制律表达式。然后将CLF与反步法相结合，针对极坐标下WMR的动态模型，设计了一种渐近镇定控制器，解决了完美速度跟踪的问题。仿真结果验证了所提出控制律的有效性。     

轮式移动机器人沙地行驶控制建模与仿真研究

结合车轮沙土相互作用的力学分析,研究解决轮式移动机器人沙地行驶车轮过度滑转下陷问题.考虑纵列式重复通过车轮沙土力学参数的修正,建立六轮式沙地移动机器人的动力学模型,以车轮滑转率为状态变量,设计了移动机器人沙地行驶的滑模驱动控制器跟踪车轮期望滑转率.MATLAB/Simulink仿真结果表明,采用该控制器可以较快地跟踪期望滑转率,有效地限制机器人车轮的滑转,避免车轮的过度下陷.     

基于ADAMS的并联机器人振动特性仿真及结构优化

提出了一种利用虚拟样机仿真技术进行结构优化的方法。分析了并联机器人的振动原理以及激振测试原理,并给出了利用正弦扫描进行激振测试的原理和流程。为了进行激振测试仿真,在ADAMS软件中建立并联机器人的刚柔耦合振动系统,并使该系统受到一定激振力产生位移响应,获得该并联机器人激振特性曲线,从而找出其薄弱环节并对其进行结构优化,对薄弱构件优化后再次对系统进行仿真测试,结果表明构件结构优化后的结果较为理想。     

图像反馈机器人视觉伺服系统仿真

机器人视觉伺服系统的研究是机器人领域中的重要内容之一，其研究成果可以直接用于机器人自动避障、轨线跟踪和运动目标跟踪等问题中。分析了基于图像雅克比矩阵的机器人视觉伺服方法的基本原理，通过创建子系统(sub-system)使得Marlab和Simulink有机结合，基于机器人Matlab仿真工具箱(Robotics Toolbox for Matlab)实现了六自由度Motoman-SV3工业机器人图像反馈视觉伺服系统的Simulink模型。采用该模型进行了机器人跟踪三维空间螺旋运动目标的仿真实验，结果验证了该方法的有效性。     

ZSTU拟人灵巧手设计与仿真

仿生人手的构造和功能,设计了ZSTU拟人灵巧手并进行了运动学和动力学仿真。内置型ZSTU拟人灵巧手由伺服电机驱动,手指的结构和布置接近真实手,每个手指有4个自由度。先构建了ZSTU拟人灵巧手的虚拟样机,依据机器人运动学和动力学原理,进行了多种手势、抓持操作、单指工作空间的运动学仿真和手指动力学仿真。仿真结果表明：ZSTU拟人灵巧手结构合理,有较大工作空间,可实现多种灵巧操作。     

设计优化可视化研究综述

现代设计优化技术日益复杂,可视化技术的引入对促进优化技术在工程中的普及与应用,提高设计质量与优化效率具有重要意义.首先分析了设计优化中存在的未知因素多、求解不透明,优化效率低、结果分析不直观等问题,阐述了设计优化可视化概念,综述了国内外研究现状及发展趋势,建立了设计优化可视化功能框架,分析了设计优化可视化系统实现的技术难点,论述了综合应用多种可视化方法,多角度解决问题的技术策略.