受基尔霍夫电流约束的电力变换器动力学模型

基于约束拉格朗日方程,提出一种通用的适合具有开关的电力变换器的动力学模型。从研究电力变换器的能量出发,选择动态元件的广义电荷和广义电流坐标,引入开关函数,运用电力变换器受基尔霍夫电流约束的欧拉?拉格朗日方程,可以得到一组带有约束的微分代数方程。选取电感电流和电容电压作为状态变量,可以得到含有开关函数的状态方程模型,并将此建模方法应用于单开关的?uk型变换器和多个开关的三相三线PWM整流器的建模分析中。从建模过程可以看出,此方法步骤清晰统一,物理意义明确,通用性强。最后,利用得到的状态方程模型,在MATLAB中对?uk型变换器工作过程进行仿真计算,仿真结果与电力变换器的运行情况吻合,说明了建模方法的有效性,对于更复杂的电力变换器的建模分析也具有较高的应用价值。     

鞋涉水问题的多体动力学与流-固耦合系统建模及仿真分析

工程应用问题分析常涉及多体动力学与流-固耦合联合仿真,行人在湿路行走时的鞋涉水问题正是此类问题之典型,多系统联合仿真建模及完整的鞋“涉水-出水”过程模拟分析,对工程应用中类似复杂耦合问题的仿真分析具有良好的参考价值. 本文基于Adams/View建立人体下肢多体动力学模型以模拟行人步态,将之作为鞋运动的边界条件;而后建立鞋涉水过程的流-固耦合模型,采用耦合欧拉-拉格朗日方法（CEL）以可视化的方式分析鞋详细的“涉水-出水”过程,确定整个过程可分为排水、推水、水膜生成、水膜破裂和完全出水5个阶段. 最后,对运动鞋、平底鞋进行涉水仿真,对比各个阶段的体积分数云图、水域速度云图和系统动能变化,采用涉水时间和消耗能量大小为涉水性能评价指标,发现平底鞋的涉水性能弱于运动鞋.     

基于S-ALE流固耦合方法的飞机水上迫降动力学数值分析

对飞机水上迫降数值分析而言,结构与流体耦合作用方式是水上迫降研究的核心问题,在一定程度上决定了数值分析的成败。一种基于结构化任意拉格朗日-欧拉算法(S-ALE)的耦合方法用于刻画水上迫降过程中的飞机与水的相互作用。采用S-ALE流固耦合方法开展了飞机水上迫降动力学分析,提取飞机的俯仰姿态和过载的变化规律,并与传统的ALE罚函数耦合方法以及相关实验结果进行对比。结果显示:相对于传统的ALE罚函数耦合方法,S-ALE流固耦合方法较好地避免了流体的渗漏,能够有效预测飞机的二次抬头现象。与实验对比,S-ALE流固耦合方法所预测到的俯仰姿态角和过载曲线与实验数据基本吻合。     

一种基于变分的网格运动方法及其在边界层问题数值求解中的应用

从控制网格以适应解的性态并具有一定光滑性的朴素思想出发,建立了一种基于变分的网格运动方法,并给出了两种简单的数值求解方法.以两点边值问题及边界层问题为例,对这一网格运动方法进行了数值试验并得到了满意的数值结果,结果说明本方法成功地控制了网格的分布.     

非线性非完整约束系统的一种动力学方程

将非线性非完整约束曲面上的与其基矢量共线的量和牛顿动力学方程点乘作为非线性非完整系的基本动力学方程．由此导出阿贝尔·查浦雷金、波尔兹曼－海默尔、沃尔脱拉·尼尔逊·马克－麦劳方程和其他类型的方程，而免于附加关于虚位移的阿贝尔－契塔也夫或牛青萍定义，后一定义仅是本理论的推论．基本方程式与达朗贝尔－拉格朗日原理相容     

对流-扩散方程的欧拉-拉格朗日修正格式

在欧拉-拉格朗日分裂格式的基础上,文章提出了一种改进的欧拉-拉格朗日分裂格式,主要对欧拉步进行了修正。改进后的格式比原来的格式精度更高,且为无条件稳定。     

机械多体系统的约束分析

分析机械多体系统的约束类型及力学描述，阐明约束的力学性质。通过引入偏速度、偏角速度和约束微变空间等概念，形成机械多体系统的动力学方程，该方程为不含有未定乘子的Ｋａｎｅ方程，以平面三极摆为例，进行了算例分析。     

非完整约束对溜冰机器人动力学性能影响的分析

在Maggi方程基础上,建立了极坐标系和机器人坐标系.以转弯角速度、腿摆动角速度和滚轮摆动角速度为准速度,推导出溜冰机器人的动力学方程.与Routh方程相结合,给出了通用形式的Lagrange乘子计算方法.采用纽马克法分析了由滚轮纯滚动引入的非完整约束对其动力学性能的影响.算例证明本方法是有效的.     

寒带运动约束操作机器人的封闭动力学模型

建立了以广义坐标表示的,受完整运动约束的多刚体系统Ｅｕｌｅｒ－Ｌａｇｒａｎｇｅ方程,并了将此方程应用于操作机器人时正交补矩阵的递推算法。     

不等式约束优化问题的一个精确增广拉格朗日函数

给出了求解只带有不等式约束非线性规划问题的一个连续可微精确增广拉格朗日函数法,并讨论了它的精确性质.该方法的主要特点是:在适当的假设下,通过对这个增广拉格朗日函数在原问题变量和乘子变量的积空间上进行一个单一的无约束极小化,即可获得原约束问题的解,从而可以有效地使用标准的无约束极小化方法求解不等式约束非线性规划问题.     

冗余并联机床驱动力优化解析

驱动冗余可有效消除并联机构在作业空间中的奇异位形,但其导致驱动力分配不唯一。该文针对一台4自由度的冗余并联机床进行了驱动力解析。在运动学分析基础上,得到各支链的偏速度矩阵及偏角速度矩阵,解算各支链的合力/力矩,利用虚功原理建立了该机构的逆动力学方程,并将其变换为线性格式,然后针对驱动冗余的特点,对驱动力分别进行了力优化及能耗优化,其中,力优化计算简单,而能耗优化可降低最大驱动力。该模型适用于冗余并联机构的动力学参数辨识以及动力学控制。     

冗余并联机床驱动力优化解析

驱动冗余可有效消除并联机构在作业空间中的奇异位形,但其导致驱动力分配不唯一。该文针对一台4自由度的冗余并联机床进行了驱动力解析。在运动学分析基础上,得到各支链的偏速度矩阵及偏角速度矩阵,解算各支链的合力/力矩,利用虚功原理建立了该机构的逆动力学方程,并将其变换为线性格式,然后针对驱动冗余的特点,对驱动力分别进行了力优化及能耗优化,其中,力优化计算简单,而能耗优化可降低最大驱动力。该模型适用于冗余并联机构的动力学参数辨识以及动力学控制。     

一种求解冗余机械臂逆运动学的自适应动态差分进化算法

针对冗余机械臂逆运动学难以直接求解且具有多解的问题,提出一种基于改进差分进化算法的逆运动学求解方法.以KUKA LBR iiwa七自由度机械臂为研究对象,验证该方法的有效性.针对基本差分进化算法易陷入局部搜索问题,引入自适应变异操作和随机变化交叉操作,使算法可根据迭代进程调整搜索强度.基于Denavit-Hartenb...     

非线性一阶动力方程边值问题的正解

运用Guo-Krasnoselskii不动点定理,给出了非线性一阶动力方程边值问题正解的存在性标准.     

带平衡约束的圆形packing问题解空间结构分析

带平衡约束的packing问题属于NP-hard问题,不同问题的函数往往对应不同的解空间结构,解空间的结构对算法的寻优搜索效果有很大影响.以一类2D带平衡约束的圆形packing问题(转动圆桌平衡摆盘问题)为例,利用主元分析,对用进化算法求解的该问题的解空间结构进行分析,给出可视化主元地貌图,指出该问题的主元解空间结构是一种极限突变和对称的多模态的地貌结构.该解空间结构可以为构造具有针对性的新算法或选择算法提供理论依据.     

Analyses of solution of circles packing problem with space structure constraints of equilibrium

带平衡约束的packing问题属于NP-hard问题，不同问题的函数往往对应不同的解空间结构，解空间的结构对算法的寻优搜索效果有很大影响．以一类2D带平衡约束的圆形packing问题（转动圆桌平衡摆盘问题）为例，利用主元分析，对用进化算法求解的该问题的解空间结构进行分析，给出可视化主元地貌图，指出该问题的主元解空间结构是一种极限突变和对称的多模态的地貌结构．该解空间结构可以为构造具有针对性的新算法或选择算法提供理论依据．     

具有冗余机器人安全系统的适定性分析

提出了1个包含两个冗余机器人和1个安全装置的系统模型,并运用纯分析的方法及泛函分析中的积分算子理论给出了具有冗余机器人安全系统非负古典解的存在唯一性的证明,进而证明了冗余机器人安全系统的适定性。     

基于滤波滑模控制的空间柔性机器人系统控制仿真研究

针对一种刚柔结合的空间冗余度机器人,基于拉格朗日法、假设模态法和系统动量守恒对柔性连杆进行近似描述,忽略高阶弹性振动模态,借助Maple软件,推导了一种自由浮动空间柔性冗余机器人操作刚性负载的动力学模型,该方法提高了建模的正确性.并在此基础上,鉴于自由浮动空间机器人系统的结构复杂性和参数变动性,运用具有较强鲁棒性的滑模变结构控制对该动力学模型实现了轨迹跟踪控制,较好地抑制了柔性杆弹性振动,并减小了对本体的影响.最后进行了自由浮动三自由度柔性冗余度机器人的动力学控制仿真,仿真结果验证了上述控制方法的有效性.     

平面二自由度冗余驱动并联机器人的鲁棒控制

运用拉格朗日动力学方法建立了具有冗余驱动的二自由度平面并联机器人的数学模型.采用鲁棒轨迹跟踪控制器,使得对于存在初始误差以及模型误差有界的情况跟踪误差一致终值有界.根据给定的期望轨迹及系统参数进行了动力学仿真,仿真结果证明了此方法是有效的,并显示出了冗余驱动的一些优点.     

带式输送机动态分析系统的设计与实现

为使带式输送机系统的动态分析过程更简洁、更实用,适合大众需要,本文采用离散体动力模型法建立带式输送机的动力学模型,并以此为基础,以Visual Basic和Matlab为工具,设计出了带式输送机动态分析系统.该系统可计算不工况下运行的带式输送机系统的动力学参数,并实现了动态参数的可视化.实验证明,该系统能较好地对带式输送机的纵向动特性进行仿真.